Життєві форми синьозелених водоростей. Характеристика середовища та екології. Класифікація токсинів. Гепатотоксичні циклічні пептиди, нейротоксичні, цитотоксичні та дерматоксичні алкалоїди. Визначення токсинів синьозелених водоростей. Методи детоксикації.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Перелік умовних позначень та скорочень

Да - умовне позначення молекулярної маси;

ЛД50 - медіанна смертельна (летальна) доза токсичної речовини, необхідна для того, щоб загинула половина членів випробуваної популяції;

LPS - ірритантні токсини-ліпополісахариди;

PSP - паралітичні токсини молюсків;

NRPS - нерибосомальні пептид синтетази;

PKS - полікетидсинтази.

Вступ

На сьогоднішній день великою екологічною проблемою є «цвітіння» води, яке призводить не лише до погіршення якості води, але й до отруєння як гідробіонтів так і до теплокровних організмів. Отруєння відбувається під впливом розмноження синьозелених водоростей, адже вони виділяють токсини, які мають різні властивості.

Токсини синьозелених водоростей проникають в організми через шкіру (при контакті з водою), через травний тракт.

Синьозелені водорості є представниками майже всіх водяних екосистем на Землі, тому дана проблема є досить глобальною на сьогоднішній день. Даною проблемою розпочали серйозно займатися з нещодавнього часу.

Актуальність теми. Відомо, що токсичністю по відношенню до теплокровних організмів характеризуються як морскі, так і прісноводні водорості.

Складність та багатогранність проблеми токсичності водоростей пов'язана з тим, що кожен вид продукує не тільки специфічний токсин, але здатен виділяти цілий комплекс токсичних речовин, саме тому токсини синьозелених водоростей вважають досить небезпечними, і саме по цій причині вони підлягають постійному контролю і дослідженню міжнародною спільнотою [3].

Деякі токсини - дуже стійкі сполуки і не розкладаються навіть при кип'ятінні. Часто токсини синьозелених водоротей є канцерогенними речовинами, тому тривале вживання води, що містить навіть низькі концентрації токсинів, небезпечне для теплокровних організмів [4, 5].

Дослідження та вдосконалення методів детоксикації води від токсинів синьозелених водоротей дозволить покращити її якість і зменшити небезпеку, як для населення водойм, так і для водокористувачів.

Мета роботи: розглянути вплив токсинів синьозелених водоростей на теплокровні організми, дослідити методи детоксикації токсинів синьозелених водоротей.

Наукова новизна роботи: полягає у розгляді нових методів детоксикації води від токсинів синьозелених водоростей.

Завдання на виконання дипломної роботи:

1. Виконати аналіз існуючих досліджень та публікацій з тематики роботи.

2. Розглянути вплив токсинів синьозелених водоростей на теплокровні оганізми.

3. Проаналізувати характер дії відомих на сьогоднішній день токсинів синьозелених водоростей.

4. Вивчити вплив абіотичних та біотичних чинників на вміст токсинів синьозелених водоростей у воді.

5. Дослідити методи детоксикації токсинів синьозелених водоростей

6. Зробити висновки щодо опрацьованого матеріалу впливу токсинів синьозелених водоростей на тнплокровні організми.

Об'єкт дослідження: методи детоксикації токсинів синьозелених водоростей, що негативно впливають на теплокровні організми.

Предмет дослідження: токсини синьозелених водоростей.

Практичне значення одержаних результатів. Розглянуті методи детоксикації можуть використовуватися для зменшення токсичності води не лише в водоймах, але й в місцях водозабору для великих та малих міст, адже в наш час дуже гостро постає питання «цвітіння» води. Результати дипломної роботи можуть бути використані у циклі лекцій дисципліни «Біотехнологія очистки води».

Розділ 1. Синьозелені водорості

Синьозелені водорості (Cyanobacteria) (від грец. кхбнпs -- «блакитний» і вбкфЮсйпн -- «паличка») -- тип бактерій, що отримують необхідну їм енергію через фотосинтез. Їх також іноді називають Cyanophyta, посилаючись на зовнішній вигляд та екологічну нішу цих організмів, проте зараз термін «водорості» зазвичай обмежується еукаріотичними представниками групи, хоча належність цієї групи організмів до бактерій чи водоростей дискутується. Знайдені cкам'янілі сліди ціанобактерій (строматоліти) мають, як вважається, вік до 2,8 мільярдів років, хоча недавно отримані дані ставлять під сумнів це твердження. Одразу після виникнення, вони стали домінуючою групою фотосинтезуючих організмів, продукуючи кисень, вуглеводні та інші органічні сполуки. Саме завдяки цим організмам змінився якісний склад атмосфери Землі, в якій поступово накопичився кисень та стало менше вуглекислого газу. Також саме представники цієї групи були захоплені в результаті ендосимбіозу, ставши хлоропластами рослин та інших еукаріотів, дозволяючи і їм здійснювати фотосинтез. Cyanophyta -- це найбільша і найважливіша за впливом на біосферу група живих організмів на Землі, які становлять 90 % живої маси всієї біосфери [50].

1.1 Життєві форми синьозелених водоростей

Cyanophytа включають одноклітинні, колоніальні і нитчасті форми.

Деякі нитчасті Cyanophytа формують диференційовані клітини, відомі як гетероцисти (heterocysts), що спеціалізуються на фіксації азоту, і сплячі клітини або спори, звані акінети. Кожна клітина звичайно має товсті, желатиноподібні клітинні стінки, які фарбуються за Грамом негативно. Середній розмір клітин 2 мкм. Вирізняються здатністю адаптувати склад фотосинтетичних пігментів до спектрального складу світла, так що їхній колір варіює від яскраво-зеленого до темно-синього.

Ціанобактерії не мають джгутиків, але деякі з них здатні пересуватися уздовж поверхонь за допомогою бактеріального ковзання. Багато інших також мають здатність до руху, але механізм цього явища досі не має пояснення [50].

1.2 Середовище та екологія

Більшість видів знайдено в прісній воді, тоді як інші живуть у морях, у вологому ґрунті, або навіть на тимчасово зволожених скелях в арідних зонах. Деякі вступають в симбіотичні відносини з лишайниками, рослинами, протистами або губками, і забезпечують свого симбіонта продуктами фотосинтезу [55]. Ціанобактерії складають значну частку океанічного фітопланктону. Здатні до формування товстих бактеріальних матів. Деякі види токсичні (найбільш вивчений токсин -- мікроцистин, що продукується, наприклад, видом Microcystis aeruginosa) або умовно-патогенні (Anabaena sp.). Синьозелені водорості є основними збудниками «цвітіння» води, що викликають масові замори риби і отруєння тварин і людей, (наприклад, при цвітінні води у водоймах Східного Сибіру). Синьозелені водорості є унікальною екологічною групою, яка поєднує здатність до фотосинтетичної продукції кисню і фіксації атмосферного азоту (у 2/3 вивчених видів) [50].

1.3 Значення синьозелених водоростей

Синьозелені водорості, за загальноприйнятою версією, приймали участь у формуванні сучасної кисневмісної атмосфери на Землі (згідно іншої теорії, кисень атмосфери має геологічне походження), що привело до першої глобальної екологічної катастрофи в природній історії і драматичній зміні біосфери. Зараз, складаючи значну частку океанічного планктону, синьозелені водорості стоять на початку більшої частини харчових ланцюгів і виробляють більшу частина кисню (більш 90 %, але ця цифра визнається не всіми дослідниками). Ціанобактерія Synechocystis стала першим фотосинтезуючим організмом, чий геном був повністю розшифрований (у 1996, Дослідницький інститут Казуси, Японія). В даний час синьозелені водорості служать найважливішими модельними об'єктами досліджень в біології. У Південній Америці і Китаї бактерії родів Spirulina і Nostoc через нестачу інших видів продовольства використовують в їжу, висушуючи і готуючи борошно. Їм приписують цілющі і оздоровлюючі властивості, які, проте, в даний час не знайшли підтвердження. Розглядається можливе застосування ціанобактерій в створенні замкнутих циклів життєзабезпечення або як масової кормової / харчової добавки [50].

Певні ціанобактерії виробляють ціанотоксини, наприклад, анатоксин-a, анатоксин-aс, аплізіатоксин, домоїву кислоту, мікроцистин LR, нодулярин R (від Nodularia), або сакситоксин [9].

1.4 Висновки до розділу 1

Синьозелені водорості (Cyanobacteria) (від грец. кхбнпs -- «блакитний» і вбкфЮсйпн -- «паличка») -- тип бактерій, що отримують необхідну їм енергію через фотосинтез. Їх також називають Cyanophyta, посилаючись на зовнішній вигляд та екологічну нішу цих організмів, проте зараз термін «водорості» найчастіше обмежується еукаріотичними представниками групи.

Серед представників синьозелених водоростей є такі, що накопичують багато вітамінів, мікроелементів і саме тому люди застосовують їх як біологічно активні добавки. Але ж не можна забувати й про представників даного типу бактерій, які призводять до «цвітіння» води, під час якого вода втрачає свої корисні властивості, органолептичні показники дані проблеми з'являються в наслідок виділення деякими синьозеленими водоростями токсинів у воду, які шкідливі для живих організмів.

Розділ 2. Типи токсинів синьозелених водоростей

2.1 Класифікація токсинів