Cianobacterias PDF

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Resúmenes de cianobacterias del tema 6...

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TEMA 6: DOMINIO BACTERIA 2. PHYLUM CYANOBACTERIA Las cianobacterias son un grupo grande y heterogéneo, desde el punto de vista morfológico y ecológico, de bacterias fotótrofas oxigénicas, aunque puede haber algunas excepciones. El tamaño de las células de las cianobacterias puede ir de los 0,5 μm hasta los 60 μm de diámetro y se conocen tanto formas unicelulares como filamentosas, y dentro de esos tipos morfológicos existe una variación considerable: ▪ Unicelulares: Presentan una separación espacial, fijan nitrógeno (UCYN) y han perdido el PSII ▪ Filamentosas: Son mucho más abundantes, tienen separación temporal y espacial (Heterocistos o estructuras similares). Los heterocistes son células especializadas en la fijación de N2, que no generan oxigeno porque son sensibles, no tiene PSII ni pigmentos y tampoco fijan CO2.

Las cianobacterias se pueden dividir en cinco grupos morfológicos: 1. Chroococcales, organismos unicelulares que se reproducen por fisión binaria 2. Pleurocapsales, unicelulares, se reproducen por fisión múltiple (en colonias) 3. Oscillatoriales, formas filamentosas que carecen de heterocistos 4. Nostocales, formas filamentosas que se dividen a lo largo de un solo eje y son capaces de llevar a cabo diferenciación celular 5. Stigonematales, morfológicamente similares a Nostocales excepto en que las células se dividen en varios planos y forman filamentos ramificados Por último, los proclorófitos son un linaje muy especial de cianobacterias unicelulares, que primero se consideraron independientes, pero ahora se clasifican dentro de los Chroococcales.

FISIOLOGÍA Y MEMBRANAS FOTOSINTÉTICAS: Las cianobacterias tienen sistemas membranosos especializados, llamados tilacoides, que aumentan la capacidad de las células para captar la energía lumínica. La pared celular de las cianobacterias contiene peptidoglicano y su estructura es semejante a la de las bacterias gramnegativas. La fotosíntesis tiene lugar en las membranas de los tilacoides, un sistema complejo de membranas fotosintéticas, con varias capas, que contiene fotopigmentos y proteínas que intervienen en la fotosíntesis. Las cianobacterias producen clorofila a, y la mayoría tienen también unos pigmentos característicos llamados ficobilinas, que actúan como pigmentos accesorios en la fotosíntesis. Una clase de ficobilinas, las ficocianinas, son azules y junto con la clorofila a, verde, son las responsables del color azul verdoso de la mayoría de las cianobacterias. Algunas cianobacterias producen ficoeritrina, una ficobilina roja, y estas especies son rojas o marrones. Los fotopigmentos son fluorescentes y emiten luz cuando se visualizan al microscopio de fluorescencia. En las cianobacterias, los proclorófitos, como Prochlorococcus y Prochloron, presentan la singularidad de que todos los miembros de este grupo tienen clorofila a y b pero no ficobilinas. MOTIVILIDAD Y ESTRUCTURAS CELULARES: Las cianobacterias poseen diversos mecanismos de motilidad. Muchas de ellas se desplazan por deslizamiento, que se produce solamente cuando la célula o el filamento está en contacto con una superficie sólida o con otra célula o filamento. En algunas cianobacterias, el deslizamiento no es un simple movimiento traslacional, sino que va acompañado de rotaciones, inversiones y flexiones de los filamentos. La mayoría de las especies deslizantes presentan un movimiento direccional hacia la luz (fototaxia), y también puede producirse quimiotaxia. Synechococcus presenta una curiosa forma de motilidad natatoria sin flagelos ni ningún otro orgánulo extracelular. La superficie de Synechococcus tiene unas proteínas especializadas que aportan propulsión directa a través de un mecanismo todavía por identificar. También se encuentran vesículas de gas en diversas cianobacterias acuáticas, y son importantes para situar las células en la columna de agua. Su función es regular la flotabilidad, de manera que las células puedan permanecer en una posición en la columna de agua en la que la intensidad de luz sea óptima para la fotosíntesis. METABOLISMO Las cianobacterias son capaces de formar una variedad de estructuras asociadas con el almacenamiento de energía, la reproducción y la supervivencia. Muchas cianobacterias producen grandes cubiertas mucilaginosas, o vainas, que aúnan grupos de células o filamentos. Algunas cianobacterias filamentosas pueden formar hormogonios, filamentos cortos y móviles que son fragmentos de filamentos más largos y facilitan la dispersión en momentos de estrés. Algunas especies también forman estructuras de reposo llamadas acinetos que protegen al organismo durante períodos de oscuridad, desecación o frío. Los acinetos son células con las paredes celulares engrosadas. Cuando las condiciones mejoran, los acinetos germinan rompiendo sus paredes externas y empiezan a desarrollar un nuevo filamento vegetativo. Las cianobacterias son fotótrofos oxigénicos, de modo que tienen ambos fotosistemas, el de tipo I y el de tipo II. Todas las especies pueden fijar CO2 por el ciclo de Calvin, gracias a la enzima rubisco que se encuentra en los carboxisomas y tienen actividad carboxilasa y oxidasa, muchas pueden fijar nitrógeno (por la presencia de genes nif) y la mayoría sintetiza sus propias vitaminas. Las células captan la energía de la luz y fijan el CO2 durante el día; durante la noche, generan energía por fermentación o respiración aerobia de productos de almacenamiento de carbono como el glucógeno. Aunque el CO2 es la fuente de carbono predominante para la mayoría de las especies, algunas cianobacterias pueden asimilar compuestos orgánicos sencillos como glucosa y acetato en presencia de luz, mediante un proceso llamado fotoheterotrofia. Por último, cuando la concentración de sulfuro es alta, algunas cianobacterias pueden cambiar de fotosíntesis oxigénica a anoxigénica y usar el sulfuro de hidrógeno en lugar del agua como donador de electrones para la fotosíntesis.

- Obtención de ATP: Donador: Chl a* (H2O si se necesita poder reductor, liberando O2) Aceptor: Chl a oxidada y/o NAD(P)+ ATP: Fosforilación oxidativa. - Elementos: Centros de reacción: Chl a Pigmentos antena: Ficobilinas en ficobilisomas y carotenoides Cadena de transporte de electrones: membrana del tilacoide

CIANOBACTERIAS MARINAS Prochlorococcus y Synechococcus: Las cianobacterias son los representantes más abundantes del “picofitoplacton” marino, llegando haber 105-106 células/ ml. Además, al haber gran cantidad de éstas, son las responsables de hasta un 50% de la fijación de CO2.

Prochlorococcus: - Fotoautótrofo más abundante → hasta un 50% de la biomasa fotosintética oceánica - Se encuentra en abundancia en aguas superficiales y aguas profundas → Fotosíntesis hasta 200 m de profundidad - Se encuentra principalmente en la zona central del globo - Es el fotoautótrofo más pequeños →...