Schopnost fotosyntézy u zvířat. Zelené technologie. Rostliny a cyklus živin

Východní smaragd Elysia (Elysia chlorotica) je jedinečný druh mořských živočichů plži... V průběhu svého vývoje se Elysia stala jediným zvířetem (od vědě známé), který používá k výživě fotosyntézu.

„Elysia chlorotica“ nebo „východní smaragdová elysie“

Elysia chlorotica žije podél atlantického pobřeží Spojených států a Kanady. Jeho mladé exempláře nejsou zpočátku nic neobvyklého a mají nahnědlou barvu s červenými skvrnami. Ale jak vyroste, Elysia se začne živit řasami. Vaucherialitorea, probodl její buňky jeho radulárním struhadlem a vysál veškerý obsah. Chloroplasty obsažené v buňce jsou odfiltrovány a asimilovány s vlastními buňkami měkkýšů.

Připomeňme si, že chloroplasty jsou složky rostlinných buněk, pomocí nichž se provádí proces fotosyntézy, tj. Proces přeměny sluneční energie na energii vazeb. Chloroplasty obsahují fotosyntetický pigment chlorofyl, který dává rostlinám jejich zelenou barvu.

Postupně absorbuje více a více chloroplastů, měkkýš mění barvu z hnědé na zelenou. Po akumulaci dostatečného množství chloroplastů se zvíře přepne na krmení sluneční energií a přijímá glukózu v procesu fotosyntézy. Tato dovednost dává východní smaragdové Elysii schopnost přežít období, kdy jsou mořské řasy Vaucheria litorea nejsou k dispozici. Je zajímavé, že i když měkkýš zůstane dlouho ve stínu v hloubce a všechny nashromážděné chloroplasty zemřou, východní smaragdová elysie se může znovu začít živit řasami a hromadit chloroplasty pro fotosyntézu.

Na tento moment Vaucheria litorea je jediné známé zvíře, které může provádět proces fotosyntézy.

Pokud najdete chybu, vyberte část textu a stiskněte Ctrl + Enter.

Fotosyntéza je proces, při kterém organismy absorbují světlo ze slunce a přeměňují ho na chemickou energii. Kromě zelených rostlin, řas jsou schopné fotosyntézy také jiné organismy - některé prvoky, bakterie (sinice, fialové, zelené, halobakterie). Proces fotosyntézy v těchto skupinách organismů má své vlastní charakteristiky.

Při fotosyntéze pod vlivem světla s povinnou účastí pigmentů (chlorofyl ve vyšších rostlinách a bakteriochlorofyl ve fotosyntetických bakteriích) se z oxidu uhličitého a vody tvoří organická hmota. Současně se v zelených rostlinách uvolňuje kyslík.

Všechny fotosyntetické organismy se nazývají fototrofy, protože k výrobě energie používají sluneční světlo. Díky energii tohoto jedinečného procesu existují na naší planetě všechny ostatní heterotrofní organismy (viz Autotrophs, Heterotrophs).

Proces fotosyntézy probíhá v plastidech buňky - chloroplastech. Složky fotosyntézy - pigmenty (zelená - chlorofyly a žlutá - karotenoidy), enzymy a další sloučeniny - jsou uspořádány v tylakoidní membráně nebo chloroplastovém stromatu.

Molekula chlorofylu má systém konjugovaných dvojných vazeb, díky kterým je po absorpci kvanta světla schopna přejít do vzrušeného stavu, to znamená, že jeden z jejích elektronů změní svou polohu a stoupá na vyšší energetickou hladinu . Tato excitace se přenáší na takzvanou bazickou molekulu chlorofylu, která je schopna oddělit náboj: dává elektron akceptoru, který jej prostřednictvím nosného systému odešle do transportního řetězce elektronů, kde se elektron v redoxních reakcích vzdá energie . Díky této energii jsou vodíkové protony „pumpovány“ z vnějšku tylakoidní membrány dovnitř. Vzniká potenciální rozdíl vodíkových iontů, jehož energie se vynakládá na syntézu ATP (viz kyselina adenosintrifosforečná (ATP). Tvorba ATP v procesu fotosyntézy se nazývá fotofosforylace, na rozdíl od oxidativní fosforylace, tj. , tvorba ATP v důsledku procesu dýchání.

Molekula chlorofylu, která daruje elektron, je oxidována. Dochází k takzvanému elektronickému nedostatku. Aby proces fotosyntézy nebyl přerušen, musí být nahrazen jiným elektronem. Odkud to pochází? Ukazuje se, že zdrojem elektronů i protonů (pamatujte, že vytvářejí potenciální rozdíl na obou stranách membrány) je voda. Pod vlivem sluneční světlo, jakož i za účasti speciálního enzymu zelená rostlina schopné fotooxidovat vodu:

2H 2O → světlo, enzym → 2H + + 2ẽ + 1 / 2O 2 + H20

Takto získané elektrony vyplňují elektronický nedostatek v molekule chlorofylu, zatímco protony jdou k redukci NADP (aktivní skupina enzymů, které transportují vodík) a kromě ATP tvoří další energetický ekvivalent NADPH. Kromě elektronů a protonů produkuje fotooxidace vody kyslík, díky kterému je zemská atmosféra prodyšná.

Energetické ekvivalenty ATP a NADP H utrácejí energii makroergních vazeb pro potřeby buňky - pro pohyb cytoplazmy, transport iontů přes membrány, syntézu látek atd., A také dodávají energii temným biochemickým reakce fotosyntézy, v důsledku čehož jsou syntetizovány jednoduché sacharidy a škrob. Tyto organické látky slouží jako substrát pro dýchání nebo se používají k růstu a akumulaci rostlinné biomasy.

Produktivita zemědělských rostlin úzce souvisí s intenzitou fotosyntézy.

Některé organismy jsou schopné zachytit energii ze slunečního záření a použít ji k výrobě organických sloučenin. Tento proces, známý jako fotosyntéza, je nezbytný pro udržení života, protože poskytuje energii jak výrobcům, tak spotřebitelům. Fotosyntetické organismy, také známé jako fotoautotrofy, jsou organismy schopné procesu fotosyntézy a zahrnují vyšší rostliny, některé (řasy a euglena) a bakterie.

Při fotosyntéze se světelná energie přeměňuje na chemickou energii, která se ukládá jako glukóza (cukr). Anorganické sloučeniny (oxid uhličitý, voda a sluneční světlo) se používají k výrobě glukózy, kyslíku a vody. Fotosyntetické organismy používají uhlík k výrobě organických molekul (sacharidů, lipidů a bílkovin), které jsou potřebné pro tvorbu biomasy.

Kyslík, produkovaný jako vedlejší produkt fotosyntézy, je používán mnoha organismy, včetně rostlin a zvířat. Většina organismů spoléhá na fotosyntézu, ať už přímo či nepřímo, na výživu. Většina heterotrofních organismů, jako jsou zvířata, není schopna fotosyntézy nebo produkce biologických sloučenin z anorganických zdrojů. Musí tedy konzumovat fotosyntetické organismy a další autotrofy pro výživu.

První fotosyntetické organismy

Víme velmi málo o prvních zdrojích a organismech fotosyntézy. Objevilo se mnoho návrhů, kde a jak tento proces vznikl, ale neexistují žádné přímé důkazy na podporu žádného z nich možný původ... Existují působivé důkazy o tom, že první fotosyntetické organismy se na Zemi objevily zhruba před 3,2 až 3,5 miliardami let ve formě stromatolitů, vrstvených struktur podobných formám, které tvoří některé moderní sinice. Existují také izotopové důkazy o autotrofní fixaci uhlíku před přibližně 3,7–3,8 miliardami let, ačkoli nic nenasvědčuje tomu, že by tyto organismy byly fotosyntetické. Všechna tato tvrzení o časné fotosyntéze jsou vysoce kontroverzní a ve vědecké komunitě vyvolala mnoho kontroverzí.

Ačkoli se předpokládá, že se život na Zemi poprvé objevil asi před 3,5 miliardami let, je pravděpodobné, že časné organismy nemetabolizovaly kyslík. Místo toho se spoléhali na minerály rozpuštěné v horká voda kolem sopečných průduchů. Je možné, že sinice začaly produkovat kyslík jako vedlejší produkt fotosyntézy. Jak se koncentrace kyslíku v atmosféře zvyšovala, začala otrávit mnoho dalších forem časného života. To vedlo k vývoji nových organismů, které mohly využívat kyslík v procesu známém jako dýchání.

Moderní fotosyntetické organismy

Mezi hlavní organismy, které přeměňují sluneční energii na organické sloučeniny, patří:

• Rostliny;
• Řasy (rozsivky, fytoplankton, zelené řasy);
• Euglena;
• Bakterie - sinice a anoxygenní fotosyntetické bakterie.

Fotosyntéza v rostlinách

Vyskytuje se ve specializovaných organelách zvaných. Chloroplasty se nacházejí v listech rostlin a obsahují pigment chlorofyl. Tento zelený pigment absorbuje světelnou energii potřebnou pro proces fotosyntézy. Chloroplasty obsahují vnitřní membránový systém tvořený strukturami nazývanými tylakoidy, které slouží jako místa pro přeměnu světelné energie na chemickou energii. Oxid uhličitý se přeměňuje na sacharidy v procesu známém jako fixace uhlíku nebo Calvinův cyklus. Sacharidy lze skladovat jako škrob, použít je při dýchání nebo k výrobě celulózy. Kyslík, který se vytváří v procesu, se uvolňuje do atmosféry póry v listech rostlin, které se nazývají průduchy.

Rostliny a cyklus živin

Rostliny hrají důležitou roli v cyklu živin, zejména uhlík a kyslík. Vodní a suchozemské rostliny (kvetoucí rostliny, mechy a kapradiny) pomáhají regulovat uhlík v atmosféře odstraněním oxidu uhličitého ze vzduchu. Rostliny jsou také důležité pro produkci kyslíku, který se uvolňuje do vzduchu jako cenný vedlejší produkt fotosyntézy.

Řasy a fotosyntéza

Řasy jsou ty, které mají vlastnosti rostlin i živočichů. Stejně jako zvířata jsou řasy schopny se živit organickým materiálem ve svém prostředí. Některé řasy také obsahují struktury nacházející se v, jako jsou a. Stejně jako rostliny obsahují řasy fotosyntetické organely zvané chloroplasty. Chloroplasty obsahují chlorofyl, zelený pigment, který absorbuje světelnou energii pro fotosyntézu. Řasy mají také další fotosyntetické pigmenty, jako jsou karotenoidy a fykobiliny.

Řasy mohou být jednobuněčné nebo velké mnohobuněčné organismy. Žijí na různých stanovištích, včetně slaného a čerstvého vodního prostředí, vlhké půdy nebo skal. Fotosyntetické řasy, známé jako fytoplankton, se vyskytují v mořských i sladkovodních vodách vodní prostředí... Mořský fytoplankton se skládá z rozsivek a dinoflagelátů. Sladkovodní fytoplankton zahrnuje zelené řasy a sinice. Fytoplankton plave blízko povrchu vody, aby získal lepší přístup k slunečnímu světlu, které je nezbytné pro fotosyntézu. Fotosyntetické řasy jsou životně důležité pro globální cyklus látek, jako je uhlík a kyslík. Absorbují oxid uhličitý z atmosféry a generují více než polovinu kyslíku na planetární úrovni.

Euglena

Euglena jsou jednobuněční protisti, kteří byli klasifikováni jako euglena ( Euglenophyta) s řasami díky své schopnosti fotosyntetizovat. V současné době se vědci domnívají, že nejde o řasy, ale své fotosyntetické schopnosti získali prostřednictvím endosymbiotického vztahu se zelenými řasami. Euglena byla tedy zařazena do typologie euglenozoa ( Euglenozoa).

Fotosyntetizující bakterie:

Sinice

Sinice jsou okysličené fotosyntetické bakterie. Shromažďují sluneční energii, absorbují oxid uhličitý a uvolňují kyslík. Stejně jako rostliny a řasy obsahují sinice chlorofyl a fixací uhlíku přeměňují oxid uhličitý na glukózu. Na rozdíl od eukaryotických rostlin a řas jsou sinice prokaryotické organismy. Chybí jim membránou obklopené chloroplasty a další organely nacházející se v rostlinných a řasových buňkách. Místo toho mají sinice dvojité vnější a složené vnitřní tylakoidní membrány, které se používají při fotosyntéze. Sinice jsou také schopné fixace dusíku, procesu přeměny atmosférického dusíku na amoniak, dusitany a dusičnany. Tyto látky jsou rostlinami absorbovány za účelem syntézy biologických sloučenin.

Sinice se vyskytují v různých suchozemských a vodních prostředích. O některých z nich se uvažuje proto, že žijí v extrémně drsných podmínkách, jako jsou horké prameny a hypersalinní vodní plochy. Sinice existují také jako fytoplankton a mohou žít v jiných organismech, jako jsou houby (lišejníky), prvoky a rostliny. Obsahují pigmenty fykoerythrin a fykocyanin, které jsou zodpovědné za jejich modrozelenou barvu. Tyto bakterie jsou někdy mylně označovány jako modrozelené řasy, i když k nim vůbec nepatří.

Anoxygenní bakterie

Anoxygenní fotosyntetizující bakterie jsou fotoautotrofy (syntetizují potraviny pomocí slunečního záření), které neprodukují kyslík. Na rozdíl od sinic, rostlin a řas tyto bakterie nepoužívají vodu jako donor elektronů v řetězci transportu elektronů k produkci ATP. Místo toho používají jako hlavní donory elektronů vodík, sirovodík nebo síru. Anoxygenní bakterie se také liší od sinic v tom, že nemají chlorofyl absorbující světlo. Obsahují bakteriochlorofyl, který je schopen absorbovat kratší vlnové délky světla než chlorofyl. Bakterie s bakteriochlorofylem se tedy obvykle nacházejí v hlubinných oblastech, kam mohou pronikat kratší vlnové délky světla.

Příklady anoxygenních fotosyntetických bakterií zahrnují fialové a zelené bakterie. Fialové bakteriální buňky přicházejí v mnoha tvarech (sférické, tyčinkové, spirálové) a mohou být mobilní nebo nemobilní. Fialové sirné bakterie se běžně vyskytují ve vodním prostředí a sirných pramenech, kde je přítomen sirovodík a chybí kyslík. Fialové nesírové bakterie používají nižší koncentrace sulfidů než fialové sirné bakterie. Zelené bakteriální buňky jsou obvykle sférické nebo tyčkovité a jsou obecně nepohyblivé. Zelené sirné bakterie používají pro fotosyntézu sulfid nebo síru a nemohou žít v přítomnosti kyslíku. Prosperují ve vodním prostředí bohatém na sulfidy a někdy se na jejich stanovištích objevuje nazelenalá nebo hnědá barva.

Ve výše uvedeném textu najděte tři chyby. Uveďte počet vět, ve kterých došlo k chybám, opravte je.

1. Řasy jsou skupina nižších rostlin, které žijí ve vodním prostředí.

2. Chybí jim orgány, ale mají tkáně: kožní, fotosyntetické a vzdělávací.

3. V jednobuněčných řasách probíhá jak fotosyntéza, tak chemosyntéza.

4. V cyklu vývoje řas dochází ke střídání sexuálních a nepohlavních generací.

5. Během sexuální reprodukce se gamety spojují, dochází k oplodnění, v důsledku čehož se gametofyt vyvíjí.

6. Ve vodních ekosystémech plní řasy funkci producentů.

Vysvětlení.

1) 2 - zelené řasy se skládají ze stejných buněk a nemají tkáně;

2) 3 - v buňkách řas nedochází k chemosyntéze;

3) 5 - když se gamety spojí, vytvoří se zygota, ze které se vyvíjí sporofyt a gametofyt se vyvíjí z výtrusu.

Zdroj: Demonstrační verze USE-2016 v biologii.

Natalya Evgenievna Bashtannik

Můžete přidat, s výhradou ostatních oprav :)

Anna Bondarenko 20.12.2016 20:26

2. Chybí jim orgány, ale mají tkáně: kožní, fotosyntetické a vzdělávací.

Řasy na druhé straně nemají ani tkáně, ani orgány ..

Natalya Evgenievna Bashtannik

ano, a tato věta je špatná, je třeba ji opravit

Ekaterina Gromova 02.11.2017 18:58

Rozdělení na sporofyt a gametofyt se objevuje pouze u vyšších rostlin.

Natalya Evgenievna Bashtannik

Gametofyt a sporofyt - střídání generací, to je známka rostlin. Sporophyte je diploidní (2 n) mnohobuněčná fáze, která se vyvíjí z oplodněného vajíčka (zygota) a produkuje spóry haploydu (1 n). Gametofyt je haploidní (1 n) mnohobuněčná fáze, která se vyvíjí ze spor a produkuje zárodečné buňky neboli gamety. V souladu s tím existují samčí a samičí gametofyty.

Pokud jsou sporofyty a gametofyty morfologicky identické, pak dochází k izomorfnímu střídání generací, pokud jsou odlišné, heteromorfní. V řasách mají tvorové obě formy, ve vyšších rostlinách pouze heteromorfní.

Vasilij Rogozhin 09.03.2019 13:54

Některé řasy mohou mít skutečnou tkáň. Jedná se o řasy s tzv. Tkáňovým (parenchymálním) typem diferenciace thallus. Patří mezi ně například Porphyra (z červených mořských řas, obal na rohlíky), Kelp (hnědé mořské řasy "mořské řasy"), Ulva (zelená mořská řasa "mořský salát"), známá mnoha lidem.

Řasy nemohou mít ORGÁNY! Tkaniny mohou být. V takových „tkáňových“ řasách byl dokonce typ diferenciace thalusu nazýván tkáň (parenchymální). Odkaz na zdroj: „Botany, Algae and Fungi“, svazek 1 a 2, Belyakova G.A., Dyakov Yu.T., Tarasov K.L., Moskevská státní univerzita, 2006.

Proto by měl být proveden pozměňovací návrh k prvnímu prvku odpovědi: „některé řasy mohou mít skutečné tkáně, ale nejsou rozděleny na kožní, fotosyntetické a výchovné (tak se nazývají tkáně vyšších rostlin).

Podpora

Nicméně v tomto úkolu z demo verze USE-2016 je zkoušející považována za správnou odpověď. Bohužel tyto nepřesnosti nejsou neobvyklé na USE v samotné biologii.

Diana Yesherova 24.04.2019 19:43

1. Žijí nejen ve vodním prostředí, ale dokonce i v horách pod vrstvou sněhu.

5. Když se gamety spojí, vytvoří se zygota, že?

Natalya Evgenievna Bashtannik

5 bodů - opraveno v kritériích.

A pokud přidáte korekci 1 bodu k těm, které jsou uvedeny v kritériích, nebude to chyba.

Oxidační fosforylace je fáze

1) fotosyntéza

2) glykolýza

3) výměna plastů

4) energetický metabolismus

Vysvětlení.

Oxidační fosforylace je metabolická cesta, při které se energie vytvořená během oxidace živin ukládá v mitochondriích buněk ve formě ATP.

Odpověď: 4.

Odpověď: 4

1. Plastidy se nacházejí v buňkách rostlinných organismů a některých bakterií a zvířat, schopných jak heterotrofní, tak autotrofní výživy. 2. Chloroplasty, stejně jako lysozomy, jsou dvoumembránové, poloautonomní buněčné organely. 3. Stroma - vnitřní membrána chloroplastu, má četné výrůstky. 4. Membránové struktury - tylakoidy - jsou ponořeny do stromatu. 5. Jsou naskládány ve formě krystalů. 6. Na membránách thylakoidů probíhají reakce světelné fáze fotosyntézy a ve stromatu chloroplastu - reakce tmavé fáze.

Vysvětlení.

Ve větách byly chyby:

1) 2 - Lysosomy - jednoembránové struktury cytoplazmy.

2) 3 - Stroma - polotekutý obsah vnitřní části chloroplastu.

3) 5 - Thylakoidy jsou naskládány ve formě granulí a cristae jsou záhyby a výrůstky vnitřní mitochondriální membrány.

Poznámka.

1 věta v kritériích nebyla opravena, ale věříme, že je také třeba ji opravit.

1 - Plastidy se nacházejí v buňkách rostlinných organismů a některých zvířat schopných jak heterotrofní, tak autotrofní výživy.

Z tohoto návrhu musíte odstranit bakterie od té doby bakterie nemají membránové organely. Mezi prokaryotickými organismy má mnoho skupin fotosyntetické aparáty a v tomto ohledu ano speciální struktura... Pro fotosyntetické mikroorganismy (modrozelené řasy a mnoho bakterií) je charakteristické, že jejich fotocitlivé pigmenty jsou lokalizovány v plazmatické membráně nebo v jejích výrůstcích směřujících hluboko do buňky.

host 05.02.2016 08:50

1. Plastidy se nacházejí v buňkách rostlinných organismů a některých bakterií a zvířat, schopných jak heterotrofní, tak autotrofní výživy

Tento návrh nebyl označen jako chybný. Ale obsahuje chybu: plastidy se vyskytují pouze u eukaryot a jsou poloautonomními potomky prokaryot. Fotosyntetizující bakterie provádějí fotosyntézu thylakoidy a fycobilisomy. Opravte prosím nepřesnosti.

Natalya Evgenievna Bashtannik

Pokud opravíte nepřesnost, kterou jste uvedli při psaní odpovědi, bod se nezapočítá, ale ani se nesníží.

Poznámka.

Struktura plastidy v nižších fotosyntetických rostlinách (zelené, hnědé a červené řasy) a chloroplastech buněk vyšších rostlin v obecný obrys podobný. Jejich membránové systémy také obsahují fotocitlivé pigmenty. Chloroplasty zelené a hnědé řasy(někdy se jim říká chromatofory) mají také vnější a vnitřní membrány; druhá forma tvoří ploché vaky uspořádané v paralelních vrstvách; tyto formy nemají fazety.

Plastidy jsou membránové organely nacházející se ve fotosyntetických eukaryotických organismech (vyšší rostliny, nižší řasy, některé jednobuněčné organismy).

Regina Singer 09.06.2016 13:33

Plastidy (ze starořeckého πλαστός - vyřezávané) jsou poloautonomní organely vyšších rostlin, řas a některých fotosyntetických prvoků. Plastidy mají dvě až čtyři membrány, vlastní aparát pro syntézu genomu a proteinů. Zdroj: Wikipedia. O bakteriích nejsou žádná slova. Používání plastidů proti prokaryotům je NEJMYSLNĚ NESPRÁVNÉ.

Natalya Evgenievna Bashtannik

Je extrémně špatné používat Wikipedii jako ZDROJ bez opětovné kontroly.

1 věta může být opravena, pokud není uvedena v kritériích, neznamená to, že ji není třeba opravovat. Přečtěte si poznámku k vysvětlení.

Který z procesů poskytuje energii eukaryotickým buňkám nejúčinněji?

1) fotosyntéza

2) glykolýza

3) alkoholové kvašení

4) oxidační fosforylace

Vysvětlení.

Oxidační fosforylace poskytuje energii eukaryotickým buňkám nejúčinněji.

Oxidační fosforylace je fází energetického metabolismu.

Oxidační fosforylace je metabolická cesta, při které se energie vytvořená během oxidace živin ukládá v mitochondriích buněk ve formě ATP.

Oxidace dvou molekul kyseliny tři-uhlíkové, které vznikají během enzymatického štěpení glukózy na CO 2 a H 2 O, vede k uvolnění velkého množství energie dostatečné k vytvoření 36 molekul ATP.

Během glykolýzy se z jedné molekuly glukózy vytvoří dvě molekuly ATP.

Odpověď: 4.

Odpověď: 4

1) fotosyntéza

2) oxidativní fosforylace

3) glykolýza

4) zpětné získávání oxidu uhličitého

Vysvětlení.

Kyselina pyrohroznová se tvoří během glykolýzy. Toto je jedna z fází energetického metabolismu.

Odpověď: 3

Odpověď: 3

1) oxidujte minerály

2) vytvářejte organickou hmotu v procesu fotosyntézy

3) akumulovat sluneční energii

4) rozložit organickou hmotu na minerální

Vysvětlení.

Saprotrofní bakterie v jezerním ekosystému rozkládají organickou hmotu na minerální.

Saprotrofy (saprofyty) se živí mrtvými organismy, zpracovávají mrtvoly na anorganické látky.

Saprotrofní bakterie jsou redukční látky, které rozkládají organickou hmotu (bílkoviny, tuky, uhlohydráty) na anorganické (oxid uhličitý, voda, amoniak). Producenti (rostliny) potřebují pro syntézu organických látek anorganické látky. Rozkladače, včetně saprotrofních bakterií, tak uzavírají cyklus látek v přírodě.

Odpověď: 4.

Odpověď: 4

Zdroj: Sjednocená státní zkouška z biologie 4. 9. 2016. Časná vlna

Všechny níže uvedené funkce kromě dvou se používají k popisu buňky zobrazené na obrázku. Určete dva znaky, které „vypadnou“ z obecného seznamu, a zapište si čísla, pod kterými jsou uvedena v tabulce.

1) přítomnost chloroplastů

2) přítomnost glykokalyxu

3) schopnost fotosyntézy

4) schopnost fagocytózy

5) schopnost biosyntetizovat bílkoviny

Vysvětlení.

Obrázek ukazuje rostlinnou buňku (protože je jasně viditelná hustá buněčná stěna, velká centrální vakuola a chloroplasty). Všechny typy buněk jsou současně schopné biosyntézy proteinů. Známky „mimo obecný seznam“ jsou přítomnost glykokalyxu a schopnost fagocytózy.

Odpověď: 24.

Odpověď: 24

Zdroj: Demonstrační verze USE-2017 v biologii.

Vysvětlení.

1) chromatografická metoda

2) metoda je založena na separaci pigmentů v důsledku rozdílů v rychlosti pohybu pigmentů v rozpouštědle (mobilní fáze ve stacionární fázi)

Poznámka.

Poprvé bylo dosaženo přesného porozumění zeleným listovým pigmentům vyšších rostlin díky práci největšího ruského botanika M.S. Barvy (1872-1919). Vyvinul chromatografickou metodu pro separaci látek a izoloval listové pigmenty dovnitř čistá forma... Chromatografická separace látek je založena na jejich různé adsorpční kapacitě. Tato metoda je široce používána. SLEČNA. Barva prošla extraktem z fólie skleněnou trubicí naplněnou práškovou křídou nebo sacharózou (chromatografická kolona). Jednotlivé složky směsi pigmentů se lišily stupněm adsorpce a pohybovaly se různými rychlostmi, v důsledku čehož byly koncentrovány v různých zónách kolony. Rozdělením kolony na samostatné části (zóny) a použitím vhodného systému rozpouštědel lze každý pigment izolovat. Ukázalo se, že listy vyšších rostlin obsahují chlorofyl a a chlorofyl b, stejně jako karotenoidy (karoten, xantofyl atd.). Chlorofyly, podobně jako karotenoidy, jsou nerozpustné ve vodě, ale vysoce rozpustné v organických rozpouštědlech. Chlorofyly a a b se liší barvou: chlorofyl a je modrozelený a chlorofyl b je žlutozelený. Obsah chlorofylu a v listu je asi třikrát vyšší než obsah chlorofylu b.

Vědci objevili zvířata schopná sebeasimilace sluneční energie. Přinejmenším to říká v časopise renomované publikace Nature Publishing Group. Ukázalo se, že toto úžasné zvíře bylo obyčejná mšice. Navenek nevzhledný hmyz V poslední době pravidelně dodává biologům vědecké vjemy. Jaké jsou její jedinečné schopnosti a zda skutečně existují zvířata, která nemusí hledat potravu, se pokusila zjistit „Lenta.ru“

Obecně lze říci, že samo-fotosyntetizující mnohobuněčné zvíře je senzací. Navíc pocit tohoto druhu, který evokuje reakci biologů „to nemůže být, protože to nikdy nemůže být“. Článek o úžasné mšici však byl publikován v recenzovaném časopise, což znamená, že neobsahuje zjevné chyby. Na druhou stranu se příliš neobjevila Příroda a v ní " mladší bratr", mladý časopis Vědecké zprávy... Než pochopíme, co je podstatou práce a jak je spravedlivé ji nazývat senzací, je třeba pochopit, co studie nenápadné mšice dala pro moderní biologii.

Je těžké tomu uvěřit, ale biologové docela vážně nazývají mšici fazolovou superorganismem. Tento termín je z velké části umělý a v případě mnoha zvířat vypadá napjatě. Nazývají se „organismy skládající se z mnoha organismů“ a obvykle znamenají koloniální hmyz. Mšice však nejsou žádným způsobem koloniálním hmyzem, ale zároveň jsou samozřejmě superorganismem.

Tento skromný hmyz se živí rostlinnou šťávou a saje ji přímo z cév, které přepravují cukr z listů do kořene. Je dobré, že mšice úzce spolupracují s mravenci. Ty druhé jí poskytují ochranu před nepřáteli výměnou za kapičky cukrového sirupu. Mšicím nevadí sladká pocta mravencům - stále nemohou asimilovat množství cukru obsaženého v rostlinné šťávě.

Jedná se o jeden z paradoxů výživy mšic - navzdory skutečnosti, že zvířata konzumují mnohem více cukru, než se dokážou asimilovat, v jistém smyslu neustále hladoví. Faktem je, že zeleninová šťáva neobsahuje téměř nic jiného než cukr a hmyz žije v podmínkách neustálého nedostatku aminokyselin, tuků, vitamínů a mikroelementů. I když v okolí nejsou žádní mravenci, mšice stále vydává sladký roztok, který z něj předtím odfiltroval látky, které jsou pro něj užitečné.

Brzy po objevu symbiotické buchnerie u mšic našli entomologové své sousedy. Ukázalo se, že jsou to bakterie Serratia symbiotica, kteří se usadili ve mšicích mnohem později než buchneria a dosud neztratili schopnost žít mimo hostitele. U některých mšic však spolupráce mšic, buchnerií a serratií již značně pokročila - ukázalo se, že některé aminokyseliny serratií pomáhají syntetizovat hýčkané buchnerie, které tuto schopnost ztratily.

Ukázalo se, že třetím nájemníkem superorganismu mšic jsou ochranné bakterie. Vědci to zjistili Hamiltonella defensa pomáhá mšicím v boji proti jezdcům. Tyto vosy jsou spolu s beruškami jedním z hlavních nepřátel mšic. Jezdci kladou vajíčka do těla. Když se larva jezdce vylíhne z vajíčka, sní zevnitř mšice a místo kukly použije jejich mumifikované tělo. Kdysi tato krutost jezdců udělala na Charlese Darwina tak silný dojem, že uvedl jejich existenci jako jeden z argumentů proti existenci všeho dobrého Boha.

Poslední z aktuálně známých nájemců mšic byly bakterie, které pomáhají syntetizovat světlé pigmenty. Ukázalo se, že jasně zelená barva mšic je určena intracelulárními bakteriemi Ricketsiella, které pomáhají mšicím syntetizovat jejich specifická polycyklická barviva - atény. Proč hmyz potřebuje, je stále těžké říci, ale je známo, že barva hraje důležitou roli v interakci hmyzu s predátory. Mezi jednotlivci stejného druhu upřednostňují například jezdci zelené a berušky- červené mšice.

Když už mluvíme o zvířatech s neobvyklým způsobem krmení, nelze opomenout jedinečný měkkýš Elysia chlorotica kteří zvládli „zelené technologie“. V raných fázích svého vývoje vypadá a chová se jako obyčejný mořský slimák - živí se řasami a má nahnědlou barvu. Na rozdíl od všech ostatních býložravých zvířat však, jak by řekli ekonomové, upřednostňuje rybářský prut před rybou. Jednoduše řečeno, měkkýš absorbuje fotosyntetické chloroplasty řas Vaucheria litorea a udržuje je naživu uvnitř svých buněk. Rostliny udělaly to samé na úsvitu svého vývoje, jakmile pohltily modrozelené řasy. Rozdíl je v tom, že chloroplasty vstupují do buněk měkkýšů bezmocně - během milionů let společné evoluce přenesly syntézu devadesáti procent nezbytných proteinů na milost a nemilost jejich vlastníků. Měkkýš proto musí jít na triky, aby uchoval křehké endosymbionty. Zkopíroval některé geny odpovědné za fotosyntézu přímo z genomu. Vaucheria, v důsledku čehož byl schopen podporovat život chloroplastů asi devět měsíců. Tak dlouho to trvá životní cyklus.

Se zbarvením mšic není všechno také jednoduché. To je částečně určeno Aténami a částečně karotenoidy. Za syntézu prvního jsou odpovědné rickettsiella, jak již bylo zmíněno, ale situace s karotenoidy je ještě zajímavější. Faktem je, že karotenoidy jsou velmi časté pigmenty, ale žádné zvíře je nedokáže syntetizovat. Retinol nebo vitamin A je polovina molekuly karotenu. Jako pigment, který přímo vnímá světlo, se používá v očích absolutně všech organismů - od jednobuněčných až po člověka. Kromě toho hrají karotenoidy důležitou a dosud ne zcela pochopenou roli při interakci s reaktivními formami kyslíku. Všechna zvířata jsou však nucena přijímat karotenoidy z potravy.

Přesto ani samotní autoři článku nechápali, proč mšice musí samy syntetizovat karotenoidy a proč jejich těla obsahují tolik těchto látek.
O dva roky později věděli francouzští vědci proč - podle jejich názoru mšice používají k dodávce sluneční energie karotenoidy.

Hned je třeba říci, že biologové nazývají fotosyntézu fixací oxidu uhličitého ze vzduchu a jeho přenosem do organické hmoty v důsledku sluneční energie. Samotné použití světelné energie se nazývá fototrofie a organismy, ve kterých se vyskytuje, se nazývají fotoheterotrofy. Tento jev je však ve srovnání s fotosyntézou tak vzácný, že i vědečtí redaktoři Nature News udělali v názvu chybu.

Jednalo se o fototrofii, o které pojednával poslední článek francouzských vědců. Zjistili, že hmyz, který roste při různých teplotách prostředí, získat různé barvy. K tomu podle autorů dochází pomocí epigenetických mechanismů - provádění změn není v samotné DNA, ale ve způsobu jejího čtení. Ať je to jakkoli, zvířata, která byla vychována při 8 stupních Celsia, zezelenala a zvířata, která vyrostla při 22 stupních - oranžově. Existovala také skupina jen bledého hmyzu, který žil v podmínkách zvýšeného stísnění a nedostatku zdrojů. Zelené mšice obsahovaly nejvyšší množství karotenoidů ze všech jejich mšic.

Elysia pusilla... Klikni pro zvětšení. Fotografie z blogs.ngm.com

Ukázalo se tedy, že pokud jsou mšice vystaveny světlu poté, co byli uvězněni ve tmě, koncentrace ATP, energetické měny každé buňky, se v jejím těle významně zvyšuje. Dobíjení zelené mšice je navíc mnohem rychlejší než energie oranžové. U bledého hmyzu bez jakýchkoli pigmentů je zřejmé, že rozdíl v rezervách ATP ve tmě a ve světle nebyl pozorován. Kromě toho byl pigment distribuován přímo pod povrch kutikuly hmyzu, kde sluneční paprsky nejvíce pronikají.

Ukazuje se, že mšice se naučily extrahovat sluneční energii? Navíc předběhli odborníky na toto - rostliny, protože se vůbec neobejdou bez chloroplastů a chlorofylu, a k tomu používají běžné karotenoidy syntetizované sedmi geny ukradenými z hub?

Abych byl upřímný, tomu je těžké uvěřit. K zásluze autorů nabízejí jako hypotézu pouze možnost fototrofie a nepovažují ji za prokázanou. Každý čtenář článku v Vědecké zprávy okamžitě vyvstává mnoho otázek. Zaprvé není jasné, jak přesně se přenáší elektronická excitace akumulovaná karotenem. Autoři se domnívají, že excitované elektrony jsou přenášeny na ATP syntázu, ale zatím o tom neexistují žádné důkazy. Zadruhé není jasné, které geny jsou do procesu zapojeny. Zatřetí, nebylo prokázáno, ve kterých buňkách se zvyšuje obsah ATP - v těch, které obsahují karotenoidy nebo ne. Za čtvrté, nebylo prokázáno, zda k pozorovaným změnám dochází v buňkách mšice nebo v jejích četných endosymbiontech, jak jsme viděli?

Všechny tyto otázky se však po zapamatování nejdůležitějšího faktu o životě mšic - toho, co jedí, zdají jako běžné hádky. Jeden z autorů stejného článku v Věda, který ukázal horizontální přenos genů pro syntézu karotenoidů, komentoval nové dílo následovně: „Získávání energie je nejmenší problém v životě mšic. Její strava se skládá z o něco méně než veškerého cukru, z nichž většina nelze použít. “
Ve světle této skutečnosti vypadá objev rostlinných schopností u hmyzu velmi podezřele.