Строение цианобактерий егэ

в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах

Категория:

Атрибут:

Всего: 60    1–20 | 21–40 | 41–60

Добавить в вариант

Всего: 60    1–20 | 21–40 | 41–60

Особенности цианобактерий

02-Июн-2014 | комментария 2 | Лолита Окольнова

Цианобактерии (сине-зелёные водоросли, цианопрокариоты или цианеи) — значительная группа крупных  бактерий, способных к фотосинтезу, сопровождающемуся выделением кислорода.

Особенности цианобактерий

На вид они действительно сине-зеленые…  «Виновник» этой окраски особый пигмент — фикоцианин, причем, возможны разные оттенки синего, зеленого или желтого.

Для одноклеточных синезеленых водорослей характерен коккоидныйтип строения тела. У  многоклеточных индивидов встречается нитчатая, реже разнонитчатая форма строения таллома. Очень редко наблюдается определенная тенденция к пластинчатому или объемному расположению клеток. В нитевидных колониях плазматическая взаимосвязь между клетками отсутствует. Они могут быть прикрепленными или неприкрепленными к субстрату, неподвижными или способными к скользящему движению

Особенности клеточного строения

Как и  все другие бактерии, клетка прокариотическая, т.е. ядра нет.

• нет жгутиков и ресничек
• мембрана утолщена клеточной стенкой;
• нуклеойд с генетической информацией;
• рибосомы;
• различные гранулы;
• фотосинтетический аппарат — (не хлоропласт!!!) — фотосинтез может быть двух видов:

оксигенный — (протекает в кислородных условиях) — почти полный аналог растительного фотосинтеза — CO₂ + H₂O (донор электронов). Выделяется O_2;

аноксигенный ( хемотрофный) — ((протекает в кислородных условиях) — поглощается CO₂ , но донором электронов выступает  сероводород или сульфиды. Выделяется сера.

А еще особенностью цианобактерий является то, за счет чего эти бактерии называются «циано» — продуктом их фото-хемосинтеза является не глюкоза, а цианофициновый крахмал.

Особенности размножения цианобактерий

Только делением напополам (амитоз) (иногда неравномерно)

митоза и мейоза нет

полового процесса нет

• Бесполое размножение  — образуются споры».

При наступлении неблагоприятных условий (высушивание, холод, дефицит питательных веществ) «спецспоры» —  крупные неподвижные споры с еще более утолщенной стенкой, внутри клеток — запасы питательных веществ, могут сохранять жизнеспособность в течение десятков лети переживать так анаэробные условия.

Экологическое значение цианобактерий

Считаются одними из самых древних — им приписывают роль образования озонового (кислородного) слоя Земли во времена Архея.

Распространены буквально повсюду.

Особенность цианобактерий — непарзитический тип существования.  Есть свободноживущие, очень много симбионтов.

Синезеленые водоросли   – важные компоненты морского фитопланктона.

«Цветение воды» в водоемах и аквариумах — результат размножения цианобактерий.

Азотфиксация. Атмосфера Земли на 78% состоит из азота, но способность к его фиксации обнаружена только у прокариот, а среди водорослей исключительно у цианофит. Синезеленые водоросли – уникальные организмы, которые способны к фиксации как углекислого газа, так и атмосферного азота.

Биологическая фиксация атмосферного азота является одним из важных факторов повышения почвенного плодородия.

Обсуждение: «Особенности цианобактерий»

(Правила комментирования)

Отрицательная роль синезеленых заключается в массовом размножении в водоемах,
возникает цветение воды, она
становится непригодной для употребления. В таких водоемах ухудшаются
условия жизни всех других обитателей

Цианобактериями называется отдел одноклеточных прокариотов в виде синезеленых водорослей, обладающих способностью к фотосинтезу.

Они являются первыми живыми организмами, вырабатывающими кислород из углекислого газа и воды.

С помощью цианобактерий на Земле образовался озоновый слой, осуществляющий защиту планеты от воздействия ультрафиолетовых лучей.

История открытия и исследования

В биологии определение, что такое цианобактерии, было сформулировано нидерландским ученым Антонио Ван Левенгуком в XVIII столетии. Он занимался изучением бактериальных клеток совместно с французским химиком Луи Пастером и выявил особенности строения и жизнедеятельности водорослей. В результате исследований было обнаружено, что первые организмы, способные производить кислород, появились на Земле несколько миллионов лет назад. Благодаря изобретению микроскопа, исследователи смогли изобразить точную структуру цианобактерий.

Современные исследования первых бактерий, способных синтезировать кислород, проводятся учеными-палеонтологами при помощи изучения останков водорослей, сохранившихся на древних горных породах.

На основе анализа исследователи выявили, что эти организмы обладают высокими показателями выносливости. Они сохранили свое строение после изменений в температурном и химическом составе планеты.

Во второй половине XX — начале XXI вв. синезеленые водоросли были включены в царство бактерий. Они образовали отдельное подцарство цианобактерий.

В нынешнее время эти организмы продуцируют до 40% органических веществ и кислорода на планете.

Особенности строения

Цианобактерии образованы шаровидными, эллипсоидными и цилиндрическими клетками, соединенными в цепи. Клеточные структуры покрыты тонкой пленкой, состоящей из мембран. Для отдельных представителей цианобактерий характерно наличие слизистого чехла, выполняющего защитную и соединительную функции. В состав морских водорослей входят газовые вакуоли, выполняющие роли жгутиков. Они позволяют организмам перемещаться по воде и сохранять равновесие во время передвижения. Если цианобактерии теряют свойство плавучести, то они всплывают на поверхность.

В составе цианобактерий отсутствуют следующие элементы эукариотических клеток:

• хроматофоры ;
• митохондрии ;
• эндоплазматическая сеть ;
• клеточное ядро ;
• вакуоли с клеточным соком.

Сходство водорослей и эукариотов заключается в идентичном наборе пигментов, наличии питательных веществ и отсутствии жгутиковых связей.

Также эукариотические клетки способны осуществлять фотосинтез.

Значение и применение синезеленых водорослей

В природе цианобактерии играют роль продуцента. Они наполняют почву азотными соединениями и органическими веществами. Главной функцией водорослей является воспроизводство кислорода — химического элемента, необходимого для жизни большинства живых организмов на планете.

Цианобактерии используются в сельскохозяйственном секторе для повышения урожайности. Они способны фиксировать азот из атмосферы и обогащать им почву, что позволяет выращивать культурные растения на неплодородной земле.

Отдельные виды водорослей используются для кормления небольших животных. Они доставляют организму питательные вещества: белки, жиры, углеводы и витамины.

В азиатских странах из цианобактерий изготавливают пищевые белки и приправы для улучшения вкусовых качеств блюда.

Биохимический состав

Цианобактерии имеют сине-зеленый цвет. Зеленую окраску водорослям придает хлорофилл. Наличие синего цвета обусловлено присутствием пигментов: фикоцианина и алофикоцианина. Если в фотосинтезирующем орагнизме присутствует фикоэритрин, то он приобретает красный оттенок. Отдельные подвиды имеют в своем составе лютеин, ксантофил и зеаксантин. Эти вещества позволяют запасать углеводы, волютин, цианофицин и иные питательные элементы.

Цианобактерии располагают фотосинтетическим аппаратом, осуществляющим процесс образования органических веществ и кислорода.

Главными компонентами для проведения этого биохимического процесса являются вода, углекислый газ и сера. Они предоставляют отрицательные частицы для расщепления вещества.

В результате образуются химические элементы, требуемые для дыхания живых существ. Фотосинтез может происходить как в темное, так и в светлое время суток.

Разновидности цианобактерий

Существует свыше 1500 видов цианобактерий.

Они были классифицированы по общим признакам и объединены в классы:

• Хроококковые: объединяют фотосинтезирующие организмы, имеющие одиночную или колониальную форму. Для них характерно наличие большого количества слизи, выделяемой клеточными структурами.
• Плеврокапсовые: включают в себя бактерии, относящиеся к подвидам Плеврокапсы, Дермокапсы и Микосарцины. Они способны формировать беоциты — репродуктивные клетки.
• Оксиллатории: объединяют вегетативные клетки, осуществляющие деление бесполым способом. Они образуют трихому — структуру из слизи — и делятся внутри нити цианобактерий.
• Ностоковые: объединяют фотосинтезирующие организмы в форме трихом, осуществляющие половое размножение. Они способы образовывать цветные налеты и обладают свойством криофильности — легкой адаптации в условиях пустыни.
• Стигонемовые: включают в себя бактерии вида Фишереллы. Они осуществляют половое размножение. Но, в отличие от ностоковых бактерий, могут делиться многократное количество раз в пределах одноклеточного организма.

Эта классификация была представлена американским бактериологом Берджи Дэвидом Хенриксом. Он является создателем справочника по бактериологической систематике, предназначенного для подробного описания всех разновидностей фотосинтезирующих организмов.

Особенности питания

Цианобактерии обладают смешанным способом питания. Они являются автотрофами и могут синтезировать углеводы. Но при изменении среды обитания водоросли приобретают признаки питания гетеротрофов — цветковых растений. Они смогут использовать готовые органические вещества, распадающиеся при меньшем количестве электронов, для проведения фотосинтеза. Отдельные разновидности фотосинтезирующих организмов питаются при помощи хемосинтеза — одновременного синтеза кислорода и фиксирования азота из атмосферы.

Выделяют следующие способы питания фианобактерий:

• Облигатный: организмы растут под воздействием солнечного света и при наличии неорганического источника углерода.
• Факультативный: бактерии осуществляют рост в ночное время суток при использовании энергии органических веществ.
• Фотогетеротрофный: организмы произрастают в дневное время суток при наличии источника солнечного света и углеродных соединений.
• Миксотрофный: бактерии осуществляют автотрофную фиксацию углекислого газа, используя органические соединения в качестве дополнительного источника углерода.

При помощи универсальных типов питания цианобактерии способны расти в экстремальных условиях. Они могут заселять места с недостаточным количеством питательных элементов, создавая условия для возникновения новых живых организмов.

Ареал обитания

Большая часть синезеленых водорослей обитает в пресных водоемах, морях, влажной почве, на скалистой местности, в горячих источниках, полостях тропических листьев, рисовых полях, на ледяных озерах Антарктики и в пустынях. Среда обитания может отличаться в зависимости от типа питания и биохимического состава бактерий. В редких случаях фотосинтезирующие организмы могут вступать в симбиоз с лишайниками и мхами. При помощи симбионта они получают продукты для фотосинтеза.

Отдельные виды цианобактерий имеют в своем составе токсины, отравляющие места их обитания. Они способны вызывать отравления представителей фауны и людей при попадании в искусственные водоемы или водохранилища.

При массовом размножении цианобактерии способны окрасить среду обитания в синий, зеленый или красный цвета. Ареал обитания лишается запасов кислорода и становится непригодным для жизни других организмов.

Цианобактерии могут появиться в аквариуме из-за отсутствия ухода. Они нарушают экологический баланс и наносят вред обитателям этого резервуара. Для борьбы с этими организмами необходимо тщательно промыть аквариум, заменить воду, убрать резервуар в затемненное место и использовать препарат «Эритромицин», предназначенный для удаления цветного налета.

Предыдущая

БиологияГоловоногие моллюски — общая характеристика, виды и строение

Следующая

БиологияСцифоидные медузы — общая характеристика, особенности строения и жизненный цикл

Самый обширный отдел водорослей, включающий от 13 000 до 20 000 видов. Обитают в основном в пресных водоемах, имеют зеленую окраску вследствие
преобладания хлорофилла a и b по количеству над другими пигментами (каротиноидами, ксантофиллами). Этот отдел включает в себя одноклеточные, многоклеточные и колониальные формы. Большинство из них растет на глубине 20-40 метров.

Клеточная стенка зеленых водорослей образована целлюлозой, запасное питательное вещество — крахмал. У многих представителей в жизненном цикле
наблюдается чередование полового поколения (гаметофита) и бесполого (спорофита).

Хламидомонада

Хламидомонада — одноклеточная двужгутиковая зеленая водоросль, обитающая в лужах, пресных водоемах, прудах. Форма клетки грушевидная. На переднем конце
тела имеет два жгутика, за счет которых активно движется.

Светочувствительный глазок (стигма) помогает хламидомонаде занять наиболее освещенное место для активного процесса фотосинтеза, который идет в хроматофоре.
Сократительные (пульсирующие) вакуоли клетки удаляют избыток постоянно поступающей внутрь воды,
таким образом, они поддерживают осмотическое давление на уровне, необходимом для жизни.

Хламидомонада имеет чашевидный хроматофор с пиреноидом — округлой белковой гранулой, содержащей фермент, который
участвует в синтезе сахаров. Вокруг пиреноида запасается крахмал. По типу питания хламидомонада — миксотроф.

Размножение хламидомонады

Размножается преимущественно бесполым путем. Половой процесс — конъюгация.

• Бесполое размножение

При благоприятных условиях (летом)
размножается бесполым путем с помощью зооспор. Хламидомонада (n) дважды делится митотически без разрыва материнской оболочки, в результате
образуются 4 клетки (n). Они растут, у каждой из них развивается жгутик, появляется глазок и клеточная стенка. С течением времени материнская оболочка,
окружающая клетки, разрывается, и зооспоры выходят во внешнюю среду. Из каждой зооспоры развивается взрослая клетка.



• Половое размножение

Рассмотрим изогамный половой процесс, при котором гаметы не отличаются по строению, внешнему виду, одинаково подвижны.

Половое размножение активируется при наступлении неблагоприятных условий (пересыхание водоема, понижение температуры внешней среды).
Внутри хламидомонады (n) путем митоза образуются половые клетки — гаметы (n). Запомните, что в половом размножении всегда участвуют половые клетки

Гаметы (n) разных хламидомонад попарно сливаются, в результате чего образуется зигота (2n), которая покрывается плотной защитной оболочкой —
цистой. При благоприятных условиях зигота (2n) делится мейозом, по итогам которого образуются 4 хламидомонады (n).

Красный снег

Красный снег — явление, характерное для приполярных областей Земли, также встречается на высоких горах. Снег приобретает нехарактерную красную окраску, связанную с массовым
размножением Хламидомонады снежной, клетки которой содержат красный каротиноид — астаксантин. Для особей этого вида благоприятными являются низкие
температуры, при температуре выше +4 °С они погибают.

Хлорелла

Хлорелла — одноклеточная зеленая водоросль без жгутиков, обитающая в самых разных средах: на сырой почве, на стволах деревьев, скалах, в соленой и пресной воде.
Ее скопления хорошо заметны в виде налета зеленого цвета.

Клетка содержит чашевидный хроматофор (имеет вид сильно вырезанной чаши), запасающий крахмал. Хлорелла отличается быстрым темпом деления клеток, в связи с
этим ее используют для получения кормов. Фотосинтез у нее также идет очень интенсивно. Эта водоросль одной из первых побывала в космосе, ее используют на
космических кораблях для получения кислорода.

Размножение осуществляется только бесполым путем, содержимое материнской клетки делится митотически на 4 или 8 дочерних клеток, после чего оболочка материнской
клетки рвется, и дочерние клетки выходят наружу, развиваются во взрослых особей, после чего снова делятся.

Спирогира

Спирогира — многоклеточная нитчатая зеленая водоросль. Скопления нитей спирогиры на поверхности рек и прудов образуют тину.

Хроматофор у спирогиры спиралевидный, представлен в виде одной или нескольких лент, опоясывающих клетку в пристенном слое цитоплазмы. В клетке
содержится крупное ядро, расположенное в центре и подвешенное на тяжах цитоплазмы.

Размножается бесполым и половым путями.

• Бесполое

Бесполое (вегетативное) размножение может осуществляться частями таллома: нить водоросли разрывается на отдельные участки, или
даже клетки, которые дают начало новому организму.

• Половое

Половой процесс — конъюгация. Две нити водоросли располагаются параллельно, клетки сближаются, у них образуются боковые выросты.
При соприкосновении боковых выростов между клетками разных нитей водорослей образуется копуляционный канал, по которому происходит перемещение содержимого одной клетки (n) в другую (n), после чего сливаются цитоплазмы и ядра, образуя зигоспору (2n).

После периода покоя зигоспора (2n) делится мейозом, образуются четыре клетки (n), из которых только одна прорастает в новую особь, а три остальных —
погибают.

Кладофора

Кладофора — многоклеточная нитчатая зеленая водоросль. Ее ветвящиеся нити непрочно прикреплены к субстрату, от которого часто отрываются. Хроматофор имеет вид
сеточки (сетчатый). Бесполое размножение осуществляется с помощью зооспор, половое размножение в форме изогамии.

Улотрикс

Улотрикс — многоклеточная нитчатая зеленая водоросль. Обитает в пресной и морской воде, образует на подводных объектах зеленый налет — тину. Хроматофор
в виде незамкнутого кольца (пояска), содержит пиреноид. Преимущественно размножается бесполым путем, с помощью четырехжгутиковых зооспор. Есть возможность
полового размножения по типу изогамии.

В цикле развития улотрикса преобладает гаметофит (n) — вегетативное гаплоидное поколение. Также заметьте, что гаметы улотрикса (n) образуются из клеток слоевища (n) путем митоза.

Плеврококк

Скорее всего, любой гетеротроф сделает ошибку, первый раз встретив это название Уж слишком сильно оно смахивает на название бактерий, таких как стафилококки,
стрептококки. Запомните и не ошибайтесь: плеврококк — зеленая водоросль. Плеврококк имеет клетки шаровидной формы, они могут быть одиночные или соединенные в группы.
Видимые вакуоли в клетке отсутствуют, хроматофор в виде пластинки, не содержит пиреноидов.

Плеврококк распространен повсеместно, способен вынести полное пересыхание. Образует зеленый налет на стволах деревьев, поверхности скал и почве.

Вольвокс

«Вольвокс» означает «катящийся». Представляет собой зеленую подвижную колониальную водоросль, имеющую шаровидную форму. Одна колония вольвокса может достигать 3мм, а по количеству клеток —
200 до 10 тысяч. По типу питания вольвокс относится к миксотрофам.

Клетки расположены на периферии, соединены между собой тяжами цитоплазмы — протоплазматическими нитями, обеспечивают движение колонии и питание.
В центре колонии имеется полость, занятая слизью. Каждая из клеток на периферии имеет два жгутика, обращенных во внешнюю среду, клетки напоминают хламидомонаду.

Вольвокс играет очень важное эволюционное значение, и помогает сделать вывод о том, что развитие живых организмов от одноклеточных форм к многоклеточным происходило
через колониальные формы.

Большая часть клеток в колонии вольвокса вегетативные. Вегетативное размножение вольвокса происходит с помощью дочерних колоний внутри материнской, особыми клетками —
партеногонидиями. Эти клетки делятся митозом перпендикулярно поверхности шара. В результате образуется пластинка, которая выворачивается и образует дочерний шар. Дочерние шары
разрастаются, при этом происходит разрыв материнского организма (шара).

Половой процесс происходит в специализированных местах — антеридиях, где развиваются сперматозоиды (n), и оогониях, где созревают яйцеклетки (n). Сперматозоид
проникает в оогоний, образуется зигота, или ооспора (2n). При благоприятных условиях зигота делится мейозом, образуются клетки вольвокса (n), которые затем делятся множеством митотических делений.

Таким образом, основная форма существования клеток в колонии вольвокса — гаплоидна (n), диплоидна в жизненном цикле только зигота (2n).

Сине-зеленые водоросли

Спешу предупредить об очень частом заблуждении! Сине-зеленые водоросли — это вовсе не водоросли, их по-другому называют цианобактерии. Они представляют собой
отдел крупных грамотрицательных бактерий, которые способны выделять кислород в процессе фотосинтеза.

Эволюционно сине-зеленые водоросли — очень древние микроорганизмы, которые возникли в архее. Им отведена крайне важна роль: они являются первыми фотосинтезирующими организмами. Благодаря им 2 млрд. лет назад
в атмосфере Земли впервые появился кислород.

У них отсутствуют жгутики, они могут иметь нитчатую или колониальную форму, или же быть одноклеточными. Относительно крупные размеры цианобактерий и сходство в строении с
водорослями было изначальной причиной их рассмотрения в составе растений. На настоящее время доказано сходство цианобактерий с остальными бактериями.