Karakteristik cyanobacteria, morfologi, sistematika, toksisitas



itu cyanobacteria, sebelumnya dikenal sebagai ganggang hijau biru, adalah filum bakteri yang dibentuk oleh satu-satunya prokariota yang mampu menggunakan sinar matahari sebagai energi dan air sebagai sumber elektron dalam fotosintesis (fotosintesis oksigen).

Sebagai tanaman bagian atas mengandung pigmen yang memungkinkan mereka untuk melakukan fotosintesis teroksigenasi. Filum ini mencakup sekitar 2000 spesies dalam 150 genera, dengan berbagai macam bentuk dan ukuran.

Cyanobacteria adalah organisme yang sangat tua. Microfossils telah ditemukan dengan sangat mirip dengan cyanobacteria modern dalam simpanan yang berasal dari 2,1 miliar tahun lalu. Karakteristik molekul biomarker dari cyanobacteria juga telah ditemukan di deposit laut 2.700 dan 2.500 juta tahun.

Karena kemampuan cyanobacteria untuk menghasilkan dan melepaskan oksigen sebagai produk sampingan dari fotosintesis, diyakini bahwa penampilan mereka di Bumi memungkinkan modifikasi atmosfer, menyebabkan peristiwa besar oksigenasi.

Peningkatan oksigen mungkin telah menyebabkan penurunan konsentrasi metana atmosfer sekitar 2.400 menjadi 2.100 juta tahun yang lalu, menyebabkan kepunahan banyak spesies bakteri anaerob.

Beberapa jenis spesies cyanobacteria dapat menghasilkan racun yang kuat di lingkungan perairan. Racun-racun ini adalah metabolit sekunder yang dilepaskan ke lingkungan ketika kondisi lingkungan ekstrem, dalam lingkungan eutrofik, dengan konsentrasi nutrisi mineral yang tinggi seperti fosfor dan kondisi pH dan suhu tertentu.

Indeks

  • 1 Karakteristik umum
  • 2 Morfologi
  • 3 Sistematis
  • 4 Toksisitas
  • 5 Referensi

Fitur umum

Cyanobacteria adalah bakteri pewarnaan gram negatif, yang dapat berbentuk uniseluler atau membentuk koloni dengan bentuk filamen, lembaran atau bola berongga.

Dalam keragaman ini, berbagai jenis sel dapat diamati:

  • Sel-sel vegetatif adalah sel-sel yang terbentuk di bawah kondisi lingkungan yang menguntungkan, di mana fotosintesis berlangsung.
  • Akinetes, endospora diproduksi dalam kondisi lingkungan yang sulit.
  • Heterosit, sel berdinding tebal, mengandung enzim nitrogenase, yang terlibat dalam fiksasi nitrogen dalam lingkungan anaerob.

Cyanobacteria adalah organisme paling sederhana yang menunjukkan siklus sirkadian, osilasi variabel biologis pada interval waktu yang teratur terkait dengan perubahan lingkungan berkala pada siang hari. Jam sirkadian di cyanobacteria bekerja dari siklus fosforilasi KaiC.

Cyanobacteria didistribusikan dalam beragam lingkungan terestrial dan akuatik: bebatuan telanjang, bebatuan yang sementara dibasahi di padang pasir, air tawar, lautan, tanah lembab, dan bahkan di bebatuan Antartika..

Mereka dapat menjadi bagian dari plankton di badan air, membentuk biofilm fototrofik pada permukaan yang terbuka atau membangun hubungan simbiosis dengan tanaman atau jamur yang membentuk lumut..

Beberapa cyanobacteria memainkan peran penting dalam ekosistem. Microcoleus vaginatus dan M. vaginatus menstabilkan tanah menggunakan selubung polisakarida yang menempel pada partikel pasir dan menyerap air.

Bakteri dari genus Prochlorococcus menghasilkan lebih dari setengah fotosintesis laut terbuka, memberikan kontribusi penting bagi siklus oksigen global.

Beberapa spesies cyanobacteria, seperti Aphanizomenon flos-aquae dan Arthrospira platensis (Spirulina), dipanen atau ditanam sebagai sumber makanan, pakan ternak, pupuk dan produk kesehatan.

Morfologi

Sel-sel cyanobacteria memiliki dinding sel yang sangat berdiferensiasi, tipe gram-negatif dengan membran plasma dan membran luar yang dipisahkan oleh ruang periplasma.

Selain itu, mereka memiliki sistem internal membran tilakoid di mana rantai transfer elektron yang campur tangan dalam fotosintesis dan respirasi berada. Sistem membran yang berbeda ini memberi bakteri ini kompleksitas yang unik.

Mereka tidak memiliki flagela. Beberapa spesies memiliki filamen bergerak yang disebut hormogonias, yang memungkinkan mereka untuk meluncur di permukaan.

Bentuk filamen multiseluler, seperti jenis kelamin Oscillatoria, mampu menghasilkan gerakan bergelombang melalui osilasi filamen.

Spesies lain yang menghuni kolom air membentuk vesikel gas, dibentuk oleh polong protein, yang memberi mereka daya apung.

Hormogonias terdiri dari sel-sel tipis dengan sel-sel tajam di ujungnya. Sel-sel ini dilepaskan dan dimobilisasi, tumbuh di tempat-tempat yang jauh dari koloni utama, tempat koloni baru bermula.

Sistematika

Klasifikasi cyanobacteria pada tingkat taksonomi tertinggi telah sangat diperdebatkan. Bakteri ini awalnya diklasifikasikan sebagai ganggang biru-hijau (Cyanophyta), menurut kode botani. Studi awal ini didasarkan pada karakteristik morfologis dan fisiologis.

Kemudian, pada 1960-an, ketika karakteristik prokariotik mikroorganisme ini terbentuk, cyanobacteria direklasifikasi berdasarkan kode bakteriologis..

Pada tahun 1979, 5 bagian diusulkan yang sesuai dengan 5 pesanan: bagian I = Chocococcales, bagian II = Pleurocapsales, bagian III = Oscillatoriales, bagian IV = Nostocales dan bagian V = Stigonematales.

Sistem taksonomi cyanobacteria diubah secara radikal dengan pengenalan mikroskop elektron dan metode molekuler dan genetik.

Taksonomi cyanobacteria telah ditinjau hampir terus menerus dalam 50 tahun terakhir, di mana proposal yang sangat berbeda telah dihasilkan. Perdebatan tentang klasifikasi cyanobacteria masih berlanjut.

Proposal pohon filogenetik terakhir untuk filum ini mengusulkan penggunaan perintah: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales dan Nostocales. Pesanan ini terdiri dari genera monofiletik, terdiri dari banyak spesies.

Toksisitas

Diperkirakan ada 150 genera cyanobacteria yang mengandung sekitar 2000 spesies, di mana sekitar 46 memiliki beberapa strain penghasil racun.

Dalam ekosistem perairan, kelimpahan cyanobacteria dapat mencapai tingkat yang sangat tinggi ketika kondisi lingkungan sesuai untuk pertumbuhannya, yang mendukung akumulasi metabolit sekunder di sitoplasma..

Ketika kondisi lingkungan menjadi tidak menguntungkan, dengan peningkatan konsentrasi nutrisi mineral seperti fosfor, cyanobacteria mati, menyebabkan lisis sel dan pelepasan racun ke lingkungan.

Dua jenis utama racun telah diidentifikasi: hepatotoksin dan neurotoksin. Neurotoksin diproduksi terutama oleh spesies dan strain genera: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Trichodesmium dan Cylindrospermopsis.

Neurotoksin bertindak cepat, menghasilkan kematian dengan henti napas beberapa menit setelah konsumsi toksin konsentrasi tinggi. Saxitoxin adalah neurotoxin paralitik, termasuk dalam Lampiran 1 dari Konvensi Senjata Kimia.

Hepatotoksin diproduksi oleh genre Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatoria, Nostoc dan Cylindrospermopsis. Mereka menyebabkan jenis keracunan yang paling umum terkait dengan cyanobacteria. Mereka bertindak lebih lambat dan dapat memicu kematian beberapa jam atau beberapa hari setelah keracunan.

Referensi

  1. Dmitry A. The. (2017). Cyanobacteria: Omics dan Manipulasi | Buku Caister Academic Press. Moskow, Rusia. 256 hlm.
  2. Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. and & JOhansen, J.R. (2014). Klasifikasi taksonomi cyanoprokaryotes (cyanobacterial genera) 2014, menggunakan pendekatan polifasik. Preslia 86: 295-335.
  3. Gupta, R.C. Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents (2009). Pers Akademik. Pp 1168.
  4. Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, H. E. Schellhorn dan R. S. Gupta. (2014). Analisis filogenetik dan tanda tangan molekuler mendefinisikan clade monofiletik dari cyanobacteria heterosistis dan mengidentifikasi kerabat terdekatnya. Penelitian Fotosintesis, 122 (2): 171-185.
  5. Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Deteksi cyanobacteria dan racunnya. Jurnal Toksikologi, 18: 65-71.
  6. Kontributor Wikipedia. (2018, 2 Oktober). Cyanobacteria Masuk Wikipedia, Ensiklopedia Gratis. Diakses 10:40, 12 Oktober 2018, dari en.wikipedia.org