عنوان :

مقاله سموم سیانوباکتریایی

تعداد صفحات : ۶۳

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

مقاله حاضر در فصل طراحی شده است. فصل اول انواع سیانوباکترها (جلبک‎های سبز ‎- آبی)، ویژگیهای بیولوژیکی، ظاهری و ‎بلومهای سمی آنها را توضیح می دهد. جلبک‎های سبز ‎- آبی از قدیمی‎ترین جانداران فوتواتوتروف به شمار می‎روند که معمولاً در دریاها، آب‎های لب شور و شیرین به صورت پلانکتونی و بنتیک زندگی نموده و می‎توانند دامنه وسیعی از شوری و تغییرات درجه حرارت را تحمل نمایند. البته بیشتر جلبک‎های سبز ‎- آبی ساکن آب‎های شیرین می‎باشند و این جلبک‎ها فیتوپلانکتون‎های غالب تابستانی هستند.

سیانوباکترها در هنگام بلوم (شکوفایی)، سمومی را تولید می‎کنند که سلامت آب آشامیدنی را به مخاطره می‎اندازند و اثرات مضری بر روی موجودات زنده دارند.

در فصل دوم طبقه‎بندی سموم سیانوباکتریایی براساس مکانیسم عمل و انواع سیانوتوکسین‎ها را بررسی می کند.سیانوتوکسین‎ها شامل میکروسیس‎تین، نودولارین، آناتوکسین ‎a، آناتوکسین ‎(S)a و ساکسی‎توکسین است.

در فصل سوم اثرات مضر سموم سیانوباکترها را توضیح می دهد.

در فصل چهارم برای از بین بردن سموم سیانوباکترها، یک فرد با مشکلات مربوط به مواد محلول و معلق مواجه می‎شود. سموم سیانوباکتر در داخل سلول‎های سیانوباکتر تولید شده و بنابراین، از بین بردن سم شامل اندازه‎گیریهای مربوط به نابودی این سلولها می‎شود. سیانوتوکسین‎ها همگی محلول در آب هستند، بنابراین آزمایشات درمانی شامل روش‎های فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی می‎باشد که سمیت را کاهش داده یا سموم مربوط به آب آشامیدنی را کاملاً از بین می‎برند.

اکثر مطالعات به ویژه مطالعات اخیر روی آزمایشات نسبتاً سخت مربوط به سمیت شدید تکیه دارند، زیرا روش‎های خاص آنالیزی وجود ندارند. بیشتر این مطالعات روی هیتاپپتیدهای حلقوی متمرکز شده‎اند، اما بعضی از مطالعات روی از بین بردن ساکسی‎توکسین‎ها و آناتوکسین‎ ‎aی موجود متمرکز شدند.

 واژه های کلیدی: سیانوباکترها، سموم سیانوباکترها، میکروسیس‎تین، نودولارین، آناتوکسین ‎a، آناتوکسین ‎(S)a ، ساکسی‎توکسین ،  کلرزنی، فیلتراسیون سریع یا کند، ازن دار کردن

فهرست مطالب

چکیده    ۱
مقدمه    ۲
فصل اول    ۳
انواع سیانوباکترها (جلبک‎های سبز ‎- ویژگیهای بیولوژیکی، ظاهری و ‎بلومهای سمی آنها)    ۳
۱-۱-  تاریخچه    ۳
۱-۲- ویژگیهای ساختاری و بیولوژیکی سیانوباکترها    ۳
۱-۳- شکوفایی ‎(Bloom)    ۶
۱-۴- مهمترین راسته‎های جلبک‎های سبز ‎- آبی    ۹
۱-۵- تقسیم‎بندی سیانوباکترها از لحاظ شکل ظاهری    ۱۰
۱-۵-۱- سیانوباکترهای رشته‎ای    ۱۰
۱-۵-۲- سیانوباکترهای کلنی    ۱۱
فصل دوم    ۱۳
طبقه‎بندی سموم سیانوباکتریایی    ۱۳
۲-۱- طبقه‎بندی سموم سیانوباکتریایی براساس مکانیسم عمل    ۱۳
۲-۱-۱- نوروتوکسین‎ها    ۱۳
۲-۱-۲- هپاتوتوکسین‎ها    ۱۴
۲-۱-۳- درماتوتوکسین‎ها    ۱۴
۲-۲- انواع سیانوتوکسین‎ها    ۱۴
۲-۲-۱- نودولارین    ۱۴
۲-۲-۲- ساکسی توکسین‎ها    ۱۵
۲-۲-۳- آناتوکسین ‎a و هوموآناتوکسین ‎a    ۱۶
۲-۲-۴- آناتوکسین ‎a ‎(S)    ۱۷
۲-۲-۵- ‎Cylindrospermopsin    ۱۷
۲-۲-۶- میکروسیس‎تین    ۱۷
۲-۲-۶-۱- دوام و پایداری میکروسیس‎تین در سلولها    ۲۰
۲-۲-۶-۲- خارج شدن سم هپتاپپتید (میکروسیس‎تین در طی تجزیه ‎Microcystis aeruginosa    ۲۱
۲-۳- طبقه‎بندی سیانوتوکسین‎ها براساس ساختمان شیمیایی    ۲۲
۲-۳-۱- پپتیدهای حلقوی    ۲۲
۲-۳-۲- آلکالوئیدها    ۲۵
۲-۳-۲-۱- آلکالوئیدهای سیتوتوکسیک    ۲۵
۲-۳-۲-۲- آلکالوئیدهای درماتوتوکسیک    ۲۵
۲-۳-۳- سموم لیپوپلی‎ساکاریدها ‎(LPS)    ۲۶
فصل سوم    ۲۷
اثرات مضر سموم سیانوباکترها    ۲۷
۳-۱-۱-قرار گرفتن در معرض اثرات حاد و غیرمزمن    ۲۷
۳-۱-۲- قرار گرفتن در معرض اثرات مزمن    ۳۰
۳-۲- ارزیابی خطر    ۳۰
۳-۳- اثر بر ماهیان    ۳۴
۳-۴- اثر بر موجودات آبزی    ۳۶
۳-۵- تولید ترکیبات بیواکتیو    ۳۷
۳-۶- صدمه از راه تماس تفریحی    ۳۷
۳-۷- مسمومیت حیوانی    ۳۸
۳-۸- اثر بر زئوپلانکتونها    ۳۹
۳-۹- اثر بر باکتریهای آبزی    ۴۰
فصل چهارم    ۴۲
روش‎های کنترل و جلوگیری از شکوفایی    ۴۲
۴-۱ انعقاد یا چسبیدن، معلق بودن هوای محلول و جذب سطحی کربن فعال    ۴۲
۴-۲- کلرزنی    ۴۵
۴-۳- فیلتراسیون سریع و فیلتراسیون کند شنی    ۴۶
۴-۴- فرآیندهای غشایی    ۴۶
۴-۵- دما    ۴۶
۴-۶- اسیدیته (‎PH)    ۴۷
۴-۷- کاهش فسفر و ازت    ۴۷
۴-۸- سولفات مس    ۴۸
۴-۹- سیمازین    ۴۸
۴-۱۰- ازن‎دار کردن    ۴۹
۴-۱۰-۱- میکروسیس‎تین‎ها و نودولارین    ۵۰
۴-۱۰-۲- آناتوکسین ‎a، آناتوکسین ‎(S)a و ساکسی توکسین    ۵۲
۴-۱۰-۳- محصولات فرعی ازنی شدن    ۵۳
۴-۱۱- نور    ۵۴
۴-۱۲- کنترل بیولوژیک    ۵۴
۴-۱۲-۱- تغذیه توسط زئوپلانکتون‎ها    ۵۴
فهرست منابع فارسی    ۵۶
فهرست منابع غیرفارسی    ۵۷

فهرست منابع فارسی

۱- اسماعیلی ساری. ع، ۱۳۸۱، «آلاینده‎ها، بهداشت و استاندارد در محیط زیست»، انتشارات نقش مهر، ص ۴۵۳ تا ۴۵۹، ۴۶۳ تا ۴۷۳، ۴۷۶ تا ۴۸۱٫

۲- اسماعیلی ساری. ع، ۱۳۷۹، ‌«باکتریها، جلبک‎ها، قارچها و بی‎مهرگان آب شیرین»، مؤسسه تحقیقات شیلات ایران، ص ۳۳ تا ۳۵٫

۳- اسماعیلی ساری. ع، ۱۳۷۹، «‌مبانی مدیریت کیفی آب در آبزی پروری»، مؤسسه تحقیقات شیلات ایران، ص ۱۳۳ تا ۱۴۶، ۱۱۱، ۱۱۳٫

۴- اسماعیلی ساری. ع، ۱۳۸۳، «هیدروشیمی بنیان آ‌بزی پروری»، انتشارات اصلانی، ص ۲۲۱ تا ۲۲۷، ۲۳۱ تا ۲۳۵٫

۵- عرفان منش. م، افیونی. م، ۱۳۸۱، ‌«آلودگی  محیط زیست، آب، خاک و هوا»‌، انتشارات ارکان، ص ۱۰۸٫

فهرست منابع غیرفارسی

Betina, C., Hitzfeld, B., Stefan, J., Hoger, S., Daniel, R., Dietrich, D., 2000 Feb, Cianobateial toxins, University of knostans, Germany, Environ Health Perspect 108 (suppl1): 133-122.

Falconer, I., 1999, Anverview of problems caused by toxic blue-green aglae (cyanobacteria) in drinking water. Environ Toxical 14 5-12.

Gillroy, D.J., Kauffman, K.W., Hall, R.A., Haung, X., Chu, F.S.2000 may, Assessing potential health risks from microcystin toxins in blue-grean algae dietary supplements. Environ Health Perspect, 108 (5): 435-9.

Hitzfeld, B., Fischer, W., Eriksson, J., Mikhailov, A., Dietrich, D., 1999, Immunochemical detection of microcystin-LR in tissues and cells of rainbow trout. Toxical Sci 48:33.

Hitzfeld, B., Fischer, W., Erikson, J., Mikhal, A., Tencalla, F., Dietrich, D., 1999, toxins of cyanobacteria in fish, Naunyn – Schmiedeberg’s Arch Pharmacol 359: R159.

مقدمه

بعضی از جلبک‎های سبز ‎- آبی سمومی تولید می‎کنند که وجود این سموم و افزایش آنها در آب آشامیدنی باعث ایجاد اثرات حاد و مزمن می‎گردد و ممکن است حیات موجودات زنده آبزی و دیگر موجوداتی را که از این آب آلوده استفاده می‎کنند، تهدید کنند.

فعالیت‎های انسانی مانند ورود فاضلابهای شهری، صنعتی و کشاورزی که حاوی عناصر غذایی فراوانی هستند باعث شکوفایی این جلبک‎ها می‎گردد و در نتیجه اکسیژن آب کاهش می‎یابد و آب رنگ و بوی نامطبوع پیدا می‎کند و سبب افزایش مرگ و میر موجودات زنده و یا افزایش بیماریهای حاد و مزمن می‎شود. مدیریت صحیح منابع آبی می‎تواند از لوم این جلبک‎ها جلوگیری کند.

با ارزیابی این سموم در منابع آبی و تعیین مقادیر آنها و اتخاذ روشهای مناسب برای مبارزه و کنترل آنها می‎توان میزان آلودگی منابع آبی و تعیین مقادیر آنها و اتخاذ روشهای مناسب برای مبارزه و کنترل آنها می‎توان میزان آلودگی منابع آبی به سموم سیانوباکترها را تا حد قابل ملاحظه‎ای کاهش داد و سلامت و بقاء موجودات زنده را تضمین کرد.

پژوهش‎ها و مطالعات فراوانی در زمینه روشهای کنترل این سموم صورت گرفه است و این روشها تا حد قابل ملاحظه‎ای در کاهش سموم سیانوباکترها مؤثر واقع شده‎اند. این روشها عبارتند از کنترل یا مبارزه بیولوژیک و یا افزودن مواد شیمیایی به منابع آب.

البته سیانوباکترها در بعضی از نقاط دنیا به علت اینکه شرایط مناسبی فراهماست تجمع زیستی پیدا کرده‎اند.

فصل اول

انواع سیانوباکترها (جلبک‎های سبز ‎- ویژگیهای بیولوژیکی، ظاهری و ‎بلومهای سمی آنها)

جلبک‎های سبز ‎- آبی دارای ۱۵۰ جنس و ۲۰۰۰ گونه هستند که در حال حاضر کمتر از ۴۰ گونه سمی تشخیص داده شده‎اند. جلبک‎های سبز ‎- آبی با بیش از ۳ میلیون سال قدمت از قدیمی‎ترین موجودات بوده که سالانه با بلوم خود سبب مرگ و میر بسیاری از آبزیان و احشام می‎گردند.

۱-۱-  تاریخچه

سیانوفیت‎ها یا جلبک‎های سبز ‎- آبی در واقع همان سیانوباکترها هستند که تا سال ۱۹۷۸ این میکروارگانیسم‎ها جزء جلبک‎ها محسوب می‎شدند تا اینکه در سال ۱۹۷۸ دانشمندی به نام ‎Stanier و همکارانش بررسی علمی بسیار منطقی روی این میکروارگانیسم‎ها انجام دادند و ثابت نمودند که سیانوفیت‎ها نه تنها فاقد هسته و غشاء هسته می‎باشند، بلکه از نظر ضریب رسوبگذاری میتوکندری ‎SRNA شانزده می‎باشند که شباهت بسیار زیاد بین آنها و باکتریهاست.

۱-۲- ویژگیهای ساختاری و بیولوژیکی سیانوباکترها

سیانوباکترها فاقد هسته مشخص، مژک و تاژک بوده و گروه اصلی پروکاریوتها را تشکیل می‎دهند. از نظر ساختمانی حاوی دیواره سلولی هستند، که در باکتریهای گرم منفی وجود دارد. با این تفاوت که در بسیاری از آنها لایه پکتینی و سلولزی نیز موجود است. سیانوباکترها دارای رنگدانه‎های مخصوص بیلوپروتئین‎ها (فیکواریترین ‎C)، زانتین، کلروفیل ‎a و کاروتین. معمولاً کلروفیل ‎c و ‎b در سیانوباکترها وجود ندارند. جلبک‎های سبز ‎- آبی علاوه بر کلروفیل ‎a دارای رنگ خاص آبی به نام فیکوسیانین می‎باشند. رنگ قرمز فیکواریترین هم در برخی گونه‎ها دیده می‎شود. تقریباً در تمامی گونه‎ها اطراف سلول را یک غشاء ژله‎ای فرا گرفته است که از بخش غشاء سلولی و یا از سلول مستقیماً ترشح می‎شود. واکوئل در سیانوباکترها از انواع هوایی و یا غذایی هستند که واکوئل‎های هوایی موجب شناوری سیانوباکترها در سطح آب و بهبود فتوسنتز می‎گردند. معمولاً ذرات رنگی (کروموبلاست) بر روی تیلاکوئید قرار دارند. سنتروبلاست‎ها در مرکز سلول قرار دارند و برخلاف کروموبلاست‎ها ناحیه بی‎رنگ محسوب می‎شوند. طیف رنگ و رنگدانه‎ها در سیانوباکترها با توجه به نوع گونه متفاوت است. معمولاً، هیدراتهای کربن در سیانوباکترها وجود دارند که به آمیلوپکتین معروفند. برخی از چربیها و پروتئین‎های دیگر نیز در سیانوباکترها دیده می‎شوند.

جلبک‎های سبز ‎- آبی براساس نوع و نسبت رنگدانه‎ها ممکن است به رنگ‎های چمنی، سیاه، قرمز، قهوه‎ای، زرد و یا بنفش دیده شوند و با وجودی که سیانوباکترها فاقد هرگونه مژک یا تاژک‎اند، ولی نوعی حرکت ویژه در گونه‎های رشته‎ای دیده می‎شود که هنوز مکانیسم دقیق آن روشن نشده است. در حقیقت گونه‎های رشته‎ای یک حرکت بطنی خزنده دارند و گونه‎های تک سلولی و تشکیل دهنده کلنی فاقد تحرک هستند. برخی از گونه‎های جلبک‎های سبز ‎- آبی (در گونه‎های رشته‎ای) تا حدی بزرگ می‎شوند که با چشم غیرمسلح قابل دید هستند. در جلبک‎های رشته‎ای مواد ژله‎ای به شکل لوله بوده و سلولها در امتداد یکدیگر از طریق پلاسمودیوم به یکدیگر متصل‎اند. شناسایی مواد ژله‎ای به ویژه زمانی که بی‎رنگ هستند از طریق میکروسکوپ مشکل است. ردیف‎های سلولی در گونه‎های نخی شکل را تریکوم گویند.

تکثیر جلبک‎های سبز ‎- آبی از طریق غیرجنسی (پاره شدن غلاف ژلاتینی و دو نیم شدن سلولها) صورت می‎گیرد، یعنی تکثی در قسمت داخلی دیواره سلولی انجام می‎شود ولی بخش خارجی بدون تقسیم باقی می‎ماند به طوری که یک تراکم بالای سلولی رسیده و تشکیل کلنی می‎دهند.

تشکیل اسپور: نانویست‎ها سلولهای بسیار کوچکی هستند که با سرعت از طریق تقسیم سلول مادر و پی‎درپی تشکیل می‎شوند. این سلولها تا حد طبیعی رشد می‎یابند بنابراین اسپورهای داخلی از طریق تقسیم متوالی یک سلول بزرگ مادر حاصل می‎شوند. ولی اسپورهای خارجی در بخش سلولهای انتهایی تشکیل می‎شوند در تکثیر جلبک‎های رشته‎ای جدا شدن رشته‎های کوچک از رشته اصلی را هورموژنی و جدا شدن سلولها را پلانوکوکون گویند.

هرویست‎های سلولهای فاقد مواد فتوسنتزی بیرنگ یا زردرنگ هستند و اغلب دارای دیواره‌ ضخیم سلولی بوده که در گونه‎های رشته‎ای در دوره‌رشد در بین سلولها در انتهای رشته ظاهر می‎شوند.

جلبک‎های سبز ‎- آبی از قدیمی‎ترین جانداران فوتواتوتروف به شمار می‎روند که معمولاً در دریاها، آب‎های لب شور و شیرین به صورت پلانکتونی و بنتیک زندگی نموده و می‎توانند دامنه وسیعی از شوری و تغییرات درجه حرارت را تحمل نمایند. البته بیشتر جلبک‎های سبز ‎- آبی ساکن آب‎های شیرین می‎باشند و این جلبک‎ها فیتوپلانکتون‎های غالب تابستانی هستند.

سیانوفیت‎ها در صنایع مختلف از جمله آرایشی، دارویی، غذای دام، طیور، ماهی‎ها، ماکیان و نیز غذای انسان مصرف دارند. البته این میکروارگانیسم‎ها به دلیل داشتن ژلاتین  زیاد برای تغذیه چندان مناسب نیستند ولی بعضی از انواع آن، مثل نوستوک ‎(Nostoc) به علت داشتن پروتئین و چربی زیاد مصرف می‎گردد.

۱-۳- شکوفایی ‎(Bloom)

بلومهای سمی سیانوباکترها در ابتدا از طریق گزارشات موجود پیرامون مرگ و میر آبزیان مورد توجه قرار گرفت. اولین مدرک از این نوع گزارشات در سال ۱۸۷۸ در استرالیا مشاهده شده است (۱۸۷۸، ‎Francis).

سیانوباکترها معمولاً در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری یافت می‎شوند و معمولاً در تمام طول سال حضور دارند. اخیراً با استفاده از دستگاه‎های مدرن اغلب می‎توان ایجاد بلوم‎های سمی با فرکانس زیاد را حتی قبل از اینکه مسمومیتی اتفاق بیفتد، گزارش و پیش‎بینی نمود.

در زمان بلوم سیانوباکترها، بر روی سطح آب به صورت غلاف موسیلاژی درآمده (به دلیل داشتن واکوئل‎های گازی) و اکسیژن محلول را کاهش می‎دهند. تولید توکسین (سم) توسط این جلبک‎ها زندگی آبزیان و سایر مصرف‎کنندگان را به مخاطره می‎اندازند.

در تمامی دنیا سم کبد (هپاتوتوکسیک حاوی میکروسیس‎تین) ناشی از بلومهای سیانوباکترهای آب شیرین نسبت به بلومهای نوروتوکسین‎ها فراوان‎تر است.

بلومهای سم کبد تا به حال تقریباً از تمامی نقاط دنیا گزارش شده است ولی توده‎های سیانوباکترها عامل نوروتوکسین در بعضی کشورها مثل شمال آمریکا و اروپا و استرالیا گزارش شده است.

جنس‎های میکروسیس‎تیس و عمدتاً ‎Mycrocystis aeruginosa در سراسر جهان بارها باعث شکوفایی و تولید سموم کبدی شده است.

گونه‎های ‎M.viridis، ‎M.botrys تولیداتی مانند میکروسیس‎تین‎ها را ایجاد می‎کنند. توجه شود که در قسمت ۲، ۲ میکروسیسی‎تین یک ژن غیرنیتروژنی است که اغلب در شرایط کم غذایی غالب است (مخصوصاً در محلی که تولید آمونیاک چشمگیر است). جنس‎های آنابنا که عامل تولید میکروسیس‎تین است از کانادا، دانمارک، فنلاند، فرانسه و نروژ گزارش شده‎اند. مطالعات اخیر در مصر حاکی از آن است که ۲۵% گونه‎های آنابنا و نوستوک در مزارع برنج و پیکره‎های آبی شامل میکروسیس‎تین می‎باشد.

Planktothrix agardhii و ‎Planktothrix rubescen  عمدتاً تولیدکننده میکروسیس‎تین در نیمکره شمالی هستند و به عنوان گونه‎های غالب باعث شکوفایی در چین، آلمان و سوئد شناسایی شده‎اند. در دریاچه‎های سوئیس گونه ‎Oscillatoria limosa (در رسوبات و صخره‎ها) تولیدکننده عامل میکروسیس‎تین است. علیرغم وقوع گسترده شکوفایی سیانوباکتر در استرالیا، شکوفایی توسط ‎Planktothrix نادر است. این مسئله ناشی از دمای بالا و افزایش گل‎آلودگی است.

در ابتدا ‎Anabaena flos-aquae به عنوان تولیدکننده نوروتوکسین و آناتوکسین ‎a در کانادا معرفی شد. بعدها گونه‎های ناشناخته‎ای از جنس‎های ‎Oscillatoria، ‎Aphanizomenon، ‎Cylindrospermum در اسکاتلند و ایرلند معرفی شدند. هومو آناتوکسین ‎a تنها در گونه ‎Anabaena flos-aquae در آمریکا و اسکاتلند و گونه ‎Anabaena Lemermannii در دانمارک دیده شده است.

شکوفایی ‎Aphanizomenon flos-aquae در آمریکا، برای مدت زمان طولانی تنها تولیدکننده بزرگ ساکسی توکسین در میان سیانوباکترها قلمداد می‎شد. اخیراً ساکسی توکسین در رودخانه‎های استرالیا توسط ‎Anabaena circinalis یافت شده است. در آمریکای شمالی گونه Lynbya wollei (کفزی آب شیرین) و در برزیل گونه ‎Cylindrospermopsi raciborskii به عنوان تولیدکننده ساکسی توکسین معرفی شده‎اند.

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .