PowerPoint Sunusu

Siyanobakteriler ve Siyanotoksinlerin
Genel Özellikleri
Prof. Dr. Meriç ALBAY
İstanbul Üniversitesi Su Ürünleri Fakültesi
İçsular Biyolojisi Anabilim Dalı
E-posta: merbay@İstanbul.edu.tr
Sapanca Gölü 1997
Planktothrix rubescens
ALG nedir?
Gerçek bitkilerde olduğu gibi kök, gövde, yaprak farklılaşması yoktur.
ALGLER:
• Yapısal olarak
• Ökaryot
• Prokaryot
Olmak üzere iki büyük
gruba ayrılırlar.
ALG nedir?
Hücre yapılarına ve icerdikleri pigment maddelerine göre gruplara
ayrılırlar.
Prokaryot
Cyanobacteria
Ökaryot
Bacillariophyta
Chlorophyta
Euglenophyta
Cryptophyta
Dinophyta
• CYANOPHYTA
• MAVİ-YEŞİL ALGLER
• CYANOBACTERİA
(SİYANOBAKTERİLER)
Siyanobakterilere Genel Bakış
Fotosentez ile oksijen üreten tek hücreli ilk
organizmalardır.
Uzun evrim süresi (2.7 milyar yıl) ile
ekofizyolojik adaptasyonlara sahiptirler.
Çevresel strese iyi adapte olmuşlardır.
Fotosentetik pigmentlere sahiptirler; Klorofil-a
ve Fikobilinler (karakteristik mavi-yeşil rengini
verirler)
Farklı formlardadırlar; Filamentli, koloni halinde
bulunurlar
Adaptasyon ve Avantajları
Siyanobakterilerin en çarpıcı morfolojik özelliği metabolik adaptasyonlar için
farklılaşmış hücrelere sahip olmalarıdır.
Vejetatif hücre
Akinet
Heterosist
Adaptasyon ve Avantajları
Siyanobakteriler havanın serbest azotunu
adlandırılan özel hücrelere sahiptirler.
fikse
edebilen
‘heterosist’
olarak
Adaptasyon ve Avantajları
• Gaz Vakuolleri
• Türlerin askıda kalmasını ve yüzebilirliğini sağlar.
• Besintuzu ve güneş ışığına bağlı olarak türlerin optimum
büyüme gerçekleştirmesine katkıda bulunur.
N
N
P
N
P
P
N
P
N
P
P
N
N
P
N
N
P
P
N
P
P
Adaptasyon ve Avantajları
• Akinet:
• Olumsuz koşullara dayanıklıdır ve
aşırı
artış
gösteren
siyanobakterilerin
sedimentte
hayatta kalmalarından sorumlu
mekanizmalarından biridir.
Akinetler
• Hücrelerin büyüme için gereken
optimum
koşullar
sağlanana
kadar korunmasını sağlar.
Siyanobakteri Morfolojisi
• Siyanobakteriler morfolojik olarak çeşitlilik göstermektedirler.
• Tek hücreli veya cok hücreli koloniler şeklinde olduğu gibi ipliksi yapıda da
olabilirler.
Siyanobakteri Türleri
Anabaena spp.
Gloeotrichia spp.
Anabaenopsis spp.
Lyngbya spp.
Aphanizomenon spp.
Oscillatoria spp.
Pseudanabaena spp.
Spirulina spp.
Trichodesmium
Siyanobakteri Türleri
Microcystis spp.
Siyanobakteri Türleri
Anabaena spp.
Anabaena sp.
Siyanobakteri Türleri
Aphanizomenon sp.
Siyanobakteri Türleri
Cylindrospermopsis raciborski
Siyanobakteri Türleri
Nodularia spumigena
Siyanobakteri Türleri
Anabaenopsis sp.
Siyanobakteri Türleri
Planktothrix rubescens
Planktothrix agardhii
Ne zaman çoğalırlar?
• Sıcaklık
– Yüksek sıcaklık
– Yüksek sıcaklık
– Yüksek sıcaklık
Tabakalanma
Azalan vizkozite
Artan büyüme
• Sakin - durgun koşullar
• Azot/Fosfor
Siyanobakteri Aşırı Artışları
• Ortam koşulları uygun hale geldiğinde,
siyanobakteri aşırı artışları meydana gelir.
• Siyanobakteriler optimum koşullar altında bir veya iki gün içinde iki kat
artış gösterebilirler. Yani tek bir mavi-yeşil alg hücresi 40 gün içinde
1.000.000 km2’lik bir su alanını mililitresinde 1.000.000 hücre olacak
şekilde kaplama yeteneğine sahiptir.
Toksik siyanobakteri türleri üç şekilde artış gösterirler
Aşırı Artış
Formasyonu
Işık
Geçirgenliğinin
Azalması
Bitkiler, bentik algler ve fitoplankton için
sınırlı ışık
pH'ın Artması
Balık populasyonları için subletal etkiler
C02'nin Azalması
Fitoplankton arasında rekabetçi etkileşimler
Toksin Üretimi
Su kuşları, makro-omurgasızlar, zooplankton,
balıklar ve diğer sucul omurgalılar için
subletal ve letal toksik etkiler
Alg Boyutlarının
Artması
Besin zinciri etkinliğine ve zooplankton
beslenmesi üzerine etkileri
Hipoksi/ Anoksi
Aşırı Artış
Çöküşü
Balıklar ölür, diğer biota üzerinde subletal ve
letal etkiler
Amonyum
Siyanobakteri Aşırı Artışı Problemleri
• Tat Problemleri:
• Koku Problemleri:
• Balık Ölümleri:
• Toksinler:
Siyanotoksinler
• Siyanobakteriler tarafından üretilen metabolitlerdir.
• Farklı özelliğe sahip pek çok doğal toksini içerir.
• Toksinler hücre içerisinde depolanır. Hücre parçalanması yada hücre
ölümü sonucunda hücre dışına salınırlar.
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
Siyanotoksinler
• Hepatotoksinler
• Mikrosistin
• Nodularin
• Cylindrospermopsin
• Nörotoksinler
• Anatoksin
• Saksitoksin
• Endotoksinler ve diğerleri
Hepatotoksinler
Mikrosistin
Nodularin
Cylindrospermopsin
Microcystis
Planktothrix
Anabaena
Anabaenopsis
Nostoc
Nodularia
Cylindrospermopsis
Aphanizomenon
Umezakia
Nörotoksik Alkaloidler
Anatoksin
Cylindrospermopsin
Saksitoxin
Anabaena
Planktothrix
Aphanizomenon
Cylindrospermopsis
Aphanizomenon
Anabaena
Lyngbya
Aphanizomenon
Cylindrospermopsis
Siyanotoksinlerin insan sağlığına etkisi
• Bunlar;
• Toksinin deri ile teması ile,
• Solunumla,
• Kontamine olmuş su ürünleri tüketimi ile,
• Hemodiyaliz merkezleri ve sindirim (ağızdan) yolu
ile,
Hepatotoksinlerin Kimyasal Yapısı
HOOC
CH3
N
HN
OCH3
H3C
CH3 CH3
O
HN
H2N
COOH
CH3 CH3
N
CH
HN
OCH3
H3C
O
NH
CH3 CH3
O O
O
HN
H2N
N
H
nodularin
O
H3C
CH3
H
N
O
H HN
N
COOH
CH3
O
COOH
O
N
H
NH
CH3
microcystin-LR
-O
H
3-SO
H
N
H3C
OH
O
NH
H3C
HN
O
O
NH
CH2
NH HN
+
H
NH
NH
O
O
cylindrospermopsin
Nörotoksinlerin Kimyasal Yapısı
H2NOCO
H H
N
R N
H2N
NH2
N
N
H
HO OH
saxitoxin : R = H
neosaxitoxin : R = OH
N(CH3)2
HN
N
NH2
+
H2+ClN
O
R
O
-O
P OCH3
O
anatoxin-a(s)
anatoxin-a : R = CH3
homoanatoxin-a : R = CH2CH3
Mikrosistin
Küresel olarak mikrosistin dünyada ve ülkemizde tatlı ve acı sularda en
yaygın bulunan siyanobakteriyel toksindir.
Mikrosistin yüksek toksisiteye sahip olup lethal etki için çok düşük
dozlar yeterli olmaktadır.
There is some evidence that microcystins can act as tumor
promoters as well.
(Microcystis aeruginosa)
• Laboratuar çalışmaları göstermiştir ki, microcystin üreten
Microcystis aeruginosa ve Anabaena spp., saksitoksin
üreten Anabaena circinalis ve cylindrospermopsin üreten
Aphanizomenon ovalisporum da tespit edilen toksinin % 80’i
hücre içi (intraselüler) toksinlerden oluşmuştur.
• Bu çalışmalarda kültür yaşlandıkça hücrelerin de ölmesi ile
hücre dışı (ekstraselüler) toksinler baskın hale gelmişlerdir.
Mikrosistinden Kaynaklı Ortaya Çıkan Salgınlar
1988 (Brezilya): Birçok gastro-enteritis epidemik rahatsızlık ortaya çıkmış ve 2000
üzerinde vaka rapor edilmiştir (88 ölüm). Salgına su kaynağında yoğun şekilde artış
gösteren toksik Anabaena ve Microcystis’in neden olduğu anlaşılmıştır.
 Kırsal bölgedeki Çinlilerde ortaya çıkan karaciğer kanserlerinin bir kısmının
mikrosistinle kontamine olmuş içme suyu rezervuarından kaynaklandığı tespit
edilmiştir.
Brezilya da 117 hastada ortaya çıkan karaciğer hastalıkları (50+ ölüm) mikrosistinle
kontamine olmuş suların diyaliz ünitesine verilmesinden kaynaklı olduğu, ayrıca aynı
durumun 1975 yılında Amerika’da da ortaya çıktığı tespit edilmiştir.
Cylindrospermopsinin Karakteristiği
Yüksek oranda suda çözülebilir.
Ekstrem sıcaklık ve pH değerlerinde stabildir.
15 dakika kaynatmanın ardından bile toksin
degredasyonu meydana gelmez.
Çoğunlukla hücre dışına salınan cylindrospermopsin
miktarı hücre içindeki toksin miktarından yüksektir.
SONUÇ:
• Siyanobakteri ve Siyanotoksin artışı global bir
sorundur. Hem ekosistem sağlığını hem de insan
sağlığını etkilediği için sürekli olarak izlenmeli ve
raporlanmalıdır.
Dinlediğiniz için çok
teşekkür ederim