Post on 15-Oct-2015
Cianobacterias o algas verde-azules
Prof. Patricia Gmez V.Departamento de Botnica
Facultad de Ciencias Naturales y Oceanogrficas
www.ficolab.cl
Procariontes, carecen de organelos (con 2 membranas)
No tienen ncleoPero s tienen ADN y ARN
Otros constituyentes:Seudovacuolas, pared celular, molculas de reserva para N, P y C.
CIANOBACTERIAS = CYANOPHYTA= Algas verde-azules
Poseen ribosomas bacterianos (70S)
No tienen mitocondriasPero s tienen cadena respiratoria asociada a membranas.
No tienen cloroplastosPero s tienen tilacoides con ficobilisonas
Microcystis
Oscillatoria
Arthrospira Anabaena
Nostoc
Trichodesmium Synechococcus
Prochlorococcus
Formas unicelulares, filamentosas y cenobiales
Habitat
Evolucin de organismos aerbicos
Atmsfera ANAEROBICA
2 H2O + CO2 O2 + CH2O + H2O
Las cianobacterias establecieron unaatmsfera aerbica en la Tierra
Shark Bay, W.Australia
Fsiles ms antiguosEstromatolitos (macrofsiles)Datan de 2300 millones de aos atrs
Estromatolito mostrando patrn laminar de crecimiento.
Las cianobacterias dieron origen al cloroplasto de organismos eucariontes fotosintticos
Cyanobacteria
tilacoide Envoltura celular
Grnulos polifosfato
Grnulos glicgeno ficobilisomascarboxisoma
grnulos de cianoficina
reginnucleoplasma
seudovacuolas
tilacoide
La pared celular de las cianobacterias es similar a la de las bacterias Gram negativas
Peptidoglicano
Gram Negativa
Membrana plasmtica
Membrana externa
Capa lipopolisacrido
Ej. Nostoc commune
Muchas Cianobacterias producen carbohidratos que forman estructura externa vainas
Vaina de cianobacterias est compuesta por diversos tipos de polisacridos (azcares: galactosa, xilosa, ribosa, glucosa) que embeben las clulas en una matriz tipo gel que retiene agua (protegen de la deshidratacin).
Vesculas de Gas (seudovacuolas)
Ubicadas en el citoplasma , permeables a los gases (N2, O2, CO2, H2, CH4), pero impermeables al agua (exterior hidrofbico)
Ayudan a controlar la flotabilidad
Compuestas de tubos cilndricos huecos con membranas proteicas, rgidas.
300- 1000 nm (largo), 45 -120 nm (ancho)
Clorofila a (y b en proclorofitas)
Ficobilinasficoeritrinaficocianinaaloficocianina
Carotenoides
Pigmentos
En general, organizados en ficobilisomas:
Estructura de un ficobilisoma
PE PC APC Chla
Transferencia de energa:
Ficocianina
Ficoeritrina
Adaptacin cromtica
Mecanismo por el cual las cianobacterias (y las algas rojas) ajustan la composicin de sus complejos cosechadores de luz en respuesta a los cambios en la calidad de luz prevalente en el ambiente en determinado momento
Cianobacterias
Algas rojas
Clulas especializadas
Fijacin de Nitrgeno atmosfricoI.- Heterocistos
heterocisto intercalar
heterocisto polar
Heterocisto
heterocisto
Contenido hialino
Pared celular gruesa no permite la entrada de gas atmosfrico.
Fotosintticamente inactivo La formacin del heterocisto es gatillada por [molibdeno]
y baja [nitrgeno]
Fijacin de Nitrgeno SOLO algunas cianobacterias y otras eubacterias
pueden FIJAR nitrgeno atmosfrico.
Nitrogenasa (enzima que participa en la fijacin de N: convierte N2 NH4+ ) es INACTIVADA por O2
Genera incompabilidad fotosntesis vs fijacin de N2
II.- Aquinetas
Anabaena
Esporas de resistencia
Clulas especializadas
Tres gneros descritos: Prochloron (1970), Prochlorococcus (1989) - marinos Prochlorothrix (1984) agua dulce
Prochloron
PROCHLOROPHYCEAERalph Lewin, 1970
Clase Prochlorophyceae
Organismos procariontes fotosintticos
Tilacoides apilados (2-3) Sin ficobilisomas Divinil clorofila a y b
Clase Cyanophyceae
Organismos procariontes fotosintticos
Tilacoides solitarios Con ficobilisomas Clorofila a y pigmentos
ficobilnicos
Cianobacteria marina que corresponde al organismo fotosinttico ms pequeo conocido (0,5-0,7 m).Descubierto en 1988 gracias al empleo del citmetro de flujo
Composicin inusual de pigmentos fotosintticos
Muy abundante en aguas oligotrficas!!!!!
Puede llegar a representar el 50% del fitoplancton marino en algunas reas del ocano IMPORTANCIA GLOBAL
Genoma muy pequeo (1,7Mb en algunas cepas)
Diferenciacin de cepas adaptadas a diferentes nichos ecolgicos
Proliferan excesivamente formando blooms Algunas especies son productoras de toxinas
Efectos negativos asociados a cianobacterias
Efectos de los blooms de cianobacterias: tapan filtros de agua potable causan mal olor y sabor al agua causan mortalidad de animales acuticos por asfixia algunos son txicos!!!!
Los blooms
Generalmente se forman en aguas calmas (poca turbulencia) Se forman de una o pocas especies, su concentracin alcanza al menos 20000clulas/ml Aparecen sorpresivamente (dentro de horas) Frecuentemente especies con vesculas de gas.
TODOS los blooms de cianobacterias se consideran potencialmente txicos
Los blooms de cianobacterias se producen, generalmente en estaciones clidas y en zonas con abundantes nutrientes
Las toxinas de cianobacterias resisten altas temperaturas (hervir el agua no permite anular el riesgo de intoxicacin)
La toxicidad de un bloom puede fluctuar de un da a otro
Algunos datos para recordar....
En lagos, especies de los gneros Microcystis, Anabaena y Oscillatoria (Planktothrix)
Microcystis Anabaena
En el ocano, Trichodesmium spp.
Trichodesmium
En aguas salobres: Aphanizomenon flos-aquae, Nodularia spumigenay Anabaena sp.
Aphanizomenon Nodularia
Oscillatoria
Las cianotoxinas son un grupo diverso de toxinas desde el punto de vista qumico y toxicolgico
Qumica: - pptidos cclicos- alcaloides- lipopolisacridos
Toxicolgica: - hepatotxicas- neurotxicas- dermatotxicas
Clasificacin
Hepatotoxinas (microcistinas, nodularinas, cilindrospermopsinas)
Hapalosiphon
Aphanizomenon Anabaena
NodulariaMicrocystis
Regin indispensable para la toxicidad
Microcistinas: heptapptidos cclicos
Microcystis
MC no atraviesan membranas, son resistentes a peptidasas gstricas,llegan al hgado por un carrier de transporte de cido biliar
Promotoras de cncer heptico (PP1 y PP2A son supresoras de tumores)
MC tambin producen estrs oxidatvo
Mecanismo de accin
MC se unen covalentemente a protein fosfatasas eucariontes (PP1 y PP2A) inhibindolas
Hiperfosforilacin de protenas del citoesqueleto (desintegracin del hepatocito)
Hemorragia heptica masiva (muerte)LD50=50 gkg-1 peso corporal
Sntomas de intoxicacin aguda:
Ictericia, shock, debilidad, anorexia, extremidades fras, palidez, apata, problemas respiratorios, gastroenteritis, vmitos y diarrea
La terapia y profilaxis son difciles
Se ha propuesto como tratameinto:- Lavado gstrico- Consumir tabletas de carbn- Uso de anticuerpos monoclonales anti MC- Bloquedores del transporte la hgado (ej. ciclosporina y rifampicina)- Vitamina E (profilaxis)
Dao heptico es rpido, irreversible y severo
Exposicin crnica en bajas dosis:
Promueve cncer heptico
Recomendacin de la World Health Organization (WHO): agua para beber no debe contener ms de 1 gl-1 de MCs
Tratamiento de aguas contaminadas con microcistinas
- Remocin de clulas de cianobacterias por filtracin o floculacin
- Remocin de MC por-Adsorcin con carbn activado- Ozonacin- Irradiacin con luz UV- Clorinacin
Neurotoxinas (anatoxinas, saxitoxinas)
Anabaena
Oscillatoria
AphanizomenonLyngbya
Anatoxinas (alcaloide)
Anlogo estructural de cocana y acetilcolina (neurotransmisor)
Mecanismo de toxicidad: unin irreversible al receptor de acetilcolina causando apertura de los canales de sodio (influjo constante), depolarizando membranas y causando sobrestimulacin de clulas musculares.Otras anatoxinas inhiben acetilcolinesterasas
Sntomas de intoxicacin con anatoxinas:
Mareo, contraccin muscular involuntaria,sofocacin, convulsiones, cianosis, sofocacin, prdida de conciencia, muerte
Idem al Veneno paralizante de mariscos producido por dinoflagelados
Saxitoxinas (alcaloide)
Mecanismo de toxicidad: Bloqueo de canales de sodio deteniendo su influjo, causa alteracin en la propagacin del potencial de accin a los msculos
Sntomas de intoxicacin con saxitoxinas:
Hormigueo y adormecimiento alrededor de los labios, parlisis, falla respiratoria, prdida de conciencia, muerte
Dermatotoxinas (Lyngbyatoxinas, LPS)
Producen dermatitis, conjuntivitis e inflamacin gastrointestinal
Qu hacer si se ha tenido contacto con un bloom de cianobacterias?
Piel: lavar inmediatamente con abundante agua potable, tratar los sntomas, consultar al mdico.
Ingesta: ingerir tabletas de carbn, tratar los sntomas, consultar al mdico.
REPORTAR el incidente para prevenir nuevas intoxicaciones
Primer caso documentado de intoxicacin con cianotoxinas:1878, envenenamiento de animales de granja en el Lago Alexandrina, Sur de Australia. Causa: Nodularina spumigena
Nodularia spumigena
Se han registrado cianobacterias toxignicas en pases de todos los continentes
Muerte de animales domsticos y salvajes, intoxicaciones humanas, dermatitis
Caruaru, Brasil, 1996
En una clnica de hemodilisis durante un corte de agua se utiliz agua contaminada con microcistinas y cylindrospermopsinas (hepatotoxinas).
En el proceso de dilisis la sangre de los pacientes se expone a aproximadamente 120 l de agua
116 pacientes presentaron gastroenteritis, de estos 100 desarrollaron falla heptica y 76 pacientes murieron.
Se detect altos niveles de estas cianotoxinas en hgado y suero de estos pacientes
Zonas agropecuarias
1995-1996, Laguna Rocuant, Talcahuano1998, Laguna Tres Pascualas, ConcepcinBlooms de Microcystis sp. productores de microcistinas
En Chile:
Laguna Las Tres Pascualas, Concepcin, Chile