Cyanobakterier




Herover: en glødetråd af en kvælstof-fixing cyanobakterien som Ananbaena eller Nostoc. Den store celle til venstre er en
eterociste , de store højre granuleceller er en akinete (sporer). Metoderne til heterocysts og akinetes
langs kæden er karakteristiske for den pågældende art eller stamme.

Kvælstoffiksering

Fiksering er den biokemiske proces med at opfange og konvertere den atmosfæriske gas til kvælstof
anvendelige organiske nitrater. (Fiksering er en gammel alkymistiske begreb, der betyder at gøre fast). Planterne er generelt ude af stand til at
bruge kvælstof gas, selv om nogle planter, såsom bælgfrugter, kvælstoffikserende bakterier i rodknolde havn,
og i udvekslingen af ​​næringsstoffer leveres fra fabrikken til vegetabilske fødevarer bakterier med nitrater, der
plante kan bruge. I almindelighed er de planter kræver nitrogen i form af jord nitrater, at deres rødder kan absorbere.

Cyanobakterier er de eneste organismer, der kan udføre både oxy- (ilt-generation)
fotosyntese og kvælstoffiksering. De opnår begge funktioner af en arbejdsdeling - vegetativ celler fotosyntese,
udført, mens de specialiserede celler heterocysts opfordrer til at gøre kvælstof fiksering. Lave koncentrationer af ilt hurtigt og irreversibelt inaktivere
nitrogenase enzymeropgave at fastholde kvælstof, så fotosyntesen, hvilket
genererer ilt, skal holdes adskilt fra nitrogen-fiksering. De fleste af disse kvælstof-fixing cyanobakterier er
filamentaous og producerer kvælstof-fixing specialiserede celler, der kaldes heterocysts . Eksempler indbefatter
Nostoc og Anabaena. eterociste nitrogenase syntese og er undertrykt, når de kombineres / fast kvælstof er allerede til stede.
Manglen på kombineret kvælstof stimulerer eterociste og nitrogenase produktion, men hvis kvælstof gas kræves
også fraværende, så udviklings- anholdelser mellemprodukterne ved, kaldet proheterocyst. Ca. 5-10% af
celler udvikle sig i heterocysts i en periode på 30 timer.

Eterociste. Heterocyst dannes med regelmæssige mellemrum langs filamenterne. De heterocysts har lag af ekstern
vægtykkelse og thylakoider bliver koncentreret nær cellens poler og særlige polære forbindelser blanket
hvor eterociste er knyttet til vegetative celler. Deres tykke vægge er udformet til at begrænse spredningen af ​​oxygen i
celle, mens enzymerne neutralisere enhver ilt, der trænger ind i cellen. Klorofyl a er til stede, men
phycobiliproteiner er fraværende. Nogle dele af den fotosyntetiske maskiner er nedregulerede (PS II er
inaktiv og Rubisco mangler også, så de kan løse enten carbondioxid eller oxygen til at producere lys). [For
en beskrivelse af PS II og Rubisco se fotosyntese.] Dog nogle komponenter i den fotosyntetiske maskiner
(ligesom PS I) opreguleres og disse komponenter er i stand til at drage fordel af den lysenergi til fremstilling
ATP i en proces kaldet photophosphorylation . Dette giver heterocysts med
energi til at fastholde kvælstof. Åndedrættet anvender brint genereres under kvælstoffikseringen (nitrogenase producerer
molekyle af brint for hvert molekyle af fast kvælstof). Den eterociste afhænger af de vegetative celler af
kvælstoftilførsel, reduktionsmiddel (elektrondonorer) for at reducere ammonium kvælstof, sukkerstoffer til brændstof og eventuelt fungerer som reducerende
påkrævet, og glutamat, alle via microplasmodesmata . De heterocysts
fastholde kvælstof i ammoniumioner, som diffunderer til de tilstødende vegetative celler via microplasmodesmata, i det mindste nogle af denne
ammonium kombinerer med glutamat til dannelse glutamin som derefter udføres til
vegetative celler (som forarbejder glutamin ved at fjerne nitrogen og dreje tilbage i glutamat).

Kun cyanobakterier og nogle andre former for bakterier kan fastholde kvælstof. Dette er en af ​​grundene til, at så frugtbare flodsletter har
: oversvømmelser efterlader masser af bakterier, herunder cyanobakterier, der fastholde kvælstof og så
øge jordens frugtbarhed.

Anoxygenic fotosyntese

Ikke heterocystous kvælstof-fixing cyanobakterier er valgfri (hvilket betyder at de kan gøre dette som en mulighed)
fotosyntese anoxygenic
(fotosyntese, der producerer ilt) og fastholde kvælstof i
anaerobe vækstbetingelser. Oscillatoria limniske, en indbygger i hypersaline søer, producerer ingen heterocysts, men kan
fotosyntese hjælp sulfid, snarere end vand, som reduktionsmiddel (elektron donor) og produktionen af ​​
svovl snarere end ilt. Da de ikke producerer ilt, der kan udføre kvælstoffiksering i de samme celler. I
mørke kan de stadig producere ATP fra indånder deres fødevarer reserver af polyglukose hjælp svovl som den endelige elektronacceptor
, snarere end ilt. De kan også trække vejret i anaerobe forhold for gæring. Der er andre mekanismer til at beskytte nitrogenase fra ilt
i cyanobakterier, der er dårligt forstået.

Mange stammer er valgfri kemotrofe i mørket, men disse forbliver constituitve
fotosyntetiske apparat og kan fotosyntese samme, når lyset er indført. Mange producenter phycoerythrin stammer udviser
komplementære kromatisk tilpasning: når der dyrkes i grønt lys har en høj phycoerythrin for phycocyanin
forhold, men når dyrkes under rødt lys har meget lidt phycoerythrin. Denne reaktion synes at være medieret af en lysfølsom pigment
phytochrome-lignende.

cyanobakteriel økologi

Cyanobakterier trives i vandmiljøer, og selv om de alle kræver fugt for vækst, mange er terrestrisk.
Overfladen af ​​ørken jord kan encrusted med cyanobakterier, som i ørkenen i Utah. Disse cyanobakterier
dehydrerer og bliver inaktiv, når tør, men hurtigt hydrat og genoptage vækst, når fugt
er til stede, produktion af knuder.


Efterlad en kommentar