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시아노박테리아 세포는 다른 박테리아 세포와 어떻게 다른가요? 시아노박테리아: 우주 식민지화의 첫 번째 씨앗

시아노박테리아
(라틴 시아노박테리아, 또는 청록색 조류 또는 시아노원핵생물, 그리스어 κυανός - 청록색)은 산소 방출과 함께 광합성이 가능한 중요한 그람 음성 박테리아 그룹입니다.

진화적이고 체계적인 입장
시아노박테리아는 지구상에서 발견된 유해(스트로마톨라이트, 35억년 이상)인 가장 오래된 미생물에 가장 가깝습니다. 이들은 산소 광합성이 가능한 유일한 박테리아입니다. 시아노원핵생물은 가장 복잡하게 조직화되고 형태학적으로 분화된 원핵 미생물 중 하나입니다. 시아노박테리아의 조상은 내부 공생 이론에서 홍조류 색소포의 조상일 가능성이 가장 높은 것으로 간주됩니다. 이 이론에 따르면, 전통적으로 "전엽록체"라고 불리는 계통외 그룹은 다른 조류 및 고등 식물의 엽록체와 공통 조상을 가지고 있습니다.
시아노박테리아는 세균학자(원핵생물)와 조류학자(진핵생물 조류와 생리학적으로 유사한 유기체) 모두의 연구 대상입니다. 세포의 상대적으로 큰 크기와 조류와의 유사성은 초기에 식물(“청록조류”)의 일부로 고려되었던 이유였습니다. 이 기간 동안 거의 175속, 1000종이 넘는 종이 물학적으로 기술되었습니다. 세균학적 방법을 통해 현재 400종 이하의 균주가 존재하는 것으로 확인되었습니다. 시아노박테리아와 다른 박테리아의 생화학적, 분자 유전적, 계통발생학적 유사성은 이제 확실한 증거에 의해 확인되었습니다.

생명체와 생태
형태학적으로 남조원핵생물은 다양하고 다형성을 지닌 그룹이다. 형태의 일반적인 특징은 편모가 없고 점막(펩티도글리칸으로 구성된 당칼릭스)이 있다는 것뿐입니다. 2-200 nm 두께의 펩티도글리칸 층 위에는 외부 막을 가지고 있습니다. 셀의 폭이나 직경은 0.5μm에서 100μm까지 다양합니다. 시아노박테리아는 단세포, 사상균 및 군체 미생물입니다. 이는 광합성 색소의 구성을 빛의 스펙트럼 구성에 적응시키는 뛰어난 능력으로 구별되므로 색상은 연한 녹색에서 진한 파란색까지 다양합니다. 일부 질소 고정 시아노박테리아는 분화, 즉 특수 세포인 이형낭과 호르몬을 형성할 수 있습니다. 헤테로시스트는 질소 고정 기능을 수행하고 다른 세포는 광합성을 수행합니다.
해양 및 담수, 토양 종, 공생 참가자(예: 이끼류). 그들은 해양 식물성 플랑크톤의 상당 부분을 구성합니다. 두꺼운 박테리아 매트를 형성할 수 있습니다. 일부 종은 독성이 있습니다(가장 많이 연구된 것은 Microcystis가 생산하는 마이크로시스틴 독소이며 기회주의적입니다(예: Anabaena). 대량의 물고기를 죽이고 동물과 사람을 중독시키는 물 꽃의 주요 참가자입니다. 독특한 생태학적 상황으로 인해 결합하기 어려운 두 가지 능력의 존재: 광합성 산소 생산 및 대기 질소 고정 (연구 종의 2/3).
하나 이상의 평면에서의 이진 분할, 다중 분할. 최적의 성장 조건에서 단세포 형태의 수명 주기는 6~12시간입니다.

의미
일반적으로 받아 들여지는 버전에 따르면 시아노박테리아는 지구상의 현대 산소 함유 대기의 "창조자"였으며, 이는 자연사 최초의 지구 환경 재해와 생물권의 극적인 변화를 가져왔습니다. 오늘날 해양 플랑크톤의 중요한 구성 요소인 시아노박테리아는 대부분의 먹이 사슬의 시작 부분에 있으며 상당한 양의 산소를 생산합니다(기여도는 정확하게 결정되지 않았습니다. 가장 유력한 추정 범위는 20%~40%입니다).
시아노박테리움 시네코시스티스(Synechocystis)는 게놈 서열이 완전히 밝혀진 최초의 광합성 유기체가 되었습니다.
현재 시아노박테리아는 생물학 연구의 가장 중요한 모델 개체로 사용되고 있습니다. 남미와 중국에서는 다른 유형의 식품이 부족하기 때문에 스피루리나 및 노스톡 속의 박테리아를 식품으로 사용합니다. 이를 건조시킨 다음 밀가루로 준비합니다. 그들은 치유 및 치유 속성으로 인정되지만 아직 확인되지 않았습니다. 폐쇄형 생명 유지 주기 생성과 대량 사료 또는 식품 첨가물에 시아노박테리아를 사용할 수 있는 가능성이 고려됩니다.
시아노박테리아는 식물이 척박한 지구의 표면에 서식할 수 있는 발판을 제공합니다.

Cyanobacteria 또는 청록색 조류 (lat. Cyanobacteria)는 큰 그람 음성 박테리아 그룹으로, 그 특징은 광합성 능력입니다. 시아노박테리아는 가장 복잡하고 차별화된 원핵생물이다. 이러한 유기체는 진핵 조류와 생리학적으로 많은 공통된 특징을 갖고 있기 때문에 일부 분류에 따르면 시아노박테리아는 식물에서 청록색 조류로 간주됩니다. 현재 조류학에서는 150개 이상의 속과 약 1000종의 시아노박테리아가 알려져 있으며, 세균학자들은 약 400종의 계통을 계산합니다.

시아노박테리아는 바다와 담수체, 토양 덮개에서 흔히 발견되며 공생(지의류)에 참여할 수 있습니다. 수역의 식물성 플랑크톤의 상당 부분은 이 그룹의 조류로 구성됩니다. 이들은 기판에 두꺼운 다층 커버를 형성할 수 있습니다. 희귀종은 인간에게 독성이 있고 기회주의적입니다. 청록색 조류는 물의 "개화"를 유발하는 주요 요소로, 이는 물고기의 대량 사망, 동물 및 사람의 중독으로 이어집니다. 일부 종은 광합성 능력과 동시에 대기 중 질소를 고정하는 능력이라는 희귀한 특성 조합이 특징입니다.

구조. 시아노박테리아의 구조는 특징적인 특징을 가지고 있습니다. 이 유기체는 다양한 형태를 가지고 있습니다. 모든 유형의 남조류 구조에서 공통적으로 나타나는 점은 점막(펩티도글리칸의 당칼릭스)과 편모가 없다는 점입니다. 점막은 외부 막으로 덮여 있습니다. 시아노박테리아 세포의 크기는 1 마이크론에서 100 마이크론까지 다양합니다. 다양한 종의 색상은 빛의 스펙트럼 구성에 따라 세포 내 광합성 색소의 비율을 변경하는 능력으로 인해 연한 녹색에서 진한 파란색까지 다양합니다.

시아노박테리아는 군체를 형성할 수 있는 단세포 유기체로 알려져 있습니다. 재생산은 이분법을 통해 이루어지며, 다중분열도 가능하다. 유리한 조건에서의 수명주기는 6-12시간입니다.

내부 구조 . 모든 유기체의 세포에는 산소 방출과 함께 광합성을 수행하는 완전한 장치가 있습니다. 광합성을 통해 얻은 에너지는 CO 2 에서 유기물을 생산하는 데 사용됩니다. 먹이를 먹는 방식에 있어서, 남조류의 대다수는 절대 광영양생물입니다. 그러나 빛에 축적된 글리코겐의 소비로 인해 짧은 시간 동안 존재할 수 있습니다.

의미. 과학자들에 따르면, 원생대 초기(약 25억년 전)에 대기의 세계적인 구조 조정, 즉 "산소 재앙"을 촉발한 것은 바로 이러한 유기체였습니다. 이는 생물권과 휴로니안 빙하에 극적인 변화를 가져왔습니다.

실험실 조건에서 처음으로 시아노박테리움 시네코시스티스(Synechocystis)의 예를 사용하여 광합성 유기체의 게놈이 해독되었습니다. 지금까지 남조류는 귀중한 생물학적 연구 대상이었습니다.

중국과 남미에서는 스피루리나와 노스톡 속의 청록색 조류가 식품으로 사용됩니다. 건조시킨 후 가루로 만듭니다. 스피루리나는 많은 유익한 특성을 갖고 있기 때문에 식품 보충제로 사용됩니다.

시아노박테리아는 박테리아 중에서 특별한 위치를 차지합니다. 그들은 엽록소를 함유하고 광합성이 가능한 단세포, 군체 및 사상체 형태로 대표됩니다. 시아노박테리아는 토양과 물에 유기물을 공급하여 물고기와 기타 작은 동물의 먹이가 됩니다. 대량 번식 중에 남조류는 물꽃을 일으킵니다.

시아노박테리아는 주로 담수 수역에 서식하며, 일부는 나무 줄기 바닥의 습한 토양에 서식합니다. 바다에는 소수의 종들이 살고 있습니다. 일부는 온천, 남극의 얼어붙은 호수 등 매우 불리한 환경에 적응했습니다.

시아노박테리아는 녹색 색소인 엽록소와 빛 흡수에 관여하는 파란색, 빨간색, 노란색 색소를 함유하고 있습니다. 안료의 조합은 대부분의 경우 청록색을 나타냅니다(따라서 이름이 붙여졌습니다). 그러나 그들 중 일부는 노란색, 검은색 또는 빨간색입니다. 착색 덕분에 시아노박테리아는 특히 대량 번식 중에 자신이 사는 환경에 특정 색상을 부여합니다. 홍해(Red Sea)라는 이름은 붉은 남조류에서 유래되었습니다.

시아노박테리아는 자연에서 중요한 역할을 합니다. 다른 박테리아와 함께 그들은 유기물과 질소로 토양을 풍부하게 하고 산소로 수역과 공기를 풍부하게 합니다. 사이트의 자료

시아노박테리아의 많은 대표자들은 대기 질소를 고정할 수 있습니다. 아시아에서는 질소고정 남세균 때문에 비료를 사용하지 않고 같은 지역에서 오랫동안 벼를 재배합니다.

대기 질소를 고정하는 능력으로 인해 시아노박테리아는 암석 표면과 척박한 토양에 서식할 수 있습니다. 해양 생물종인 시아노박테리아는 공기 중에서 바다에 흡수되는 전체 질소의 약 4분의 1을 고정합니다.

수생 형태의 박테리아는 작은 동물과 물고기의 먹이로 사용됩니다. 일부 시아노박테리아는 단백질, 탄수화물, 지방, 비타민, 색소 등 인간에게 귀중한 물질의 "공급자"로 사용됩니다. 특정 유형의 시아노박테리아가 식품으로 사용됩니다. 예를 들어 Nostoc 자두(그림 25)는 중국과 일본에서 소비되고 스피루리나(그림 26)는 아프리카 차드 호수 지역에서 소비됩니다. 식품 단백질은 식품 보충제로 사용되는 스피루리나에서 얻습니다.

시아노박테리아

청록색 조류, 시아노박테리아(라틴어 시아노박테리아, 그리스어 κυανός - 청록색)는 산소 방출과 함께 광합성이 가능한 대형 그람 음성 진균의 중요한 그룹입니다.

진화론적 위치와 체계

시아노박테리아는 지구상에서 발견된 유해(스트로마톨라이트, 35억년 이상)인 가장 오래된 미생물에 가장 가깝습니다. 산소 광합성이 가능한 친엽록체와 함께 유일한 박테리아인 시아노박테리아의 조상은 내공생 이론에서 홍조류의 염색체의 조상일 가능성이 가장 높은 것으로 간주됩니다(이 이론에 따르면 친엽록체는 엽록체와 공통 조상을 가집니다). 다른 조류 및 고등 식물).

세포의 상대적으로 큰 크기와 조류와의 생리학적 유사성은 초기에 조류(“청록조류”, “시아네아”)의 일부로 고려되었던 이유였습니다. 이 기간 동안 거의 175속, 1000종이 넘는 종이 물학적으로 기술되었습니다. 세균학적 방법을 통해 현재 400종 이하의 균주가 존재하는 것으로 확인되었습니다. 시아노박테리아와 다른 박테리아의 생화학적, 분자 유전적, 계통발생학적 유사성은 이제 확실한 증거로 확인되었지만 여전히 일부 식물학자들은 전통을 존중하여 시아노박테리아를 조류로 분류하는 경향이 있습니다.

생명체와 생태

시아노박테리아는 단세포, 사상체 및 군체 미생물입니다. 평균 셀 크기는 2μm입니다. 이는 광합성 색소의 구성을 빛의 스펙트럼 구성에 적응시키는 탁월한 능력으로 구별되며 색상은 연한 녹색에서 진한 파란색까지 다양합니다. 일부 고등 질소 고정 시아노박테리아(노스토칼레스)는 분화, 즉 특수 세포인 이종세포와 호르몬을 형성할 수 있습니다.

해양 및 담수, 토양 종, 공생 참가자(예: 이끼류). 그들은 해양 식물성 플랑크톤의 상당 부분을 구성합니다. 두꺼운 박테리아 매트를 형성할 수 있습니다. 일부 종은 독성이 있으며(가장 많이 연구된 것은 Microcystis aeruginosa가 생산하는 독소인 microcystin입니다) 기회주의적입니다(Anabaena sp.). 물 꽃의 주요 참가자는 예를 들어 우크라이나 저수지에 물 꽃이 피는 동안 대량의 물고기를 죽이고 동물과 사람에게 중독을 일으 킵니다. 독특한 생태학적 위치는 결합하기 어려운 두 가지 능력, 즉 광합성 산소 생산과 대기 질소 고정(연구 대상 종의 2/3)의 조합에 기인합니다.

하나 이상의 평면에서의 이진 분할, 다중 분할. 최적의 성장 조건에서 단세포 형태의 수명 주기는 6~12시간입니다.

생화학적 특징 및 생리학

시아노박테리아는 산소를 생성하는 광합성의 특징인 본격적인 광합성 장치를 가지고 있습니다. 광합성 전자 수송 사슬에는 광계(PS) II, b6f-시토크롬 복합체 및 PSI가 포함됩니다. 최종 전자 수용체는 페레독신이고, 전자 공여체는 물이며, 이는 고등 식물과 유사한 물 산화 시스템에서 분리됩니다. 빛 수확 복합체는 (홍조류에서와 같이) 피코빌리솜으로 조립된 피코빌린과 같은 특수 색소로 표현됩니다. 전원을 끄면 PSII는 물 이외의 외인성 전자 공여체(환원된 황 화합물, 유기 화합물)를 PSI의 참여로 순환 전자 전달의 일부로 사용할 수 있습니다. 그러나 이 광합성 경로의 효율성은 낮으며 주로 불리한 조건에서 생존하는 데 사용됩니다.

시아노박테리아는 세포질막(CPM)의 세포내 함입이 극도로 발달된 시스템인 틸다코이드에 의해 구별됩니다. 지금까지 원핵생물에서는 불가능한 것으로 여겨졌던 CPM과 관련되지 않은 틸라코이드 시스템의 존재 가능성에 대한 제안이 있었습니다. 광합성을 통해 저장된 에너지는 대기 중 CO2에서 유기물을 생성하기 위한 암흑합성 과정에 사용됩니다.

대부분의 시아노박테리아는 절대 광영양생물이지만, 산화성 오탄당 인산 회로와 해당과정에서 빛에 축적된 글리코겐이 분해되어 단기간 존재할 수 있습니다. 해당과정만으로 생명을 유지하는 데 충분한지는 의문입니다. ). 트리카르복실산 회로(TCA 회로)는 α-케토글루타레이트 탈수소효소가 없기 때문에 에너지 생산에 참여할 수 없습니다. 특히 TCA 회로의 "파괴"는 시아노박테리아가 환경으로의 대사산물 수출 수준의 증가를 특징으로 한다는 사실로 이어집니다.

질소 고정은 분자 산소에 매우 민감한 질소 분해 효소에 의해 제공됩니다. 광합성 중에 산소가 방출되기 때문에 시아노박테리아의 진화에는 두 가지 전략, 즉 이러한 과정의 공간적 분리와 시간적 분리가 구현됩니다. 단세포 남세균에서는 광합성 활성의 최고점은 빛에서 관찰되고, 질소 분해 효소 활성의 최고점은 어둠에서 관찰됩니다. 이 과정은 전사 수준에서 유전적으로 조절됩니다. 시아노박테리아는 일주기 리듬의 존재가 입증된 유일한 원핵생물입니다(일일 주기의 지속 시간이 생활 주기의 지속 시간을 초과할 수 있습니다!). 사상형 시아노박테리아에서 질소 고정 과정은 산소 침투를 막는 두꺼운 덮개가 특징인 특수한 최종 분화 세포인 이종세포에 국한되어 있습니다. 영양 배지에 고정된 질소가 부족하면 콜로니에는 5-15%의 헤테로시스트가 포함됩니다. PSII는 헤테로시스트에서 감소됩니다. 이종포는 군체의 광합성 구성원으로부터 유기물을 받습니다. 축적된 고정질소는 시아노피신 과립에 저장되거나 글루탐산으로 배출됩니다.

분류
시아노박테리아의 분류는 잘 발달되어 있지 않습니다. 5개의 목이 있습니다. Chroococcales목과 Pleurocapsales목은 단독 또는 군체를 이루는 비교적 단순한 형태를 통합합니다. Oscillatoriales목, Nostocales목, Stigoneomatales목은 고도로 조직화된 사상체 형태를 포함합니다.

의의 일반적으로 받아 들여지는 버전에 따르면 시아 노 박테리아는 지구상의 현대 산소 함유 대기의 "창조자"였으며 (다른 이론에 따르면 대기 산소는 지질 학적 기원입니다) 자연사에서 최초의 지구 환경 재앙을 초래했습니다. 생물권의 극적인 변화. 오늘날 해양 플랑크톤의 중요한 구성 요소인 시아노박테리아는 대부분의 먹이 사슬의 시작 부분에 있으며 대부분의 산소를 생산합니다(모든 연구자가 이를 인정하지는 않습니다). 시아노박테리움 시네코시스티스(Synechocystis)는 게놈 서열이 완전히 밝혀진 최초의 광합성 유기체가 되었습니다. 현재 시아노박테리아는 생물학 연구의 가장 중요한 모델 개체로 사용되고 있습니다. 남미와 중국에서는 다른 유형의 식품이 부족하기 때문에 Spirulina 및 Nostoc 속의 박테리아가 식품, 건조 및 밀가루 준비에 사용됩니다. 그들은 치유 및 치유 속성으로 인정되지만 아직 확인되지 않았습니다. 폐쇄형 생명 유지 주기 생성과 대량 사료 또는 식품 첨가물에 시아노박테리아를 사용할 수 있는 가능성이 고려됩니다.

국제학명

시아노박테리아
(전 스타니어 1974) 카발리에 스미스 2002

동의어

남조류

어린이 분류군

분류
위키종에

이미지
위키미디어 공용에

그것은
NCBI
단종

진화적이고 체계적인 입장

시아노박테리아는 지구상에서 발견된 유해(스트로마톨라이트, 35억년 이상)인 가장 오래된 미생물에 가장 가깝습니다. 이들은 산소 광합성이 가능한 유일한 박테리아입니다. 시아노박테리아는 가장 복잡하게 조직화되고 형태학적으로 분화된 원핵 미생물 중 하나입니다. 시아노박테리아의 조상은 내부 공생 이론에서 홍조류 색소포의 조상일 가능성이 가장 높은 것으로 간주됩니다. 이 이론에 따르면, 전통적으로 "전엽록체"라고 불리는 계통외 그룹은 다른 조류 및 고등 식물의 엽록체와 공통 조상을 가지고 있습니다.

시아노박테리아는 조류학자(진핵 조류와 생리학적으로 유사한 유기체)와 세균학자(원핵생물) 모두의 연구 대상입니다. 세포의 상대적으로 큰 크기와 조류와의 유사성은 초기에 식물의 일부(“청록조류”)로 고려되었던 이유였습니다. 이 기간 동안 거의 175속, 1000종이 넘는 종이 물학적으로 기술되었습니다. 세균학적 방법으로 현재 400종 이하의 존재가 확인되었습니다. 시아노박테리아와 다른 박테리아의 생화학적, 분자 유전적, 계통발생학적 유사성은 이제 확실한 증거에 의해 확인되었습니다.

생명체와 생태

형태학적으로 남조원핵생물은 다양하고 다형성을 지닌 그룹이다. 형태의 일반적인 특징은 편모가 없고 세포벽(펩티도글리칸으로 구성된 글리코칼릭스)이 있다는 것뿐입니다. 2-200 nm 두께의 펩티도글리칸 층 위에는 외부 막을 가지고 있습니다. 셀의 폭이나 직경은 0.5μm에서 100μm까지 다양합니다. 시아노박테리아는 단세포, 사상균 및 군체 미생물입니다. 이는 광합성 색소의 구성을 빛의 스펙트럼 구성에 적응시키는 탁월한 능력으로 구별되며 색상은 연한 녹색에서 진한 파란색까지 다양합니다. 일부 질소 고정 시아노박테리아는 분화, 즉 특수 세포인 이형세포와 호르몬을 형성할 수 있습니다. 헤테로시스트는 질소 고정 기능을 수행하고 다른 세포는 광합성을 수행합니다.

대부분의 시아노박테리아는 절대 광영양생물이지만, 산화성 오탄당 인산 회로와 해당과정에서 빛에 축적된 글리코겐이 분해되어 단기간 존재할 수 있습니다. 해당과정만으로는 생명을 유지할 수 있는지 의문이 듭니다. ).

의미

일반적으로 받아 들여지는 버전에 따르면 시아노박테리아는 지구상의 현대 산소 함유 대기의 "창조자"였으며, 이로 인해 "산소 재앙"이 발생했습니다. 이는 지구 대기 구성의 전 세계적인 변화입니다. 원생대(약 24억년 전)는 이후 생물권의 구조 조정과 전지구적 휴로니안 빙하를 초래했습니다.

오늘날 해양 플랑크톤의 중요한 구성 요소인 시아노박테리아는 대부분의 먹이 사슬의 시작 부분에 있으며 상당량의 산소를 생산합니다(기여도는 정확하게 결정되지 않았습니다. 가장 유력한 추정 범위는 20%~40%입니다).

시아노박테리움 Synechocystis 게놈이 완전히 해독된 최초의 광합성 유기체가 되었습니다.

현재 시아노박테리아는 생물학 연구의 가장 중요한 모델 개체로 사용되고 있습니다. 남미와 중국에서는 다른 유형의 식품이 부족하기 때문에 스피루리나 및 노스톡 속의 박테리아를 식품으로 사용합니다. 이를 건조시킨 다음 밀가루로 준비합니다. 폐쇄된 생명 유지 주기를 만드는 데 시아노박테리아를 사용할 수 있는 가능성이 고려됩니다.