Разбираемся в теме «Цианобактерии»: тест с ответами и типичными ошибками
Цианобактерии часто путают с водорослями из-за фотосинтеза и окраски. Центральная задача этой страницы — отделить сходство по процессу от различия по клеточному строению.
Содержание статьи5 разделовПоказатьСкрыть
Сравнение: цианобактерия и эукариотическая зелёная водоросль
Признак
Цианобактерия
Зелёная водоросль
Тип клетки
Прокариотическая
Эукариотическая
Ядро
Нет мембранного ядра
Есть
Хлоропласт
Нет
Есть
Кислородный фотосинтез
Есть у фотосинтезирующих представителей группы
Есть
Основной фотосинтетический пигмент
Хлорофилл a
Хлорофиллы, в том числе a
Сходный фотосинтез не делает цианобактерии эукариотами: их фотосинтетический аппарат расположен на внутренних мембранах прокариотической клетки.
19 заданий на различение и причинные связи
Типичные путаницы
Не путатьцианобактерию и хлоропласт: первая — самостоятельный прокариот, второй — органоид эукариотической клетки.
Не путатькислородный фотосинтез и азотфиксацию: оба могут встречаться у одной линии, но имеют разные субстраты, ферменты и продукты.
Не путатьцветение и токсичность: массовое развитие клеток не определяет автоматически наличие токсинов.
Открытые мини-задания
Сравните цианобактерию и зелёную водоросль по четырём признакам. Критерий хорошего ответа: Указаны тип клетки, ядро, хлоропласт и место фотосинтеза.
Объясните, почему фотосинтез и азотфиксация создают конфликт для нитрогеназы. Критерий хорошего ответа: Связаны образование O₂ и чувствительность нитрогеназы к кислороду.
Составьте причинную цепочку от появления кислородного фотосинтеза до изменения атмосферы Земли. Критерий хорошего ответа: Есть выделение O₂, его накопление и изменение условий для аэробных организмов.
Что повторить по ошибкам
Ошибки 1–4: повторите прокариотическое строение и расположение фотосинтетических мембран.
Ошибки 5–8: разберите пигменты, источник O₂ и фиксацию углерода.
Ошибки 9–12: повторите гетероцисты, азотфиксацию и ограничения обобщений.
Ошибки 13–19: свяжите цианобактерии с эволюцией, эндосимбиозом и лимитирующими факторами.
Ключ и объяснения
1. A — Bacteria. Цианобактерии — настоящие бактерии с прокариотическим типом клетки. Историческое название «сине-зелёные водоросли» может вводить в заблуждение и не отражает современное положение группы.
2. C — Кислородный фотосинтез с использованием воды как донора электронов. Цианобактерии осуществляют кислородный фотосинтез и выделяют O₂. Но сходство процесса не отменяет различия клеточного строения между прокариотами и эукариотами.
3. D — Хлоропласта. У цианобактерий нет мембранных органоидов, включая хлоропласты. Фотосинтетические пигменты и белки находятся во внутренних мембранных системах самой бактериальной клетки.
4. B — На тилакоидных мембранах внутри прокариотической клетки. Цианобактерии имеют тилакоидные мембраны, несущие фотосистемы и электрон-транспортные компоненты. Эти мембраны не окружены оболочкой хлоропласта.
5. B — Хлорофилл a. Хлорофилл a участвует в реакционных центрах фотосистем. Дополнительные светособирающие пигменты расширяют диапазон света, который может использовать клетка.
6. D — Фикобилипротеины, например фикоцианин. Фикобилипротеины поглощают свет в участках спектра, где хлорофилл поглощает слабее, и передают энергию фотосистемам. Их состав и соотношение могут отличаться у разных цианобактерий.
7. A — Из расщепления воды в светозависимых реакциях. Кислород образуется при окислении воды, которая отдаёт электроны фотосистеме II. Углерод CO₂ в основном включается в органические соединения, а не превращается в выделяемый O₂.
8. C — Углекислый газ и другие неорганические формы углерода. При фотоавтотрофии энергия света используется для фиксации неорганического углерода. Поэтому цианобактерии могут быть важными первичными продуцентами в водных и наземных сообществах.
9. C — Создают специализированные условия для фиксации азота. Гетероцисты снижают концентрацию кислорода вокруг нитрогеназы и позволяют совмещать азотфиксацию с фотосинтетической жизнью колонии. Они характерны только для части цианобактерий.
10. A — Потому что нитрогеназа чувствительна к кислороду, который образуется при кислородном фотосинтезе. Два процесса создают физиологический конфликт: фотосинтез выделяет O₂, а нитрогеназа им инактивируется. Специализация гетероцист помогает уменьшить этот конфликт.
11. B — Некоторые виды способны фиксировать N₂, но это не универсальный признак группы. Способность к фиксации азота распределена среди цианобактерий неравномерно. Поэтому нельзя переносить свойства отдельных родов и видов на всю группу.
12. D — Потому что разные виды и штаммы обладают разными генами и метаболическими свойствами. Внешний вид массового развития не определяет химический состав клеток. У части цианобактерий могут быть гены синтеза токсинов, у других — нет, поэтому этот признак требует отдельного определения.
13. A — Они внесли существенный вклад в накопление кислорода в атмосфере благодаря кислородному фотосинтезу. Длительная деятельность кислородных фотосинтезирующих микроорганизмов изменила окислительно-восстановительные условия планеты. Это создало предпосылки для широкого распространения аэробного обмена.
14. D — Предок хлоропластов был фотосинтезирующей бактерией, родственной древним цианобактериям, захваченной эукариотической клеткой. Эндосимбиотическая теория объясняет двойную оболочку и часть генетических особенностей хлоропластов. Современный хлоропласт уже органоид и не является самостоятельной бактерией.
15. C — Цианобактерия. Комбинация прокариотического строения и фотосинтетических тилакоидов характерна для цианобактерий. У эукариотических фотосинтезирующих клеток тилакоиды находятся внутри хлоропластов.
16. B — Потому что их клетка прокариотическая: нет ядра и мембранных органоидов. Клеточная организация — фундаментальный признак классификации на уровне доменов. Цианобактерии проводят фотосинтез, но остаются представителями домена Bacteria.
17. A — Другой фактор, например CO₂ или температура, мог стать лимитирующим. Скорость процесса определяется наиболее ограничивающим ресурсом или условием. После насыщения по свету дальнейшее увеличение освещённости не обязано повышать скорость, если ограничивает другой фактор.
18. C — Снизятся расщепление воды и выделение O₂ при кислородном фотосинтезе. Фотосистема II получает электроны от воды и связана с выделением кислорода. Нарушение её работы затормозит линейный поток электронов и образование O₂.
19. D — Это разные процессы; многие цианобактерии фотосинтезируют, а фиксировать N₂ способны только некоторые. Фотосинтез обеспечивает превращение световой энергии и фиксацию углерода, а азотфиксация связывает атмосферный N₂. Они могут сочетаться в одном организме, но требуют разных ферментных систем.
Поделиться
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.
