Datos detallados sobre las cianobacterias
Introducción básica al nombre chino: Cianobacterias Nombre científico latino: Cianobacterias Alias: cianobacterias, cianobacterias, algas verdiazules, algas mixoides Reino: Reino de las cianobacterias: Cianobacterias: Divididas en cromococos y algas: Procariotas Clorofila: Reproducción método que contiene clorofila a y no contiene clorofila b: reproducción asexual o reproducción asexual y esporulación Nombre en inglés: clasificación de algas verdiazules, características morfológicas, rango de distribución, método de reproducción, valor principal, peligro, marea verde, tratamiento, causa, toxinas, principales Eventos, clasificación de cianobacterias, incluidas cianobacterias, oscilatorias y nodida (las cianobacterias se dividen en dos categorías: cromófitas y algas. Las células de algas son células individuales o colonias; los ficomicetos son filamentosos y hay ficomicetos Las cianobacterias aparecieron en la tierra hace aproximadamente 3,5 a 3,3 mil millones de años Hay alrededor de 2000 especies conocidas de cianobacterias en China, y se han registrado alrededor de 900 especies. Las cianobacterias no tienen cloroplastos, mitocondrias, aparato de Golgi, centrosomas, retículo endoplásmico ni vacuolas ni otros orgánulos, el único orgánulo es el ribosoma. Contiene clorofila a, no clorofila b, varias luteínas y carotenos, y también contiene ficobiliproteína (el nombre colectivo de ficoeritrina, ficocianina y aloficocianina). Hay clorofila a y fotosistema ⅱ en el sistema de acción, que utiliza agua como donante de electrones. liberan O 2, mientras que otras bacterias fotosintéticas generalmente usan H 2, H 2 S y S como donadores de electrones y generalmente no producen oxígeno. La mayoría de las células con ficocianina son de color azul verdoso. De manera similar, hay algunas especies que contienen más ficoeritrina. , y las algas son en su mayoría rojas. Por ejemplo, un tipo de cianobacteria nacida en el Mar Rojo se llama Chaetomium rubrum, las algas son rojas y se reproducen rápidamente, por lo que el agua del mar también es roja, de ahí el nombre de Mar Rojo. Las cianobacterias no tienen cloroplastos, se pueden ver con un microscopio electrónico. Hay muchas láminas fotosintéticas en el citoplasma, llamadas tilacoides. Se le atribuyen varios pigmentos fotosintéticos, que son una estructura de membrana que contiene pigmentos, lo que aumenta considerablemente el área de la membrana. la célula. La función principal de esta estructura es realizar la fotosíntesis. La composición química de la pared celular de las cianobacterias es similar a la de las bacterias, y el componente principal es el glicano (un compuesto formado a partir de azúcares y polipéptidos). El producto fotosintético almacenado es principalmente almidón de cianobacterias y gránulos de cianobacterias. La pared celular se divide en dos capas, la capa interna es celulosa y algunos creen que es pectina y hemicelulosa. Es una vaina gelatinosa, principalmente pectina o una pequeña cantidad de celulosa. En el citoplasma hay muchas capas de membrana concéntricas en forma de anillo, llamadas tilacoides, en las que se encuentran los pigmentos fotosintéticos y las cadenas de transporte de electrones. El centro de la cianobacteria es más pequeño que la capa circundante bajo el microscopio óptico. es la ubicación del material genético ADN, que es equivalente a la región nuclear de las bacterias, llamada centrosoma o centrosoma. El "centrosoma" generalmente no está ubicado en el centro y casi no tiene límites claros con el citoplasma circundante. * * y puede replicarse continuamente. El contenido promedio de ADN es mayor que el de las células animales superiores. Cuando las células de cianobacterias se dividen, crece una nueva pared transversal en el medio de la célula, dividiendo el citoplasma y el protoplasma en dos mitades. una vaina glial masculina, se dividen continuamente para formar grupos multicelulares como filamentos y láminas.
Además, las cianobacterias pueden proliferar mediante gemación, fragmentación y redivisión. La pared interior puede seguir segregando coloide y aumentar el acceso a la funda de goma. Algunos tipos de vainas de caucho son muy fuertes y densas y se pueden estratificar. Algunos tipos de vainas de caucho se hidratan fácilmente y las vainas de caucho de las células adyacentes pueden disolverse entre sí. Puede haber pigmentos marrones, rojos, grises y otros pigmentos no fotosintéticos en la funda de goma. Las algas cianobacterianas son unicelulares, coloniales y filamentosas. El más simple es una sola celda. Algunos cuerpos unicelulares se convierten en colonias porque las células hijas quedan incrustadas en la pared celular gelatinizada de la célula madre después de la división celular. Si se dividen repetidamente, habrá muchas células en el enjambre y el enjambre más grande puede dividirse en varios enjambres más pequeños. Algunos organismos unicelulares tienen diferenciación polar en la parte inferior y superior debido a su apego a la vida. Los filamentos están formados por células que se dividen repetidamente a lo largo del mismo plano de división y están conectadas por células hijas. Algunos filamentos tienen células idénticas, otros tienen diferenciación celular heterogénea; algunos filamentos tienen ramas falsas o ramas verdaderas, y algunas células en la parte superior de los filamentos se convierten gradualmente en tricomas, lo que también se llama diferenciación polar. Los filamentos también pueden estar conectados en grupos, que están envueltos en la vaina glial del pene masculino y son un grupo de individuos multicelulares. Tiene un amplio rango de distribución y se encuentra en todo el mundo, pero la mayor parte (alrededor del 75%) es agua dulce, y algunas son mariscos, algunas cianobacterias pueden sobrevivir en aguas termales a 60 ~ 85 ℃; algunas especies están relacionadas; hongos, musgos, helechos y gimnospermas relevantes; algunos también pueden penetrar en rocas o conchas calcáreas (como las algas calcáreas) o en el suelo profundo (como las cianobacterias del suelo). Métodos de propagación Hay dos métodos de propagación de cianobacterias. Una es la reproducción vegetativa, que implica división celular directa (es decir, fisión), alteración de la población y producción de algas filamentosas. Otra es que algunas cianobacterias pueden producir endosporas o exosporas para la reproducción asexual. Las esporas no tienen flagelos. Hasta 2018, no se ha encontrado una verdadera reproducción sexual de cianobacterias. El principal valor de las cianobacterias es que son los primeros organismos fotosintéticos y emisores de oxígeno. Desempeñan un papel muy importante en la transformación de la superficie terrestre de un ambiente atmosférico anaeróbico a un ambiente aeróbico. Muchas cianobacterias (como Anabaena) pueden fijar directamente nitrógeno en la atmósfera (motivo: contiene nitrogenasa y puede realizar directamente la fijación biológica de nitrógeno) para mejorar la fertilidad del suelo y aumentar el rendimiento de los cultivos. También hay algas verdiazules para el consumo humano, como las famosas algas Nostoc y Nostoc, la espirulina, etc. Químicos de la Universidad de California en Davis han modificado genéticamente cianobacterias para producir butanodiol, un precursor químico utilizado para fabricar combustibles y plásticos, así como el primer paso hacia la sustitución de los combustibles fósiles por materias primas bioquímicas. El artículo correspondiente se publicó en las "Actas de la Academia Nacional de Ciencias" el 7 de octubre de 2065438+2003. "La mayoría de las materias primas químicas provienen del petróleo y el gas natural, y necesitamos otros recursos", dijo Shota, primer autor del artículo y profesor asociado de química en la Universidad de California en Davis. El Departamento de Energía de Estados Unidos se ha fijado el objetivo de 65.438+0/4 de los productos químicos industriales se producirán mediante procesos biológicos. Las reacciones biológicas forman enlaces carbono-carbono, utilizan dióxido de carbono como materia prima y utilizan la luz solar para proporcionar energía para las reacciones. Las cianobacterias han sobrevivido en la Tierra desde hace más de 3 mil millones de años. Usar cianobacterias para producir químicos tiene muchas ventajas, como no competir con los humanos por los alimentos y superar las desventajas de usar maíz para producir etanol. Sin embargo, el uso de cianobacterias como materia prima química también es un problema, es decir, el rendimiento es demasiado bajo y no se puede convertir. Utilizando bases de datos en línea, el equipo descubrió varias enzimas capaces de llevar a cabo las reacciones químicas que buscaban. Introdujeron el ADN (ácido desoxirribonucleico) capaz de sintetizar estas enzimas en células de cianobacterias y luego construyeron gradualmente una ruta de reacción de "tres pasos", que permitió a las cianobacterias convertir el dióxido de carbono en 2,3-butanodiol, una sustancia química utilizada en la fabricación de productos químicos. para pinturas, disolventes, plásticos y combustibles. Shota dijo que estas enzimas pueden funcionar de diferentes maneras en diferentes organismos. Es imposible predecir el funcionamiento de una vía química antes de probarla experimentalmente. Después de tres semanas de crecimiento, este medio de cianobacterias puede producir 2,4 gramos de 2,3-butanodiol por litro de medio de cultivo: el rendimiento más alto logrado hasta ahora utilizando cianobacterias en la producción química, y también tiene un enorme potencial para el desarrollo comercial. El laboratorio de Wami Shota está trabajando con el fabricante japonés de productos químicos Asahi Kasei para seguir optimizando el sistema, aumentando aún más los rendimientos, experimentando con otros productos y explorando formas de ampliar la tecnología. El daño de la marea verde En algunos cuerpos de agua ricos en nutrientes, algunas algas verdiazules a menudo se reproducen en grandes cantidades en verano, formando una capa de espuma azul verdosa en la superficie del agua que emite un olor desagradable, que se llama "floración del álbum". ". Un brote a gran escala de algas verdiazules se llama "marea verde". Marea” (correspondiente a la marea roja en el océano). Las mareas verdes deterioran la calidad del agua. En casos graves, pueden agotar el oxígeno del agua y provocar la muerte de peces.
Lo que es más grave es que algunos tipos de cianobacterias (como Microcystis) también producen microcistinas (MC para abreviar), y alrededor del 50% de las mareas verdes contienen grandes cantidades de MC. Los MC no sólo son directamente tóxicos para los peces, los humanos y los animales, sino que también son una causa importante de cáncer de hígado. Los MC son resistentes al calor y no se descomponen fácilmente con agua hirviendo, pero pueden ser adsorbidos por carbón activado, por lo que los purificadores de agua con carbón activado se pueden usar para purificar fuentes de agua contaminadas. Floración de cianobacterias Las cianobacterias y otras algas son alimento para la carpa plateada y la carpa cabezona. Su introducción puede controlar las algas y evitar la floración de cianobacterias (manipulación biológica no clásica). Cuando las cianobacterias aparecen en grandes cantidades, los cuerpos de agua cercanos generalmente aparecen de color azul o verde, y la superficie del agua se cubre con un espeso índigo azul verdoso, que llega a la orilla y se acumula con el viento. No sólo las células de cianobacterias que contienen toxinas flotan en el cuerpo de agua, sino que cuando forman complejos con algunos sólidos suspendidos o son depredadas por animales cultivados, precipitarán junto con sus excrementos y se acumularán en el fondo del estanque de peces, lo que tendrá un enorme impacto en la producción de productos acuáticos libres de contaminación. Chlamydomonas en cianobacterias puede producir rápidamente factores letales, destruir el tejido branquial de objetos cultivados, interferir con el metabolismo normal, paralizar los nervios y causar la muerte. Las especies individuales de cianobacterias no solo transportan toxinas en los cuerpos vivos, sino que también descomponen a los individuos muertos para producir biotoxinas: cianotoxinas (como la microcistina). Una gran cantidad de cianotoxinas puede causar directamente el envenenamiento y la muerte de los objetos cultivados, o incluso si el número es pequeño, puede dañar los objetos reproductivos mediante el efecto de acumulación en la cadena alimentaria e incluso dañar el cuerpo humano. Primero, rocíe 10 kg/acre de polvo de zeolita en todo el estanque para flocular las cianobacterias; en segundo lugar, después de un intervalo de 3 a 4 horas, rocíe todo el estanque con Bacillus alginolyticus (Bacillus parasporum) a una dosis de 500 g/acre. Cuando use inoculantes microbianos, preste atención para prevenir la hipoxia en el estanque de cangrejos. No debe usarse cuando el clima es cálido y bochornoso. En tercer lugar, debe encenderse el aireador, equilibrar la proporción de nitrógeno y fósforo, cambiar el nitrógeno y el fósforo. relación rociando fósforo inorgánico y acelerar el cultivo de algas verdes y silicio. Las algas y otras algas beneficiosas crecen rápidamente hasta convertirse en especies de algas dominantes, inhibiendo el crecimiento de cianobacterias, mejorando así el crecimiento excesivo de cianobacterias. Debido a las restricciones de crecimiento de otras especies de algas, es poco probable que se produzcan brotes a gran escala de cianobacterias a temperaturas normales. Cuando la temperatura del agua es de 25-35°C, las cianobacterias crecerán más rápido que otras algas, por lo que la temperatura es uno de los principales factores que provocan la proliferación de cianobacterias. La eutrofización de los cuerpos de agua de cultivo facilita el crecimiento de las cianobacterias, por lo que los estanques que no cambian el agua con frecuencia suelen ser más propensos a la proliferación de cianobacterias. El organofosforado es un factor necesario para el crecimiento de las cianobacterias. La forma más directa y fundamental de controlar las cianobacterias es eliminar el fósforo orgánico. La eutrofización es la causa de la proliferación de algas verdiazules. El exceso de nutrientes proviene principalmente de los siguientes aspectos: 1. Los fertilizantes químicos son la principal fuente de nutrientes en muchas zonas eutróficas. Por ejemplo, en la cuenca del río Mississippi, el 67% del nitrógeno fluye hacia los cuerpos de agua, seguida por la del Golfo de México. Más del 50% del nitrógeno en el Mar Báltico y el lago Taihu también proviene de la pérdida de fertilizantes químicos. Cianococo 2. Aguas residuales domésticas, incluidas las aguas residuales humanas y los detergentes que contienen fósforo. 3. La cría de ganado y aves de corral y el estiércol de ganado y aves de corral contienen una gran cantidad de nitrógeno, fósforo y otros desechos nutricionales, que pueden provocar la eutrofización de las masas de agua. 4. Contaminación industrial, incluidas plantas de fertilizantes y vertidos de aguas residuales. 5. Quemar combustibles fósiles, que producen alrededor del 30% del nitrógeno del Mar Báltico y el 13% del nitrógeno del río Mississippi. 6. Las cianobacterias privan al agua de oxígeno, provocando la muerte de los animales. Los descomponedores se descomponen y consumen oxígeno, provocando un círculo vicioso de toxinas. Cianobacterias es el nombre científico de las cianobacterias. Existen muchos tipos de cianotoxinas en determinadas áreas, que se pueden dividir en hepatotoxinas y neurotoxinas según sus modos nocivos. Son toxinas que se sabe que atacan el hígado y los nervios, y otra toxina tiene efectos en la piel. Cuando las células de cianobacterias explotan o mueren, se liberan toxinas en el agua. Si bien algunas personas pueden enfermarse cuando se exponen al agua del lago que contiene toxinas cianobacterianas, beber agua que contiene algas contaminadas no necesariamente provoca la muerte. La exposición prolongada al agua que contiene hepatotoxinas cianobacterianas, incluso en niveles bajos, puede tener efectos adversos crónicos o a largo plazo en el cuerpo humano. Si ingiere continuamente agua, pescado u otros mariscos que contengan cianobacterias, puede experimentar dolor de cabeza, fiebre, diarrea, dolor abdominal, náuseas o vómitos. Si nada en agua contaminada, le puede picar la piel o irritarle los ojos y la piel. Si sospecha que ha tenido contacto directo con agua contaminada y su cuerpo ha tenido una reacción adversa, enjuague su cuerpo con agua limpia y comuníquese con su médico de inmediato. El agua corriente no eliminará las toxinas de las cianobacterias porque no se puede detectar la presencia de toxinas por el aspecto, el olor o el sabor del agua, sólo mediante pruebas químicas. Si las condiciones lo permiten, no lave la ropa ni la vajilla con agua contaminada. Si no hay otra fuente de agua disponible, se deben usar guantes de goma cuando se utilice agua para fines domésticos. Se debe evitar bañarse con agua contaminada ya que el contacto directo con el agua puede causar * * * piel y erupciones cutáneas. ) La cianotoxina es soluble en agua y resistente al calor. Soluble en agua, metanol o acetona, no volátil y resistente a cambios de pH.
La fórmula molecular de MC-LR es C49H74N10O12 y el peso molecular es 995,2 (generalmente calculado como 1000). Su solubilidad en agua es superior a 1 g/l y sus propiedades químicas son bastante estables. El proceso de degradación natural de la microcistina en agua es muy lento. Cuando el contenido de microcistina en el agua es de 5ug/L, sólo el 10% es absorbido por las partículas en el agua después de tres días, y el 7% se deposita con el sedimento. Las microcistinas son muy resistentes al calor y no pueden destruirse ni eliminarse mediante calentamiento y ebullición. Los procesos de tratamiento de coagulación, sedimentación, filtración y cloración del agua del grifo no pueden eliminarlo. Un estudio mostró que se detectaron bajas concentraciones de microcistina (128 ~ 1400 ng/L) en el agua de tres plantas acuáticas alrededor del lago. Los resultados muestran que el tratamiento convencional de desinfección del agua potable no puede eliminar completamente las microcistinas del agua. Es una hepatotoxina y un fuerte promotor del cáncer de hígado. Después de que los animales domésticos y salvajes beben agua que contiene microcistina, pueden desarrollar síntomas como diarrea, fatiga, anorexia, vómitos, letargo, aumento de las secreciones de la boca y los ojos e incluso la muerte. Los cambios patológicos incluyen agrandamiento del hígado, congestión o necrosis, enteritis y hemorragia, edema pulmonar, etc. Las microcistinas también son muy perjudiciales para la salud humana. La LD 50 de MC-LR es de aproximadamente 50~100 ug/kg. Cuando las personas se bañan, nadan y practican otros deportes acuáticos recreativos, el contacto de la piel con agua que contiene microcistina puede causar partes sensibles (como los ojos) y beber una pequeña cantidad puede causar gastroenteritis aguda. Los estudios epidemiológicos han demostrado que la intoxicación crónica por microcistina provocó graves daños hepáticos a los pescadores de Chaohu. Una investigación del departamento médico ha descubierto que la microcistina en el agua potable está estrechamente relacionada con la incidencia de cáncer primario de hígado en la población. En 1996, más de 100 personas en Brasil sufrieron insuficiencia hepática aguda y en 7 meses al menos 50 personas murieron debido a los efectos agudos de la microcistina, lo que atrajo la atención mundial. Las cianotoxinas en el agua dulce se han convertido en un problema ambiental global y los incidentes de intoxicación por cianotoxinas ocurren con frecuencia en todo el mundo. Uv-b (banda ultravioleta b, longitud de onda 275 ~ 320 nm, también conocida como luz ultravioleta con efecto eritema de onda media. Penetración moderada, la mayor parte de los UVB contenidos en la luz solar son absorbidos por la capa de ozono y menos del 2% puede alcanzar la superficie terrestre, especialmente en verano y tarde.) puede destruir la motilidad y fototaxis de las cianobacterias y puede afectar muchos otros procesos fisiológicos y bioquímicos, lo que resulta en una reducción de la productividad y la destrucción de la germinación y la diferenciación. Los pigmentos fotosintéticos serán blanqueados por los rayos UV-B y la estructura del complejo que atrapa la luz se verá afectada, perjudicando la fotosíntesis. Los principales sitios de acción del ADN y las proteínas, así como las enzimas en el metabolismo del nitrógeno, muestran diferentes sensibilidades a los rayos UV-B. Los rayos UV inhiben la actividad de la nitrogenasa y la glutamil sintasa, pero aumentan la actividad de la nitrato reductasa (cuando se exponen a los rayos UV-B). Los rayos UV-B también afectan las reacciones fotosintéticas básicas y la absorción de dióxido de carbono. Synechococcus resiste los rayos ultravioleta cambiando rápidamente la forma de las enzimas en su sistema fotosintético. Esta plasticidad molecular es importante para la protección contra los rayos UV-B a nivel de población, de modo que la sensibilidad de los sistemas fotosintéticos a los rayos UV-B cambia de un día a otro. Sin embargo, la fotosíntesis puede activarse mediante UV-A combinado con luz azul. Las cianobacterias han desarrollado contramedidas contra los efectos de los rayos UV-B, que incluyen: a. Producción de sustancias fotoprotectoras como MAA B. Escape de los rayos UV alejándose de la luz c Producción de sustancias inhibidoras como carotenoides y superóxidos D. Reparación del ADN y Activar enzimas antioxidantes a través de mecanismos similares a la fotoactivación y la independencia de la luz. Los rayos UV-b inducen la producción de MAA por muchas cianobacterias. En Anabaena se demostró que sólo la luz de 290 nm puede inducir MAA. Además de la fotoprotección, los MAA regulan la presión osmótica y protegen contra la congelación. También se han descubierto otros activadores UV-A. Se ha creado una base de datos de sustancias fotoprotectoras en cianobacterias y algas. Las cianobacterias antárticas forman grandes colonias de totora. Uv-b tiene un fuerte efecto inhibidor fotoquímico en las colonias de Leptolyngbya, pero no es tan fuerte como el efecto inhibidor en Phormidium. Este último contiene 25 veces más MAA y 2 veces más carotenoides que el primero. Rai y sus colegas estudiaron la relación entre los rayos UV-B y la contaminación por metales pesados en la fijación de nitrógeno y descubrieron que tienen un efecto sinérgico. El 28 de mayo de 2007, se produjo un brote a gran escala de cianobacterias en el lago Taihu en Wuxi, lo que provocó una grave contaminación del agua del grifo y una lucha por conseguir agua pura en las zonas urbanas. Aunque se tomaron medidas a tiempo, tuvieron un gran impacto en la vida de las personas. 2010 165438+El 29 de octubre, florecieron algas azules en el lago Dianchi en Kunming, Yunnan, y el lago parecía pintura verde en la orilla de la cresta del lago Dianchi en Kunming. Las olas verdes del lago se precipitaron hacia la orilla, trayendo un hedor.
El lago Dianchi es el más contaminado de los nueve lagos de la meseta de Yunnan. Cada vez que aumentan las temperaturas y la eutrofización se vuelve grave, las algas verdiazules explotan y causan una contaminación grave. El 21 de agosto de 2011, debido a la continua temperatura alta, las algas azules en algunos lagos en Chaohu, provincia de Anhui, comenzaron a "levantar la cabeza" nuevamente y se acumularon grandes áreas de algas azules. La ciudad de Chaohu presta mucha atención a la calidad del agua de las fuentes centralizadas de agua potable de la ciudad y ha llevado a cabo medidas como la interceptación y recuperación de cianobacterias y el tratamiento profundo del agua del grifo. Desde 2008, el lago Qingshan, un lago paisajístico con una gran superficie de agua dentro de la ciudad de Nanchang, ha sufrido una invasión de cianobacterias durante seis años consecutivos. Especialmente en 2014, hubo docenas de brotes de cianobacterias. 2014, octubre El 27 de octubre, aunque era finales de otoño y la temperatura era baja, todavía brotaban algas azules en la superficie del lago Qingshan. Cientos de acres de superficie del lago parecían haber sido salpicados de pintura verde y el olor a pescado llegaba con el viento. Muchas personas se taparon la nariz. Se informa que en los últimos seis años, la ciudad de Nanchang ha invertido en cal viva y fungicidas de regeneración biológica para purificar lagos y matar algas azules, pero con poco efecto. En julio de 2016 y julio de 2017, el Centro de Control de Envenenamientos de Utah, en Estados Unidos, recibió a más de 100 personas intoxicadas con síntomas como vómitos, diarrea, fiebre alta, * * * en la piel o en los ojos y alergias. El descubrimiento puede estar relacionado con el crecimiento explosivo de células cianobacterianas en el lago Utah. El área de cianobacterias en el lago Utah representa el 90% del área total del lago. Aunque el área se está reduciendo, en realidad es más peligrosa. Se han tomado medidas correspondientes en todos los niveles de gobierno. * * * El personal declaró que en 2017 no se pudo confirmar una relación directa entre el brote de cianobacterias y estos síntomas, pero los síntomas eran consistentes con los del envenenamiento por células de cianobacterias. Según la Organización Mundial de la Salud y el Departamento de Salud de Utah, el estándar de riesgo moderado para el recuento de células de cianobacterias es de más de 654,38 millones. El 14 de julio, un muestreo de agua del lago encontró que la mayoría de las muestras excedían el estándar tres veces, y una muestra incluso contenía más de 700.000 células de cianobacterias. Cuando las células de cianobacterias mueren, liberan más sustancias tóxicas en el agua, lo que hace que la cantidad de células tóxicas en el agua sea menor pero más mortal.