Бактерии появились на Земле около трех с половиной миллиардов лет назад и миллиард лет были единственной формой жизни на нашей планете. Их строение является одним из наиболее примитивных, однако существуют виды, имеющие ряд существенных улучшений в своей структуре. Например, фотосинтез бактерий, которые также называются синезелеными водорослями, аналогичен тому, который происходит у высших растений. Грибы же не способны к фотосинтезу.

Наиболее просты по строению те бактерии, которые заселяют сероводородсодержащие горячие источники и глубинные придонные отложения ила. Вершиной эволюции считается появление синезеленых водорослей, или цианобактерий.

Вопрос о том, какие из прокариот способны к синтезу, давно уже изучается специалистами-биохимиками. Именно они обнаружили, что некоторые из них способны к самостоятельному питанию. Фотосинтез бактерий похож на тот, который происходит у растений, но имеет целый ряд особенностей.

Аутотрофы и гетеротрофы

Различают две большие группы живых организмов – автотрофы, способные получать органические вещества при помощи таких процессов, как фото- и хемосинтез, и гетеротрофы, требующие для своего питания готовую органику. Большинство бактерий, а также грибы не способны к фотосинтезу, потому что не имеют в своем составе специальных пигментов для автотрофного питания. В свою очередь, гетеротрофы делятся на симбионтов, паразитов, и сапрофитов.

Аутотрофные прокариоты способны к питанию с помощью фотосинтеза, так как содержат необходимые для этого структуры. Фотосинтез таких бактерий – это способность, обеспечившая возможность существования современных гетеротрофов, таких как грибы, животные, микроорганизмы.

Интересно, что синтез у аутотрофных прокариот происходит в более длинноволновом диапазоне, чем у растений. Зеленые бактерии способны синтезировать органические вещества, поглощая свет длиной волны до 850 нм, у пурпурных, содержащих бактериохлорофилл A, это происходит при длине волны до 900 нм, а у тех, которые содержат бактериохлорофилл B, – до 1100 нм. Если сделать анализ поглощения света in vivo, то окажется, что существует несколько пиков, и находятся они в инфракрасной области спектра. Эта особенность зеленых и пурпурных бактерий дает им возможность существовать в условиях наличия только невидимых инфракрасных лучей.

Одной из необычных разновидностей аутотрофного питания является хемосинтез. Это процесс, в котором энергию для образования органических веществ организм получает из реакции окислительного преобразования неорганических соединений. Фото- и хемосинтез у автотрофных бактерий сходны тем, что энергия от химической реакции окисления сначала накапливается в виде АТФ и только потом передается процессу ассимиляции. К числу видов, жизнедеятельность которых обеспечивает хемосинтез, относятся следующие:

1. Железобактерии. Существуют за счет окисления железа.
2. Нитрифицирующие. Хемосинтез этих микроорганизмов настроен на переработку аммиака. Многие являются симбионтами растений.
3. Серобактерии и тионобактерии. Перерабатывают соединения серы.
4. Водородные бактерии, хемосинтез которых позволяет им при высокой температуре окислять молекулярный водород.

Бактерии, питание которых обеспечивает хемосинтез, не способны к фотосинтезу, потому что не могут использовать в качестве источника энергии солнечный свет.

Синезеленые водоросли – вершина бактериальной эволюции

Фотосинтез цианей происходит так же, как и у растений, что отличает их от других прокариот, а также грибов, поднимая на высшую степень эволюционного развития. Они являются облигатными фототрофами, так как не могут существовать без света. Однако некоторые имеют способность азотфиксации и образуют симбиозы с высшими растениями (как и некоторые грибы), сохраняя при этом способность к фотосинтезу. Недавно было обнаружено, что у этих прокариот существуют тилакоиды, обособленные от складок клеточной стенки, как у эукариот, что дает возможность сделать выводы о направлении эволюции фотосинтезирующих систем.

Другими известными симбионтами цианей являются грибы. С целью совместного выживания в суровых климатических условиях они вступают в симбиотические отношения. Грибы в этой паре играют роль корней, получая из внешней среды минеральные соли и воду, а водоросли осуществляют фотосинтез, поставляя органические вещества. Водоросли и грибы, входящие в состав лишайников, не смогли бы выжить в таких условиях раздельно. Кроме таких симбионтов, как грибы, у цианей есть ещё друзья среди губок.

Немного о фотосинтезе

Фотосинтез у зеленых растений и прокариот– основа органической жизни на нашей планете. Это процесс образования сахаров из воды и углекислого газа, который происходит при помощи специальных пигментов. Именно благодаря им бактерии, колонии которых окрашены, способны к фотосинтезу. Выделяющийся в результате кислород, без которого не могут существовать животные, в данном процессе является побочным продуктом. Все грибы и многие прокариоты не способны к синтезу, потому что они не сумели в процессе эволюции обзавестись нужными для этого пигментами.

У растений фотосинтез происходит в хлоропластах. В клетках зеленых, пурпурных и цианобактерий пигменты также прикреплены к мембране. То есть синтез прокариот также происходит в специальных пузырьках, которые называются тилакоидами. Здесь же расположены системы, передающие электроны и ферменты.

Сравнивая фотосинтез прокариот и высших растений, некоторые ученые пришли к выводу, что растительные хлоропласты – не что иное, как потомки зеленых бактерий. Это симбионты, приспособившиеся к жизни внутри более развитых эукариот (клетки таких организмов, в отличие от бактериальных, имеют настоящее ядро).

Существует две разновидности фотосинтеза – оксигенный и аноксигенный. Первый наиболее распространен у растений, цианобактерий и прохлорофитов. Второй происходит у пурпурных, некоторых зеленых и гелиобактерий.

Аноксигенный синтез

Происходит без выделения кислорода в окружающую среду. Он характерен для зеленых и пурпурных бактерий, которые являются своеобразными реликтами, сохранившимися до наших дней с древнейших времен. Фотосинтез всех пурпурных бактерий имеет одну особенность. Они не могут пользоваться водой, как донором водорода (это более характерно для растений) и нуждаются в веществах с более высокими степенями восстановления (органикой, сероводородом или молекулярным водородом). Синтез обеспечивает питание зеленых и пурпурных бактерий и позволяет им заселять пресные и соленые водоемы.

Оксигенный синтез

Происходит с выделением кислорода. Он характерен для цианобактерий. У этих микроорганизмов процесс проходит аналогично фотосинтезу растений. В состав пигментов у цианобактерий входят хлорофилл А, фикобилины и каротиноиды.

Этапы фотосинтеза

Происходит синтез в три этапа.

1. Фотофизический. Происходит поглощение света с возбуждением пигментов и передачей энергии другим молекулам фотосинтезирующей системы.
2. Фотохимический. На этом этапе фотосинтеза у зеленых или пурпурных бактерий полученные заряды разделяются и электроны переносятся по цепочке, которая завершается образованием АТФ и НАДФ.
3. Химический. Происходит без света. Включает в себя биохимические процессы синтеза органических веществ у пурпурных, зеленых и цианобактерий с использованием энергии, накопленной на предыдущих стадиях. Например, это такие процессы, как цикл Кальвина, глюкогенез, завершающиеся образованием сахаров и крахмала.

Пигменты

Фотосинтез бактерий имеет целый ряд особенностей. Например, хлорофиллы в данном случае свои, особенные (хотя у некоторых обнаружены и пигменты, аналогичные тем, которые работают у зеленых растений).

Хлорофиллы, принимающие участие в фотосинтезе зеленых и пурпурных бактерий, сходны по своему строению с теми, которые встречаются у растений. Наиболее распространены хлорофиллы А1, C и D, встречаются также AG, А, B Основной каркас у этих пигментов имеет одинаковое строение, отличия заключаются в боковых ветвях.

С точки зрения физических свойств хлорофиллы растений, пурпурных, зеленых и цианобактерий представляют собой аморфные вещества, хорошо растворимые в спирте, этиловом эфире, бензоле и нерастворимые в воде. Они имеют два максимума поглощения (один в красной, а другой – в синей областях спектра) и обеспечивают максимальную эффективность фотосинтеза у обычных бактерий и цианобактерий.

Молекула хлорофилла состоит из двух частей. Магнийпорфириновое кольцо формирует гидрофильную пластинку, размещенную на поверхности мембраны, а фитол располагается под углом к этой плоскости. Он образует гидрофобный полюс и погружен в мембрану.

У сине-зеленых водорослей обнаружены также фикоцианобилины – желтые пигменты, позволяющие молекулам цианобактерий поглощать тот свет, который не используется зелеными микроорганизмами и хлоропластами растений. Именно потому максимумы поглощения у них находятся в зеленой, желтой и оранжевой частях спектра.

Все виды пурпурных, зеленых и цианобактерий содержат также желтые пигменты – каротиноиды. Их состав уникален для каждого вида прокариот, а пики поглощения света находятся в синей и фиолетовой части спектра. Они позволяют бактериям фотосинтезировать, используя свет промежуточной длины, чем улучшают их продуктивность, могут быть каналами переноса электронов, а также защищают клетку от разрушения активным кислородом. Кроме того, они обеспечивают фототаксис – движение бактерии к источнику света.

Источник: probakterii.ru

Первые фотосинтезирующие организмы

Мы очень мало знаем о самых ранних источниках и организмах фотосинтеза.
ли многочисленные предложения относительно того, где и как возник этот процесс, но нет прямых доказательств для подтверждения любого из возможных происхождений. Имеются внушительные доказательства того, что первые фотосинтезирующие организмы появились на Земле примерно от 3,2 до 3,5 млрд лет назад в виде строматолитов, слоистых структур, подобных формам, которые образуют некоторые современные цианобактерии. Существует также изотопное доказательство автотрофной фиксации углерода около 3,7-3,8 миллиарда лет назад, хотя нет ничего, что указывало бы на то, что эти организмы были фотосинтезирующими. Все эти утверждения о раннем фотосинтезе весьма противоречивы и вызвали множество споров в научном сообществе.

Хотя считается, что жизнь впервые появилась на Земле около 3,5 миллиардов лет назад, вероятно, ранние организмы не метаболизировали кислород. Вместо этого они полагались на минералы, растворенные в горячей воде вокруг вулканических жерл. Возможно, что цианобактерии начали производить кислород в качестве побочного продукта фотосинтеза. По мере роста концентрации кислорода в атмосфере, он начал отравлять многие другие формы ранней жизни. Это привело к эволюции новых организмов, которые могли использовать кислород в процессе, известном как дыхание.

Современные фотосинтезирующие организмы

К основным организмам, которые перерабатывают энергию солнца в органические соединения относятся:

• Растения;
• Водоросли (диатомовые водоросли, фитопланктон, зеленые водоросли);
• Эвглена;
• Бактерии — цианобактерии и аноксигенные фотосинтетические бактерии.

Фотосинтез в растениях

Фотосинтез растений происходит в специализированных органеллах растительных клеток, называемых хлоропластами. Хлоропласты встречаются в листьях растений и содержат пигмент хлорофилл. Этот зеленый пигмент поглощает световую энергию, необходимую для процесса фотосинтеза. Хлоропласты содержат внутреннюю мембранную систему, состоящую из структур, называемых тилакоидами, которые служат местами преобразования энергии света в химическую энергию. Двуокись углерода превращается в углеводы в процессе, известном как фиксация углерода или цикл Кальвина. Углеводы могут хранится в виде крахмала, используемого во время дыхания или для производства целлюлозы. Кислород, который образуется в процессе, выделяется в атмосферу через поры в листьях растений, называемые устьицами.

Растения и цикл питательных веществ

Растения играют важную роль в цикле питательных веществ, в частности, углерода и кислорода. Водные и наземные растения (цветущие растения, мхи и папоротники) помогают регулировать углерод в атмосфере, удаляя углекислый газ из воздуха. Растения также важны для производства кислорода, который выделяется в воздух как ценный побочный продукт фотосинтеза.

Водоросли и фотосинтез

Водоросли представляют собой эукариотические организмы, которые имеют характеристики как растений, так и животных. Как и животные, водоросли способны питаться органическим материалом в окружающей их среде. Некоторые водоросли также содержат органеллы и структуры, обнаруженные в клетках животных, такие как жгутики и центриоли. Как и растения, водоросли содержат фотосинтетические органеллы, называемые хлоропластами. Хлоропласты содержат хлорофилл — зеленый пигмент, который поглощает световую энергию для фотосинтеза. Водоросли также имеют другие фотосинтетические пигменты, такие как каротиноиды и фикобилины.

Водоросли могут быть одноклеточными или существовать в виде больших многоклеточных организмов. Они живут в различных местах обитания, включая соленые и пресные водные среды, влажную почву или породы. Фотосинтезирующие водоросли, известные как фитопланктон, встречаются как в морской, так и в пресноводной среде. Морской фитопланктон состоит из диатомей и динофлагеллятов. Пресноводный фитопланктон включает зеленые водоросли и цианобактерии. Фитопланктон плавает вблизи поверхности воды, чтобы получить лучший доступ к солнечному свету, который необходим для фотосинтеза. Фотосинтетические водоросли жизненно важны для глобального цикла веществ, таких как углерод и кислород. Они поглощают углекислый газ из атмосферы и генерируют более половины кислорода на планетарном уровне.

Эвглена

Эвглена — одноклеточные протисты, которые были классифицированы по типу эвгленовые (Euglenophyta) с водорослями из-за своей способности к фотосинтезу. В настоящее время, ученые считают, что они не являются водорослями, а приобрели свои фотосинтетические способности через эндосимбиотические отношения с зелеными водорослями. Таким образом, эвглена была помещена в типологию эвгленозои (Euglenozoa).

Фотосинтетические бактерии:

Цианобактерии

Цианобактерии — это кислородные фотосинтетические бактерии. Они собирают солнечную энергию, поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Как растения и водоросли, цианобактерии содержат хлорофилл и превращают углекислый газ в глюкозу через фиксацию углерода. В отличие от эукариотических растений и водорослей, цианобактерии являются прокариотическими организмами. Им не хватает окруженного мембраной ядра, хлоропластов и других органелл, обнаруженных в клетках растений и водорослей. Вместо этого цианобактерии имеют двойную наружную клеточную мембрану и сложенные внутренние тилакоидные мембраны, которые используются при фотосинтезе. Цианобактерии также способны к фиксации азота, процесс превращения атмосферного азота в аммиак, нитрит и нитрат. Эти вещества абсорбируются растениями для синтеза биологических соединений.

Цианобактерии встречаются в различных наземных биомах и водных средах. Некоторые из них считаются экстремофилами, потому что обитают в чрезвычайно суровых условиях, например горячие источники и гиперсоленные водоемы. Цианобактерии также существуют как фитопланктон и могут жить в других организмах, таких как грибы (лишайники), простейшие и растения. Они содержат пигменты фикоэритрин и фикоцианин, которые отвечают за их сине-зеленый цвет. Эти бактерии иногда ошибочно называют сине-зелеными водорослями, хотя они вообще к ним не принадлежат.

Аноксигенные бактерии

Аноксигенные фотосинтетические бактерии представляют собой фотоавтотрофы (синтезируют пищу с использованием солнечного света), которые не продуцируют кислород. В отличие от цианобактерий, растений и водорослей, эти бактерии не используют воду в качестве донора электронов в транспортной цепи электрона при производстве АТФ. Вместо этого они используют водород, сероводород или серу в качестве основных доноров электронов. Аноксигенные бактерии также отличаются от цианобактерий тем, что у них нет хлорофилла для поглощения света. Они содержат бактериохлорофилл, который способен поглощать более короткие волны света, чем хлорофилл. Таким образом, бактерии с бактериохлорофиллом, как правило, обнаруживаются в глубоких водных зонах, куда могут проникать более короткие длины волн света.

Примеры аноксигенных фотосинтетических бактерий включают пурпурные и зеленые бактерии. Пурпурные бактериальные клетки бывают разных форм (сферические, стержневые, спиральные), и они могут быть подвижными или не подвижными. Пурпурные серные бактерии обычно встречаются в водных средах и серных источниках, где присутствует сероводород и отсутствует кислород. Пурпурные несерные бактерии используют более низкие концентрации сульфида, чем пурпурные серные бактерии. Зеленые бактериальные клетки обычно имеют сферическую или стержнеобразную форму, и в основном не подвижны. Зеленые серные бактерии используют сульфид или серу для фотосинтеза и не могут жить при наличии кислорода. Они процветают в богатых сульфидами водных средах и иногда образуют зеленоватый или коричневый окрас в своих местах обитания.

Источник: natworld.info

ТЕМА 2 ОДНОКЛЕТОЧНЫЕ ОРГАНИЗМЫ. ПЕРЕХОД К БАГАТОКЛІТИННОСТІ

 

§15. ОДНОКЛЕТОЧНЫЕ ОРГАНИЗМЫ, СПОСОБНЫЕ К ФОТОСИНТЕЗУ: ЕВГЛЕНА ЗЕЛЕНА, ХЛАМІДОМОНАДА И ХЛОРЕЛЛА

 

Вспомните строение и функции хлоропластов. Из чего состоит клеточная оболочка растительных клеток?

Какие особенности строения и процессов жизнедеятельности евглены зеленой? Живет евглена зеленая в неглубоких пресных водоемах, обычно с высоким содержанием органических веществ. Форма клетки веретенообразная (рис. 59, А). Под клеточной мембраной в уплотненном слое цитоплазмы являются структуры, которые поддерживают форму клетки. Вместе они составляют пелікулу.

Одноклеточные организмы, как и многоклеточные, способные воспринимать различные раздражители окружающей среды и реагировать на них. Евглена зеленая реагирует на изменение освещенности благодаря утолщению вблизи основания жгутика. Найдите на рисунке 59, Б глазок красного цвета. Оно регулирует количество света, попадающего на это утолщение. Евглена зеленая будет плыть в ту сторону водоема, который лучше освещен. Это является примером раздражимости. Движение евглены зеленой обеспечивает длинный жгутик.

Ученые окончательно не определились, относить евглену зеленую до одноклеточных твариноподібних организмов или растений. И вот почему. Питается евглена зеленая на свету, как растение осуществляет фотосинтез. Организмы, осуществляющие процесс фотосинтеза, способны обеспечивать себя органическими веществами, которые сами образуют из неорганических. Такой тип питания называют автотрофним (от греч. авто — сам и » трофос — питание). Способность к фотосинтезу обусловлена наличием хлоропластов с хлорофиллом. В цитоплазме евглены зеленой откладывается углевод, который напоминает крахмал, запасается в растительных клетках.

В темноте евглена зеленая начинает питаться, как животное: впитывает сквозь поверхность клетки растворы органических веществ. Как вы помните, такой тип питания называют гетеротрофним. Итак, евглені зеленой свойственно смешанное питание.

Избыток воды из организма выводит сократительная вакуоля, расположенная у основания жгутика. Так регулируется давление внутри клетки.

 

Рис. 59. А. Фото евглены зеленой.

Бы. Схема строения клетки евглены зеленой: 1 — клеточная мембрана;

2 — цитоплазма; 3 — ядро; 4 — жгутик; 5 — сократительная вакуоля;

6 — хлоропласт; 7 — глазок

 

Рис. 60. Размножение евглены зеленой делением клетки пополам

Посудите: 1. Почему в пресной водоеме вода поступает внутрь клетки, а не наоборот? 2. Почему давление внутри клетки не может постоянно расти?

Газообмен в евглены зеленой происходит через поверхность клетки.

В задней части клетки расположено ядро. Размножается евглена зеленая делением клетки пополам (рис. 60) (вспомните этапы деления клетки).

Два представители одноклеточных растений — хламідомонада и хлорелла — относятся к зеленых водорослей. Многоклеточных представителей этой группы рассмотрим впоследствии.

Зеленые водоросли распространены во всех типах водоемов, преимущественно пресноводных. Случаются они и на увлажненных участках суши, на снегу и во льду.

Какие особенности строения и процессов жизнедеятельности хламідомонади? Хламідомонада — микроскопическая одноклеточная водоросль (рис. 61), что обитает в основном в пресных водоемах (некоторые виды встречаются в морях и в лесных почвах). Форма клетки — грушевидная. На переднем крае расположены два жгутики одинаковой длины. С их помощью хламідомонада плавает в толще воды. Как и у других растений, клетка хламідомонади окружена плотной клеточной оболочкой. Под ней есть клеточная мембрана. В цитоплазме, кроме большой вакуоли с клеточным соком, хламідомонада имеет две маленькие сократительные вакуоли (найдите на рисунке 61 сократительные вакуоли и вспомните их функции). В центре клетки расположено ядро.

Хлоропласт в хламідомонади один — крупный, чашевидной формы. В его состав входит пятно красного пигмента — глазок. Оно участвует в восприятии света. С помощью жгутиков хламідомонада движется в сторону лучшего освещения, так же как и евглена зеленая.

Хламідомонаді, как и евглені зеленой, присущ смешанный тип питания. На свету она питается с помощью фотосинтеза, в условиях недостаточного освещения поверхностью клетки впитывает растворенные в воде органические вещества.

Газообмен, как и в других одноклеточных организмов, происходит через поверхность клетки.

Хламідомонада способна размножаться как нестатево, так и половым путем. Неполовое размножение — это форма размножения с помощью неполовых клеток, например спор.

Спора — это клетка, покрытая плотной оболочкой, которая обеспечивает неполовое размножение. Половое размножение происходит в результате слияния двух половых клеток. Неполовое размножения в хламідомонади происходит так (рис. 62, А). Под клеточной оболочкой цитоплазма и ядро несколько раз делятся. Возникают небольшие споры с двумя жгутиками. Они оставляют оболочку материнской клетки и выходят в воду. Там они быстро вырастают до определенных размеров, после чего их клеточная оболочка становится твердой и нерозтяжною.

 

Рис. 61. Одноклеточная зеленая водоросль хламідомонада: 1 — ядро;

2 — хлоропласт; 3 — цитоплазма; 4 — два жгутики;

5 — красный глазок; 6 — две сократительные вакуоли; 7 — клеточная оболочка. Задачи. Рассмотрите рисунок и найдите составляющие строения хламідомонади

 

Рис. 62. Неполовое (А) и половое (Б) размножения хламідомонади

Когда наступают неблагоприятные условия (понижение температуры воды, пересыхание водоемов и т. п), материнская клетка делится на несколько десятков половых клеток (рис. 62, Б). Они внешне подобны спор, однако значительно меньше по размерам. Выходя в воду, половые клетки попарно сливаются. Процесс слияния половых клеток называется оплодотворение. Образована оплодотворенная клетка покрывается толстой оболочкой. В таком состоянии она хорошо выдерживает замерзания и высыхания. При наступлении благоприятных условий цитоплазма и ядро оплодотворенной клетки делятся. Так образуются 4 споры, которые выходят в воду и превращаются в зрелых хламідомонад.

Из-За массового размножения хламідомонада может вызывать явление, известное под названием «цветение» воды. В это время вода становится мутной и зеленкуватою.

Чем характеризуется водоросль хлорелла? Клетка хлореллы шаровидной формы (рис. 63, А). Различные виды хлореллы распространены в пресных и соленых водоемах, на увлажненных участках суши (влажная почва, кора деревьев).

В отличие от хламідомонади, клетка хлореллы не имеет жгутиков и поэтому неподвижна. У нее также нет глазка. Клетку окружает плотная клеточная оболочка. Хлорелла имеет одно ядро. Ее хлоропласт обычно чашеобразной формы. Питается хлорелла лишь благодаря фотосинтезу. Газообмен происходит через поверхность клетки.

Размножается водоросль нестатевим способом неподвижными спорами (рис. 63, Б). Их вследствие разделения содержимого материнской клетки образуется до 8. Споры освобождаются через разрывы оболочки материнской клетки.

При неблагоприятных условиях оболочка клетки хлореллы может потовщуватись, в цитоплазме накапливается много масла и запасного крахмала. В таком неактивном состоянии хлорелла может находиться длительное время.

 

Рис. 63. А. Строение клетки хлореллы: 1 — клеточная оболочка; 2 — ядро;

3 — чашоподібний хлоропласт. Бы. Размножение хлореллы спорами

С середины XX столетия хлорелу используют для очистки воды и восстановления состава воздуха на космических станциях и подводных лодках. Оказалось, что эта водоросль богата на различные витамины и необходимые для организма человека химические элементы (Фосфор, Кальций, Калий, Магний, Феррум, Купрум Сульфур, Йод и др). По содержанию этих элементов она превышает все известные культурные растения.

Клетки хлореллы содержат хлорофилла больше, чем клетки любых других растений. Хлорофилл хорошо известен своими антибактериальными свойствами, стимулирует процессы кроветворения, работу сердечно-сосудистой, пищеварительной систем. Вещества, которые входят в состав клеточной стенки хлореллы, способствуют выведению из нашего организма ядовитых веществ: ядохимикатов, тяжелых металлов. Они защищают от опасного воздействия радиации. Хлорелла стимулирует иммунную систему человека и рост организма. Поэтому из клеток хлореллы изготавливают различные препараты, которые употребляет человек, например витамины.

Науку, которая разрабатывает методы использования организмов и биологических процессов в промышленности, называют биотехнологией.

! Интересно знать, что хлорелла — прекрасное зеленое удобрение. Если в ведро с водой для полива растений добавить несколько гранул нитратно-фосфатного удобрения (2-3 г на 10 л воды), то уже через сутки там массово хлорелла размножится. Применяя такую «зеленую» воду для полива растений, можно уменьшить расходы минеральных и органических удобрений.

ОБОБЩИМ ЗНАНИЯ

— Евглена зеленая — одноклеточный организм, которому присущи признаки как животных, так и растительных клеток.

— Хламідомонада и хлорелла — одноклеточные зеленые водоросли. Окраска их клеткам придает зеленый пигмент хлорофилл, содержащийся в хлоропластах.

— Хламідомонада имеет два жгутики, с помощью которых плавает в толще воды. Она способна размножаться как нестатево, с помощью подвижных спор, так и половым путем.

— Хлорелла жгутиков не имеет, поэтому ее клетка неподвижна. Она размножается только нестатево, с помощью неподвижных спор.

— Хлорелу широко используют как витаминные и стимулирующие препараты, употребляют в пищу и тому подобное.

Пополните свой биологический словарь: евглена зеленая, хламідомонада, хлорелла, биотехнология, автотрофне питание, смешанное питание, споры, половые клетки, неполовое размножение половое размножение, оплодотворение.

ПРОВЕРЬТЕ ПОЛУЧЕННЫЕ ЗНАНИЯ

Выберите один правильный ответ

1. Хламідомонада и хлорелла на свете питаются: а) готовыми органическими веществами, которые они впитывают из воды; б) с помощью фотосинтеза.

2. Неподвижный образ жизни ведет: а) хламідомонада; б) хлорелла; в) евглена зеленая; г) амеба протей.

3. Хлорелла размножается с помощью спор: а) продвижения; б) неподвижных.

Дайте ответ на вопрос

1. Какие особенности строения клетки евглены зеленой? Как она питается?

2. Какие отличия в размножении хламідомонади и хлореллы?

3. Какое значение хламідомонади и хлореллы в природе?

4. С какой целью человек применяет хлорелу в своем хозяйстве?

Подумайте. Чем можно объяснить отсутствие глазка у хлореллы? Может ли это быть связанным с отсутствием у нее жгутиков?

Задачи на сравнение. Внимательно рассмотрите рисунок 64, на котором изображен клетки евглены зеленой и хламідомонади. Отметьте черты сходства и отличия этих одноклеточных организмов, сравнив такие признаки: клеточная оболочка, клеточная мембрана, органеллы движения, ядро, хлоропласты, глазок, сократительные вакуоли, вакуоли с клеточным соком, способ питания, способы размножения.

Рис. 64. 1. Евглена зеленая. 2. Хламідомонада

СТРАНИЦА БУДУЩЕГО БИОЛОГА

«Цветение» воды может быть вызвано массовым размножением водорослей и цианобактерий. Часто это явление наблюдают и в аквариумах, находящихся длительное время при ярком освещении. При этом страдают другие водные растения: одноклеточные водоросли их затеняют и интенсивно впитывают из воды питательные вещества. Для борьбы с «цветением» воды в акваріумах можно применить биологический способ борьбы. Туда запускают рачков дафний, которые питаются водорослями. Через 3-4 суток вода в аквариуме снова становится чистой.

Биологическим способом борьбы называют методы борьбы с вредными для человека видами, в которых применяют другие организмы, которые являются их естественными врагами. Это могут быть хищные, паразитические или растительноядные организмы.

Источник: schooled.ru

Фотосинтез — это процесс поглощения организмами световой солнечной энергии и преобразования ее в химическую энергию. Кроме зеленыл растений, водорослей к фотосинтезу способны и другие организмы — некоторые простейшие, бактерии (цианобактерии, пурпурные, зеленые, галобактерии). Процесс фотосинтеза у этих групп организмов имеет свои особенности.

При фотосинтезе под действием света с обязательным участием пигментов (хлорофилла — у высших растений и бактериохлорофилла — у фотосинтезирующих бактерий) из углекислого газа и воды образуется органическое вещество. У зеленых растений выделяется при этом кислород.

Все фотосинтезирующие организмы называются фототрофами, поскольку для получения энергии они используют солнечный свет. За счет энергии этого уникального процесса существуют все остальные, гетеротрофные организмы на нашей планете (см. Автотрофы, Гетеротрофы).

Процесс фотосинтеза идет в пластидах клетки — хлоропластах. Компоненты фотосинтеза — пигменты (зеленые — хлорофиллы и желтые — каротиноиды), ферменты и другие соединения — упорядоченно располагаются в мембране тилакоидов или строме хлоропласта.

Молекула хлорофилла имеет систему сопряженных двойных связей, благодаря чему при поглощении кванта света она способна перейти в возбужденное состояние, т. е. один из ее электронов изменяет свое положение, поднимаясь на более высокий энергетический уровень. Это возбуждение передается так называемой основной молекуле хлорофилла, которая способна к разделению заряда: отдает электрон акцептору, который отправляет его по системе переносчиков в электронно-транспортную цепь, где электрон отдает энергию в окислительно-восстановительных реакциях. За счет этой энергии протоны водорода «перекачиваются» с внешней стороны мембраны тилакоидов на внутреннюю. Образуется разность потенциалов водородных ионов, энергия которой идет на синтез АТФ (см. Аденозинтрифос-форная кислота (АТФ). Образование АТФ в процессе фотосинтеза называется фотофосфо-рилированием в отличие от окислительного фосфорилирования, т. е. образования АТФ за счет процесса дыхания.

Молекула хлорофилла, отдавая электрон, окисляется. Возникает так называемая электронная недостаточность. Чтобы процесс фотосинтеза не прерывался, она должна быть возмещена другим электроном. Откуда же он берется? Оказывается, источник электронов, а также протонов (помните, они создают разность потенциалов по обе стороны мембраны) — вода. Под действием солнечного света, а также с участием особого фермента зеленое растение способно фотоокислять воду:

2Н₂O →свет,фермент→ 2Н⁺ + 2ẽ + 1/2O₂ + Н₂O

Полученные таким образом электроны заполняют электронную недостаточность в молекуле хлорофилла, протоны же идут на восстановление НАДФ (активной группы ферментов, транспортирующих водород), образуя еще один энергетический эквивалент НАДФ•Н в дополнение к АТФ. Помимо электронов и протонов при фотоокислении воды образуется кислород, благодаря которому атмосфера Земли пригодна для дыхания.

Энергетические эквиваленты АТФ и НАДФ•Н расходуют свою энергию макро-эргических связей на нужды клетки — на движение цитоплазмы, транспорт ионов через мембраны, синтез веществ и т. д., а также обеспечивают энергией темновые биохимические реакции фотосинтеза, в результате которых синтезируются простые углеводы и крахмал. Эти органические вещества служат субстратом для дыхания или расходуются на рост и накопление биомассы растения.

Продуктивность сельскохозяйственных растений тесно связана с интенсивностью фотосинтеза.

Источник: yunc.org