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 разделов

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

1. К какому домену относятся цианобактерии?




2. Какой процесс сближает цианобактерии с растениями и зелёными водорослями?




3. Какого органоида нет у цианобактерий?




4. Где расположен фотосинтетический аппарат цианобактерий?




5. Какой пигмент является ключевым реакционным пигментом кислородного фотосинтеза цианобактерий?




6. Какие молекулы часто выполняют роль дополнительных светособирающих пигментов у цианобактерий?




7. Откуда берётся молекулярный кислород, выделяемый при кислородном фотосинтезе?




8. Какой источник углерода используют фотоавтотрофные цианобактерии для построения органических веществ?




9. Какую роль выполняют гетероцисты у некоторых нитчатых цианобактерий?




10. Почему разделение фотосинтеза и азотфиксации по клеткам может быть полезно нитчатой цианобактерии?




11. Какое утверждение об азотфиксации цианобактерий корректно?




12. Почему интенсивное «цветение» воды нельзя автоматически считать доказательством присутствия токсинов?




13. Какую крупную роль древние цианобактерии сыграли в истории Земли?




14. Как связаны цианобактерии и происхождение хлоропластов?




15. На микрофотографии видна клетка без ядра, но с внутренними тилакоидными мембранами. Что наиболее вероятно?




16. Почему современная классификация не относит цианобактерии к водорослям в строгом смысле?




17. В опыте интенсивность света увеличили вдвое, но скорость фотосинтеза цианобактерий почти не изменилась. Какое объяснение наиболее разумно?




18. Если экспериментально нарушить работу фотосистемы II, какое следствие ожидается?




19. Как правильно соотнести кислородный фотосинтез и азотфиксацию у цианобактерий?




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.

Поставить оценку

Была ли статья полезной и понятной?

Пока нет оценок — будьте первым