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BIOL-2152 (12)
Lecture

Cyanobacteria

7 Pages
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Department
Biology
Course
BIOL-2152
Professor
Kent Simmons
Semester
Winter

Description
CYANOBACTERIA (Blue Green algea) Prokaryotic  Kingdom: monera  Most primitive cells on the planet  Simplicity does not mean primitive, have high biological success  Are photosynthetic  Introduction  Eubacteria due to their simple, prokaryotic cell structure and predominately CO2 dependent,  oxygen producing/evolving photosynthesis. Developed this type of photosynthesis  No membrane bound organelles, including chloroplasts Unstacked thylakoids (structure of chloroplasts) Phycobiliprotein pigments  Cyanophycean starch (storage polysaccride that varies from the regular storage starch)  Gram negative (peptidoglycan) cell walls IMPORTANT!! Apply purple and pink stains to slide. To see wether the cell wall structure picks up the purple stain  GRAM POSITIVE. If you wash off the purple stain and the cell walls go clear, apply pink stains to  help you see them GRAM NEGATIVE. Depends on how the cell wall structure is put together  Phospholipid bilayers  Peptidoglycan on the outside, means gram positive. More advanced groups seem to have lost this  additional phospholipid membrane  Peptidoglycan cell wall material sandwiched between 2 phospholipid membranes. That means  Gram negative. Considered more primitive. Chloroplasts had double membrane before  endosymbiosis  Evolved early in ther▯ cambrian period Colonized all freshwater, marine and terrestrial habitats Also occur in extreme environments, like hot springs and deserts Morphology Simplest cyanobacteria grow as solitary cells withmay be enveloped by a thin, diffuse of form  gelatinous layer called a sheath  Sheath: secreted by the cell, protective coating  Cell sixe 1μm to 20μm  Some colonies grow large enough to be seen by the naked eye colonies, or filaments  Trichome: new row of cells Trichome surrounded by sheath: filament. Multiple trichomes stuck together by the sheath  Branched filaments  Branched filaments can be uniseriate(single row of cells) Or multiseriate (more than one row of cells)  Cell structure and metabolism: 3­6 thylakoids are peripheraly arranged in parallel and cause a dark peripheral region  Centroplasm: internal part of the cell without thylakoids  DNA concentrated in a central region (nuceoids). These are diagnostic among different genera.  One single loop of DNA No internal membrane, highly folded external plasma membrane. Increases surface area for  photosynthesis Many ribosomes  Photosynthetic pigments  Colors of organisms vary depending on the ratio of photosynthetic pigments:  Chlorophyll a, phycobilins, allophycocyanin, phycocyanins BLUE, phycoerythin RED   Photoacclimation: phycobilisomes ratios can change in several species. Greem light stimulates  synthesis of phycoerythin (red) , more efficiently captures wavelengths.  Photosystem 2: water molecules are split and oxygen is released. Electrons transmitted down the  transport change to photosystem 1, charging the membrane. Photosystem 1: carbon fixation is the photosynthetic compound  Chlorosomes, phycobilisomes specialize in deep penetrating green light, capable of re­emitting  light in regions which other photosynthetic pigments absorb  The above diagram shows the photosynthetic apparatus of the Cyanobacteria.  Note that the  phycobilisome acts as an antenna harvesting light energy (hν) and funneling it into the  photoreaction center of the O  2volving photosystem II. Gas vesicles  Hollow structure made of protein Mostly restricted to planktonic microorganisms. Provide buoyancy. Allows them to perform vertical  migrations  Causes more efficient movement for slowly growing organisms Impermeable to water  14 genes implicated in vesicle production  nitrogen fixation and metabolism n2 from atmosphere is fixed into ammonium cells  this only occurs in prokaryotic bacteria  blue­gree algea are photosynthetic 2 which form oxygen molecules by splitting water molecules heterocysts:  durin low environmental conditions of nitrogen, 1 in 10 cells will differenciate into heterocyst have nitrogen fixing enzymes inside (nitrogenase)  maintain a low level of oxygen within the cell because nitrogenase is unstable in the presence of  oxygen build 3 additional layers outside the cell wall  oxygen diffusion is 
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