Cesko.wiki Heterocyt
Author
Albert FloresHeterocyty jsou specializované buňky, které se vyskytují u některých řas a sinic. Tyto buňky mají schopnost vázat molekuly dusíku a vytvářet takazvaný heterocyt, což je prostředí s nízkým obsahem kyslíku. Díky tomu mají heterocyty schopnost fixovat dusík při anaerobních podmínkách. Heterocyty jsou morfologicky a funkčně odlišné od ostatních buněk v řasových nebo sinicových vláknech. Tyto buňky mají silnou buněčnou stěnu a mohou obsahovat speciální enzymatické komplexy, které jim umožňují vázat a fixovat dusík. Tato fixace dusíku je klíčovým procesem pro metabolismus řas a sinic, protože dusík je nezbytný pro syntézu proteinů a dalších biomolekul. Heterocyty se vytvářejí v řasových nebo sinicových vláknech za přítomnosti nízkých koncentrací bioaktivních forter (například dusičnanů) a za nepřítomnosti kyslíku. Tato anaerobní podmínka stimuluje vznik heterocytu a aktivaci enzymů pro fixaci dusíku. Jednou z hlavních funkcí heterocytů je výroba a uvolňování molekulám ostatním buňkám v řasovém nebo sinicovém vlákně. Tyto molekuly se poté využívají pro další růst a metabolické procesy. Heterocyty jsou důležité pro udržení ekologické rovnováhy v řasových a sinicových společenstvech, protože zajišťují fixaci dusíku a zásobují ostatní buňky výživnými látkami. Studium heterocytů přispívá k lepšímu porozumění fyziologie a ekologie řasových a sinicových organismů a může najít uplatnění v oblasti biotechnologií a ekologického inženýrství.
Heterocyty (heterocysty) jsou specializované buňky sinic vytvářené vegetativními buňkami v případě nutnosti syntézy vlastního enzymatického aparátu, zejména nitrogenázy striktně vyžadující anaerobní prostředí (samotná příčina procesu), z důvodu fixace molekulárního dusíku z atmosféry.
Vznik
Vznik heterocysty z normální asimilující buňky je velmi složitý proces sestávající z několika na sebe navazujících pochodů. Budoucí heterocysta se obalí tlustou trojvrstevnou buněčnou stěnou a dochází k odbourání fotosystému II (molekulární komplex zodpovědný předně za štěpení vody a uvolňování O2) vlastního sinicového fotosyntetického aparátu, přičemž se plně spustí dýchací řetězec spotřebovávající zbylý kyslík. +more Déle nedochází k fixaci uhlíku, ten musí být dodáván ve formě disacharidů z veget. buněk. Pentózový cyklus (vzájemné přeměny hexos) zajišťuje přísun redukčních ekvivalentů do heterocysty. Z veget. buněk. je importován glutamát tvořící společně s amoniakem (viz biologická fixace dusíku) glutamin, který je exportován zpět do veget. buňky, kde spolu s α-ketoglutarátem tvoří 2 molekuly glutamátu. Vlákna sinic s heterocyty se nazývají Nostocales. Životnost heterocystů není dlouhá a relativně rychle se rozpadají.
Prostorové oddělení
Tato schopnost byla zjištěna u vláknitých sinic, které tvoří rozsáhlé polštáře, pod nimiž se utváří anaerobní prostředí (např. Coleofasciculus (Microcoleus) chthonoplastes). +more Jedná se o časové oddělení fixace N2 (v noci) a oxygenní fotosyntézy (ve dne): nejprve se degradují fykobiliproteiny, dále se zastaví fotosystém II - produkce O2 a dochází k oné klíčové syntéze nitrogenázy a fixaci N2 ukládané ve formě cyanofycinu. Následně dochází k opačnému procesu přes resyntézu fykobiliproteinů až k opětovné fotosyntéze.
Klasifikace Nostocales (typ - př. rodů a druhů sinic)
interkalární ** Anabaena - druhově bohatý rod, planktonní, tvoří vodní květ, některé jsou toxické. *** A. +more sphaerica *** A. planktonica *** A. affinis ** Aphanizomenon - na koncích mají rovnoměrně zúžená vlákna *** A. gracile *** A. flos-aque - tvorba vodního květu zvaného „jehličí na hladině“ (v posledních letech poněrně vzácný) ** Nostoc - stočená nevětvená vlákna uložená ve slizu, tvoří akineta ze všech vegetativních buněk, sladkovodní a půdní rod, symbionti *** N. punctiforme - symbióza s rostlinným rodem Gunnera - pozn. : Gunnera je jediným rodem ze všech krytosemenných rostlin, který vstupuje do symbiotického svazku se sinicí - jedná se o silný svazek, jelikož sinice je později výživou zcela závislá na svém hostiteli ** Nodularia - akineta v řadě za sebou, planktonní, žijí ve sladkých i slaných vodách, vodní květ, toxické *** N. spumigena *** N. harveyana * terminální ** Cylindrospermopsis - heterocyty jsou kuželovitého tvaru, asymetrické dělení koncových buněk, vodní květ, eutrofní vody (bohaté na živiny), toxické ** Cylindrospermum - tenká slizová pochva, heterocyty kulovité až oválné, litorál vod, půda * bazální ** Calothrix - vlákna jednotlivá nebo tvoří chomáče, mají slizové pochvy, výskyt v ponořených substrátech a v půdě *** C. parietina ** Dichothrix - svazky vláken ve slizu, často žlutohnědé barvy ** Gloeotrichia - tvoří kulovité kolonie, makroskopické, planktonní, v substrátech ** Rivularia - tuhé kulovité kolonie, makroskopické, v ponořených substrátech, kalcifikace (tvorba krust a travertinu) * nepravé větvení ** Tolypothrix - boční vlákna vyrůstají po jednom, s podélně vrstevnatou pochvou či bez pochvy, epifyt, obalují ponořené kameny a rostliny ** Hassallia - poměrně běžný rod na bazických skalách ** Scytonema - slizová pochva, boční větévky zejména po dvou, tvorba travertinu *** S. crispata ** Petalonema - šikmo vrstevnatá pochva.
Odkazy
Související články
Sinice * Biologická fixace dusíku * Koloběh dusíku
Externí odkazy
http://www.sinicearasy.cz/files/docs-FixaceN.pdf