Cyanobacteria mampu “menghubungkan arus pendek” proses fotosintesis. Cyanobacteria mampu “menghubung pendek” proses fotosintesis Fase cahaya fotosintesis

Kloroplas adalah struktur membran tempat terjadinya fotosintesis. Proses pada tumbuhan tingkat tinggi dan cyanobacteria ini memungkinkan planet ini mempertahankan kemampuan untuk mendukung kehidupan dengan mendaur ulang karbon dioksida dan mengisi kembali konsentrasi oksigen. Fotosintesis sendiri terjadi pada struktur seperti tilakoid. Ini adalah “modul” membran kloroplas di mana transfer proton, fotolisis air, dan sintesis glukosa dan ATP terjadi.

Struktur kloroplas tumbuhan

Kloroplas adalah struktur membran ganda yang terletak di sitoplasma sel tumbuhan dan klamidomonas. Sebaliknya, sel sianobakteri melakukan fotosintesis di tilakoid, bukan di kloroplas. Ini adalah contoh organisme terbelakang yang mampu menyediakan nutrisi melalui enzim fotosintetik yang terletak di invaginasi sitoplasma.

Berdasarkan strukturnya, kloroplas merupakan organel bermembran ganda yang berbentuk vesikel. Mereka berada dalam jumlah besar di sel tanaman fotosintesis dan berkembang hanya jika terkena radiasi ultraviolet. Di dalam kloroplas terdapat stroma cairnya. Komposisinya menyerupai hialoplasma dan terdiri dari 85% air, di mana elektrolit terlarut dan protein tersuspensi. Stroma kloroplas mengandung tilakoid, struktur tempat fase terang dan gelap fotosintesis terjadi secara langsung.

Alat keturunan dari kloroplas

Di sebelah tilakoid terdapat butiran dengan pati, yang merupakan produk polimerisasi glukosa yang diperoleh dari hasil fotosintesis. DNA plastida bersama dengan ribosom yang tersebar juga bebas di stroma. Mungkin ada beberapa molekul DNA. Mereka, bersama dengan peralatan biosintetik, bertanggung jawab untuk memulihkan struktur kloroplas. Ini terjadi tanpa menggunakan informasi herediter dari inti sel. Fenomena ini juga memungkinkan kita untuk menilai kemungkinan pertumbuhan dan reproduksi kloroplas secara mandiri jika terjadi pembelahan sel. Oleh karena itu, kloroplas dalam beberapa hal tidak bergantung pada inti sel dan seolah-olah mewakili organisme simbion yang terbelakang.

Struktur tilakoid

Tilakoid adalah struktur membran berbentuk cakram yang terletak di stroma kloroplas. Pada cyanobacteria, mereka terletak di lekukan membran sitoplasma, karena mereka tidak memiliki kloroplas independen. Ada dua jenis tilakoid: yang pertama adalah tilakoid lumen dan yang kedua adalah tilakoid pipih. Tilakoid dengan lumen berdiameter lebih kecil dan berbentuk cakram. Beberapa tilakoid tersusun vertikal membentuk grana.

Tilakoid pipih merupakan pelat lebar yang tidak mempunyai lumen. Namun mereka adalah sebuah platform yang mencakup banyak aspek. Fotosintesis praktis tidak terjadi di dalamnya, karena diperlukan untuk membentuk struktur kuat yang tahan terhadap kerusakan mekanis pada sel. Secara total, kloroplas dapat mengandung 10 hingga 100 tilakoid dengan lumen yang mampu melakukan fotosintesis. Tilakoid sendiri adalah struktur dasar yang bertanggung jawab untuk fotosintesis.

Peran tilakoid dalam fotosintesis

Reaksi fotosintesis yang paling penting terjadi di tilakoid. Yang pertama adalah pembelahan fotolisis molekul air dan sintesis oksigen. Yang kedua adalah transit proton melalui membran melalui kompleks molekul sitokrom b6f dan rantai transpor listrik. Sintesis molekul ATP berenergi tinggi juga terjadi di tilakoid. Proses ini terjadi menggunakan gradien proton yang berkembang antara membran tilakoid dan stroma kloroplas. Artinya, fungsi tilakoid memungkinkan terjadinya seluruh fase cahaya fotosintesis.

Fase terang fotosintesis

Kondisi yang diperlukan bagi adanya fotosintesis adalah kemampuan untuk menciptakan potensial membran. Hal ini dicapai melalui transfer elektron dan proton, yang menciptakan gradien H+ yang 1000 kali lebih besar daripada di membran mitokondria. Lebih menguntungkan mengambil elektron dan proton dari molekul air untuk menciptakan potensi elektrokimia dalam sel. Di bawah pengaruh foton ultraviolet pada membran tilakoid, hal ini menjadi tersedia. Sebuah elektron tersingkir dari satu molekul air, yang memperoleh muatan positif, dan oleh karena itu satu proton harus dikeluarkan untuk menetralkannya. Akibatnya, 4 molekul air terurai menjadi elektron, proton dan membentuk oksigen.

Rantai proses fotosintesis

Setelah fotolisis air, membran diisi ulang. Tilakoid adalah struktur yang dapat memiliki pH asam selama transpor proton. Pada saat ini, pH stroma kloroplas sedikit basa. Ini menghasilkan potensi elektrokimia, yang memungkinkan sintesis ATP. Molekul adenosin trifosfat nantinya akan digunakan untuk kebutuhan energi dan fase gelap fotosintesis. Secara khusus, ATP digunakan oleh sel untuk memanfaatkan karbon dioksida, yang dicapai dengan mengkondensasinya dan mensintesis molekul glukosa berdasarkan itu.

Sepanjang perjalanan, NADP-H+ direduksi menjadi NADP dalam fase gelap. Secara total, sintesis satu molekul glukosa membutuhkan 18 molekul ATP, 6 molekul karbon dioksida, dan 24 proton hidrogen. Ini memerlukan fotolisis 24 molekul air untuk memanfaatkan 6 molekul karbon dioksida. Proses ini memungkinkan pelepasan 6 molekul oksigen, yang nantinya akan digunakan oleh organisme lain untuk kebutuhan energinya. Pada saat yang sama, tilakoid (dalam biologi) adalah contoh struktur membran yang memungkinkan penggunaan energi matahari dan potensial transmembran dengan gradien pH untuk mengubahnya menjadi energi ikatan kimia.

Cyanobacteria termasuk sekelompok besar organisme yang menggabungkan struktur sel prokariotik dengan kemampuan melakukan fotosintesis, disertai dengan pelepasan O 2, yang merupakan karakteristik berbagai kelompok alga dan tumbuhan tingkat tinggi. Perpaduan ciri-ciri yang melekat pada organisme yang termasuk dalam kingdom berbeda atau bahkan superkingdom alam hidup menjadikan cyanobacteria sebagai objek perebutan milik tumbuhan tingkat rendah (alga) atau bakteri (prokariota).

Pertanyaan tentang posisi cyanobacteria (ganggang biru-hijau) dalam sistem kehidupan memiliki sejarah panjang dan kontroversial. Untuk waktu yang lama mereka dianggap sebagai salah satu kelompok tumbuhan tingkat rendah, dan oleh karena itu taksonomi dilakukan sesuai dengan aturan Kode Internasional Tata Nama Botani. Dan hanya di tahun 60an. Abad XX, ketika perbedaan yang jelas ditetapkan antara jenis organisasi seluler prokariotik dan eukariotik dan atas dasar ini, K. van Niel dan R. Steinier merumuskan definisi bakteri sebagai organisme dengan struktur sel prokariotik, muncul pertanyaan tentang merevisi posisi alga biru-hijau dalam sistem organisme hidup.

Studi tentang sitologi sel ganggang biru-hijau dengan menggunakan metode modern telah menghasilkan kesimpulan yang tidak dapat disangkal bahwa organisme ini juga merupakan prokariota yang khas. Sebagai konsekuensinya, R. Steinier mengusulkan untuk meninggalkan nama “ganggang biru-hijau” dan menyebut organisme ini “cyanobacteria” - sebuah istilah yang mencerminkan sifat biologis mereka yang sebenarnya. Penyatuan kembali cyanobacteria dengan prokariota lain telah menghadapkan para peneliti dengan kebutuhan untuk merevisi klasifikasi organisme ini dan tunduk pada aturan Kode Internasional Tata Nama Bakteri.

Sejak lama, para ahli algologi telah mendeskripsikan sekitar 170 genera dan lebih dari 1000 spesies alga biru-hijau. Saat ini, pekerjaan sedang dilakukan untuk menciptakan taksonomi baru cyanobacteria berdasarkan studi budaya murni. Lebih dari 300 strain cyanobacteria murni telah diperoleh. Untuk klasifikasi, karakteristik morfologi yang konstan, pola perkembangan kultur, ciri ultrastruktur seluler, karakteristik ukuran dan nukleotida genom, ciri metabolisme karbon dan nitrogen, dan sejumlah lainnya digunakan.

Cyanobacteria adalah kelompok eubacteria Gram-negatif yang beragam secara morfologis, termasuk bentuk uniseluler, kolonial, dan multiseluler. Yang terakhir, unit strukturnya adalah benang (trikoma, atau filamen). Utas bisa sederhana atau bercabang. Filamen sederhana terdiri dari satu baris sel (trikoma satu baris) yang memiliki ukuran, bentuk dan struktur yang sama, atau sel yang berbeda dalam parameter tersebut. Trikoma percabangan muncul karena berbagai alasan, oleh karena itu percabangan palsu dan percabangan sejati dibedakan. Percabangan sejati disebabkan oleh kemampuan sel trikoma untuk membelah pada bidang yang berbeda, sehingga menghasilkan pembentukan trikoma multibaris atau filamen baris tunggal dengan cabang lateral baris tunggal. Percabangan trikoma yang salah tidak terkait dengan kekhasan pembelahan sel di dalam filamen, tetapi merupakan hasil perlekatan atau sambungan filamen yang berbeda pada sudut satu sama lain.

Selama siklus hidup, beberapa cyanobacteria membentuk sel tunggal yang berdiferensiasi atau filamen pendek yang berfungsi untuk reproduksi (baeosit, hormogoni), kelangsungan hidup dalam kondisi buruk (spora, atau akinet) atau fiksasi nitrogen dalam kondisi aerobik (heterokista). Penjelasan lebih rinci tentang bentuk-bentuk cyanobacteria yang berbeda diberikan di bawah ini ketika menjelaskan sistematika dan proses fiksasi nitrogennya. Penjelasan singkat tentang akinetes disajikan pada Bab. 5. Berbagai perwakilan kelompok ini dicirikan oleh kemampuan meluncur. Ini merupakan karakteristik dari bentuk berfilamen (trikoma dan/atau hormogoni) dan bentuk uniseluler (baeosit).

Ada berbagai metode reproduksi cyanobacteria. Pembelahan sel terjadi dengan pembelahan biner yang sama, disertai dengan pembentukan septum atau penyempitan melintang; pembelahan biner yang tidak sama (budding); fisi ganda (lihat Gambar 20, A–G). Pembelahan biner hanya dapat terjadi pada satu bidang, yang dalam bentuk uniseluler mengarah pada pembentukan rantai sel, dan dalam bentuk berserabut - hingga pemanjangan trikoma satu baris. Pembelahan di beberapa bidang menyebabkan cyanobacteria uniseluler membentuk kelompok dengan bentuk teratur atau tidak beraturan, dan pada bakteri berfilamen - munculnya trikoma multibaris (jika hampir semua sel vegetatif filamen mampu melakukan pembelahan seperti itu) atau trikoma tunggal. dengan cabang-cabang baris tunggal lateral (jika kemampuan untuk membelah di bidang yang berbeda hanya mengungkapkan sel-sel individual dari benang). Reproduksi bentuk berserabut juga dilakukan dengan bantuan fragmen trikoma, yang terdiri dari satu atau beberapa sel, di beberapa sel - juga oleh hormogoni, yang berbeda dalam sejumlah karakteristik dari trikoma, dan sebagai hasil dari perkecambahan akinet dalam kondisi yang menguntungkan. kondisi.

Pekerjaan yang dimulai pada klasifikasi cyanobacteria sesuai dengan aturan Kode Internasional Tata Nama Bakteri mengarah pada identifikasi 5 kelompok taksonomi utama dalam peringkat ordo, berbeda dalam karakter morfologi (Tabel 27). Untuk mengkarakterisasi genera yang teridentifikasi, data yang diperoleh dari studi ultrastruktur seluler, materi genetik, serta sifat fisiologis dan biokimia juga digunakan.

Ordo Chroococcales termasuk cyanobacteria uniseluler yang ada dalam bentuk sel tunggal atau koloni (Gbr. 80). Sebagian besar perwakilan kelompok ini dicirikan oleh pembentukan selubung yang mengelilingi setiap sel dan, di samping itu, menyatukan kelompok sel, yaitu berpartisipasi dalam pembentukan koloni. Cyanobacteria, yang selnya tidak membentuk selubung, mudah terurai menjadi sel tunggal. Reproduksi dilakukan dengan pembelahan biner pada satu atau lebih bidang, serta dengan tunas.

Tabel 27. Kelompok taksonomi utama cyanobacteria

Atas nama departemen (dari bahasa Yunani. siano – biru) mencerminkan ciri khas alga ini – warna thallus, terkait dengan kandungan pigmen biru phycocyanin yang relatif tinggi. Cyanophytes biasanya memiliki warna biru-hijau tertentu. Namun, warnanya bisa sangat bervariasi tergantung pada kombinasi pigmen - hampir hijau, zaitun, hijau kekuningan, merah, dll. Dalam beberapa tahun terakhir, nama lain semakin banyak digunakan untuk ganggang biru-hijau - “cyanobacteria”. Nama ini lebih mencerminkan dua ciri khas terpenting organisme ini - sifat sel prokariotik dan hubungan erat dengan eubacteria. Di sisi lain, nama tradisional mengacu pada ciri-ciri seperti kemampuan fotosintesis oksigenik dan kesamaan antara struktur ganggang biru-hijau dan struktur kloroplas eukariotik.

Sekitar 2 ribu spesies sianofit diketahui, tersebar luas di perairan laut dan tawar serta di habitat darat.

Sel ganggang hijau biru prokariotik. Ini terdiri dari penutup sel (dinding sel) dan isi internal - protoplas, yang meliputi plasmalemma dan sitoplasma dengan berbagai struktur: alat fotosintesis, setara inti, ribosom, butiran, dll. (Gbr. 12).

Ganggang biru-hijau tidak memiliki organel yang dikelilingi oleh membran: nukleus, kloroplas, dll., serta struktur non-membran: mikrotubulus, sentriol, mikrofilamen.

Ciri-ciri paling khas dari struktur sel alga biru-hijau adalah:

Tidak adanya inti khas yang dikelilingi oleh membran inti;

DNA terletak longgar di tengah sel. Lokalisasi pigmen fotosintesis di tilakoid tanpa adanya kloroplas; tilakoid mengandung klorofil.

A

Menutupi klorofil hijau dengan pigmen merah - phycoerythrin dan biru - phycocyanin dan allophycocyanin.

Beras. 12. Struktur sel alga biru-hijau (menurut: C.Hoek van den et al., 1995): A – Sinekokistik; B - Prokloron; DI DALAM - Pseudoanabena; 1 – dinding sel; 2 – plasmalemma; 3 – tilakoid; 4 – phycobilisome; 5 – vesikel gas; 6 – karboksisom; 7 – fibril DNA; 8 – butiran sianofisin; 9 – ribosom; 10 – penutup polisakarida; 11 – tumpukan tilakoid; 12 – tilakoid bengkak; 13 – pori-pori; 14 – butiran pati sianofisin; 15 – penurunan lipid; 16 – partisi melintang; 17 – septum melintang muda; 18 – invaginasi plasmalemma

Adanya membran sel berlapis yang kaku (tidak fleksibel).

Pembentukan selaput lendir dalam banyak kasus.

Kehadiran berbagai inklusi: vakuola gas (memberikan daya apung), butiran sianofisin (fiksasi nitrogen), badan polifosfat (fiksasi fosfor).

Ciri-ciri umum

Alga biru-hijau uniseluler dicirikan oleh coccoid tipe tubuh . Pada individu multiseluler, ditemukan filamen (trikoma). , lebih jarang, bentuk struktur thallus heterotrik (heterotrikal). . Sangat jarang ada kecenderungan pasti terhadap susunan sel yang pipih atau volumetrik. Dalam koloni berfilamen, tidak ada interkoneksi plasmatik antar sel.

Mereka dapat menempel atau tidak menempel pada media, tidak bergerak atau mampu melakukan gerakan meluncur. Namun flagela dan silia tidak pernah terbentuk. Pergerakan sianofit dipengaruhi oleh pencahayaan dengan berbagai cara. Pertama, cahaya menentukan arah pergerakan. Pergerakan menuju sumber cahaya disebut “fototaksis positif”, dan arah sebaliknya disebut “fototaksis negatif”. Kedua, intensitas cahaya mengubah kecepatan gerakan - "fotokinesis". Ketiga, peningkatan atau penurunan tajam intensitas cahaya dengan cepat mengubah arah gerakan - “fotofobia”.

Sel-sel ganggang biru-hijau paling sering berbentuk bulat, berbentuk tong atau ellipsoidal, lebih jarang memanjang hingga silindris dan berbentuk gelendong, lurus atau bengkok. Terkadang selnya berbentuk buah pir. Pada individu uniseluler yang melekat, dan kadang-kadang pada sianoida uniseluler, heteropolaritas sel sering diamati. Dalam hal ini, kaki dan cakram lendir terbentuk, yang melekat pada substrat.

Individu sangat sering membentuk berbagai senyawa - koloni individu, kadang-kadang menempati ruang yang luas, dan menghasilkan sejumlah besar lendir, yang sering kali mempengaruhi bentuk dan penampilan umum koloni.

Individu Cyanophyta biasanya berukuran mikroskopis, tetapi individu kolonial di sejumlah spesies dapat berukuran sentimeter.

Pigmen utama alga biru-hijau adalah klorofil Lokalisasi pigmen fotosintesis di tilakoid tanpa adanya kloroplas; tilakoid mengandung klorofil, karotenoid (karoten, xanthophyll) dan phycobiliprotein (allophycocyanin, phycocyanin, phycoerythrin). Yang terakhir ditemukan dalam bentuk struktur khusus - phycobilisome, yang terletak di permukaan tilakoid.

Alga biru-hijau mampu melakukan berbagai jenis fotosintesis: oksigenik dan anoksigenik. Oksigen Fotosintesis adalah proses pengikatan karbon dioksida dengan menggunakan air sebagai donor elektron, disertai dengan pelepasan oksigen. Terjadi pada kondisi aerobik. Anoksigenik fotosintesis adalah proses pengikatan karbon dioksida dengan menggunakan hidrogen sulfida atau sulfida sebagai donor elektron, disertai dengan pelepasan belerang. Terjadi dalam kondisi anaerobik. Di danau hiperhalin Israel, di mana kondisi sangat anaerobik tercipta di musim dingin, penggunaan kombinasi fotosintesis oksigenik dan anoksigenik memungkinkan alga dari genus tersebut Osilatorium mendominasi danau sepanjang tahun. Dalam kondisi bebas oksigen, fotosintesis terjadi di pasir zona pasang surut laut dengan pelepasan belerang atau tiosulfat. Banyak sianofit dalam cahaya dalam kondisi anaerobik dapat mengikat karbon dioksida menggunakan hidrogen, tetapi proses ini terjadi dengan kecepatan rendah dan berhenti dengan cepat.

Alga biru-hijau memiliki beberapa jenis nutrisi:

Fotoautotrofik wajib. Mereka hanya dapat tumbuh dalam cahaya dengan sumber karbon anorganik.

Kemoheterotrofik fakultatif. Mampu tumbuh heterotrofik dalam gelap menggunakan bahan organik, dan tumbuh fototrofik dalam terang.

Fotoheterotrofik.

Senyawa organik digunakan dalam cahaya sebagai sumber karbon.

Mixotrofik. Senyawa organik digunakan sebagai sumber karbon tambahan. Mereka juga mampu melakukan fiksasi karbon dioksida autotrofik. Produk fotosintesis cyanobacteria adalah

pati sianofisin. Semua sel hidup ganggang biru-hijau mampu membelah. Pembelahan sel metazoa dan perwakilan kolonial biasanya menghasilkan pertumbuhan. Pembelahan sel dimungkinkan dalam satu, dua, tiga atau banyak bidang. Dalam bentuk multiseluler, selama pembelahan memanjang, bentuk berserabut muncul di satu bidang, bentuk pipih di dua bidang, dan bentuk kubik di tiga bidang. Ketika individu bersel tunggal membelah, reproduksi terjadi pada waktu yang bersamaan. Sianofita bersel tunggal berkembang biak dengan pembelahan yang sama, atau lebih jarang tidak sama. Dalam hal ini, lapisan dalam membran sel tumbuh di dalam sel. Dalam beberapa kasus, beberapa divisi konten diamati. Mitosis dan meiosis tidak ada. Reproduksi individu bersifat vegetatif, lebih jarang aseksual. Sejumlah perwakilan cyanobacteria membentuk spora istirahat (akinetes) . Tidak ada proses seksual yang khas.

Perbanyakan secara vegetatif dalam bentuk coccoid, hal ini dilakukan dengan pembelahan sel sederhana menjadi dua ke semua arah yang memungkinkan, tergantung pada pengaruh acak lingkungan. Akibatnya, terbentuklah dua bagian yang setara, tetapi tidak setara, sehingga menimbulkan dua organisme baru. Pembelahan sel menjadi dua terjadi pada satu atau lebih bidang. Dalam kasus terakhir, koloni paling sering terbentuk.

Pembelahan sel ganda terjadi ketika pembelahan sel dan wilayah intinya tidak konsisten. Akibat peningkatan pembelahan “inti”, sel menjadi berinti banyak, kemudian area protoplasma di sekitar “inti” diisolasi dan banyak sel embrio terisolasi terbentuk. Faktor utama yang menyebabkan pembelahan sel cyanobacteria yang berulang dan banyak adalah nutrisi berlebih yang menyebabkan pertumbuhan hipertrofi, serta perubahan kondisi fisikokimia keberadaannya. Pertumbuhan hipertrofi menyebabkan keterlambatan pematangan sel, dan kemudian pembelahan berulang atau berulang.

Salah satu cara perbanyakan vegetatif sianofit adalah dengan fragmentasi (disintegrasi) thallinya. Penyebab fragmentasi mungkin karena faktor mekanis, kematian beberapa sel, atau terganggunya hubungan erat yang terjalin di antara sel-sel tersebut. Pada ganggang biru-hijau hormogonium, fragmentasi terjadi dengan hancurnya benang pada hormogonium akibat matinya beberapa sel trikoma - nekroid. Setiap hormogonium terdiri dari 2-3 sel atau lebih, yang dengan bantuan lendir yang dikeluarkannya, keluar dari mukosa vagina dan, membuat gerakan berosilasi, bergerak di dalam air atau sepanjang substrat. Setiap hormogonium dapat memunculkan individu baru. Jika sekelompok sel yang mirip dengan hormogonium ditutupi dengan membran tebal, maka disebut hormocyst. Ia melakukan fungsi reproduksi dan mentolerir kondisi buruk. Pada beberapa spesies, fragmen bersel tunggal yang disebut gonidia, cocci atau planococci terpisah dari thallus. Gonidia mempertahankan selaput lendir; kokus dan planokokus tidak memiliki selaput yang berbeda. Seperti hormogonia, mereka mampu melakukan gerakan aktif.

Reproduksi aseksual dilakukan dengan menggunakan sel khusus yang tidak memiliki membran menebal: “eksospora” dan “endospora”. Eksospora dibentuk oleh pembelahan sel yang tidak merata, ketika sel yang lebih kecil bertunas dari sel induk.

Ketika terjadi kondisi yang tidak menguntungkan (pengeringan, dingin, kekurangan nutrisi), cyanobacteria terbentuk serupa. Spora istirahat yang besar, berdinding tebal, berisi produk cadangan, berfungsi untuk bertahan dalam kondisi yang tidak menguntungkan ini. Akinetes dapat bertahan selama beberapa dekade, misalnya di sedimen danau tanpa adanya oksigen.

Taksonomi

Semua bentuk modern dari divisi Cyanophuta dapat dikelompokkan menjadi satu, dua atau tiga kelas. Jika kita menerima gagasan tentang 3 jalur utama perkembangan evolusi ganggang biru-hijau dari bentuk uniseluler coccoid asli, maka kita dapat setuju dengan identifikasi tiga kelas dalam Cyanophyta: Chroococcophyceae - ganggang chroococcal, Chamaesiphonophyceae - ganggang chamesiphon dan Hormogoniophyceae - alga hormogonian.

Kelas Hormogoniaceae–Hormogoniophyceae

(Ordo Oscillatoryaceae, Nostocaceae, Stigonemus -

Osilator, Nostokal, Stigonematales)

Spesies ini dicirikan oleh bentuk trikal dari struktur tubuh individu, serta kemampuan untuk membentuk hormogoni, yaitu. potongan benang khusus yang mampu melakukan gerakan sukarela aktif dan berkecambah menjadi individu baru. Individu bersifat multiseluler, "sederhana" atau kolonial (dengan sianoida multiseluler). Thread bisa bercabang atau tidak bercabang, percabangan bisa nyata atau salah. Pada percabangan sejati terjadi percabangan trikoma. Dengan percabangan palsu, hanya vagina yang bercabang. Trikoma dapat berupa baris tunggal atau baris ganda, tidak bercabang atau bercabang, homositik atau heterositik. Trikoma homosit terdiri dari sel-sel serupa yang tidak berbeda bentuk dan fungsinya. Trikoma heterosit terdiri dari sel-sel yang bentuk, fungsi dan letaknya tidak sama. Sel yang penampakannya mirip dengan sel trikoma homositik disebut vegetatif; sangat berbeda dari mereka - istimewa. Yang terakhir termasuk heterokista dan akinet.

Siklus perkembangan seringkali rumit, di mana sejumlah tahapan morfologis berbeda diamati. Selain itu, alga hormogonium dicirikan oleh perkembangan multivariat.

Marga Osilatorium(Gbr. 13, A). Tidak ada diferensiasi sel menurut bentuk, fungsi dan lokalisasinya. Benangnya tidak bercabang, uniseriat, homositik. Vagina tidak ada atau ada.

Beras. 13. Keanekaragaman morfologi alga biru-hijau (menurut:): A – Osilatorium; B - Nostok; DI DALAM - Anabena; G - Lingbia; D - Rivularia; E – Gleocapsa; DAN - Chroococcus: 1 – pandangan umum, 2 – pandangan perbesaran rendah, 4 – heterokista

Marga Nostok(Gbr. 13, B). Sel dibedakan berdasarkan bentuk dan fungsinya. Organisme kolonial yang eksklusif, dengan lendir yang berkembang dengan baik yang mempengaruhi bentuk koloni. Trikoma bersifat heterositik, uniseriat, tidak bercabang, dengan atau tanpa selubung.

Marga Rivularia(Gbr. 13, D). thallus berupa filamen tidak bercabang atau bercabang, dengan atau tanpa selubung. Individu bersifat soliter atau membentuk senyawa. trikoma bersifat heterositik, kematangannya asimetris, meruncing dari pangkal ke puncak, seringkali berakhir pada rambut yang terdiri dari sel-sel bervakuola.

Marga Stigonema(Gbr. 14, A). Sel dibedakan berdasarkan bentuk dan fungsinya. Spesies dalam genus dicirikan oleh percabangan lateral yang sebenarnya. Trikoma bersifat heterositik, uniseriat atau multiseriat, membentuk pleksus dan ikatan. Benang dengan selubung atau, lebih jarang, tanpa selubung. Tidak ada dimorfisme cabang yang jelas. Benang utama biasanya menjalar. Di bagian filamen yang lama, sel-sel sering kali berada dalam keadaan gleokapsoid: mereka bersatu dalam kelompok dan dikelilingi oleh selaput lendir yang sudah berkembang.

Beras. 14. Alga biru-hijau Stygonema (menurut: R.E. Lee, 1999; M.M. Gollerbach dkk., 1953): A – Stigonema; B – Mastigocladus: 1 – heterokista, 2 – selubung

Marga Mastigocladus(Gbr. 14, B). Thallus memiliki percabangan yang kompleks dan bersifat heterositik. Percabangan benar dan salah. Sel-sel filamen utama kurang lebih berbentuk bola, sel-sel cabang memanjang dan silindris. Selubung benangnya sempit, kuat atau berlendir. Heterokista bersifat kabisat, tidak ada spora yang diketahui. Spesies dari genus tersebar luas di mata air panas.

Kelas Chroococcus –Chroococcophyceae

Memesan– Chroococcales

Mereka muncul sebagai individu “sederhana” bersel tunggal atau lebih sering membentuk koloni lendir. Ketika sel membelah dalam dua bidang, koloni pipih satu lapis muncul. Pembagian menjadi tiga bidang mengarah pada pembentukan koloni berbentuk kubus. Ketika sel membelah di banyak bidang, sel-sel tersusun secara acak di seluruh ketebalan lendir, dan bentuk koloni bervariasi. Lendir kolonial menggabungkan koloni sianoida sederhana dan kompleks. Lendir dapat bersifat homogen atau berdiferensiasi, berupa lepuh-lepuh mukosa yang saling bersisip satu sama lain (genus Gleocapsa) atau tabung dan tali pusat (lahir Voronikhinia, Gomphosfer). Lendir bisa tidak berwarna atau berwarna biru kehijauan, keabu-abuan, zaitun, coklat, kemerahan, ungu, dan hitam.

Sel-selnya sebagian besar berbentuk bola atau ellipsoidal, lebih jarang memanjang, kadang-kadang bengkok, silindris atau berbentuk gelendong, pada beberapa spesies berbentuk bulat telur, berbentuk buah pir atau berbentuk hati. Alga chroococcal dicirikan oleh reproduksi vegetatif. Individu bersel tunggal membelah menjadi dua dalam satu, dua, tiga atau banyak bidang. Individu kolonial berkembang biak dengan membagi koloni dan membentuk koloni endogen. Paling sering, reproduksi terjadi dengan membagi koloni. Dalam metode ini, terjadi fragmentasi koloni, atau pemecahannya menjadi beberapa bagian, atau pengikatan kembali koloni induk; dan pertunasan koloni, yaitu terbentuknya tonjolan-tonjolan pada koloni induk yang akhirnya terpisah darinya. Individu kolonial juga berkembang biak menggunakan sel vegetatif dan spora biasa.

Marga Gleocapsa membentuk koloni “sederhana” atau kompleks (Gbr. 13, D). Sel berbentuk bulat, ellipsoidal, silindris. Setiap sel ditutupi dengan selubung lendir. Selama pembelahan, dinding sel induk dipertahankan. Koloni berbentuk bulat atau kubik, terdiri dari gelembung-gelembung lendir yang tersusun berurutan satu sama lain.

Marga Mikrokistik - koloni berbentuk bulat atau tidak beraturan, sel-sel bulat terbenam dalam lendir dan dapat membelah ke segala arah (Gbr. 15). Sel dari banyak spesies mengandung vakuola gas. Genus ini tersebar luas di plankton air tawar. Berkembang secara massal, dapat menyebabkan munculnya alga di air. Beberapa spesies beracun.

Beras. 15. Ganggang biru-hijau krookokus Mikrokistik(setelah: M.M. Gollerbach dkk., 1953)

Kelas Chamesiphonaceae -Chamaesiphonophyceae

(Pesan Pleurocaps -Pleurocapsales)

Uniseluler, sering berdiferensiasi menjadi dasar dan puncak, dan kolonial (dengan sianoida uniseluler), biasanya melekat pada substrat, individu. Pembentukan endospora (beosit) merupakan ciri khasnya. Sel-sel dengan berbagai bentuk, seringkali dengan selaput lendir yang jelas, tidak berwarna atau berwarna kekuningan atau coklat. Pembelahan sel terjadi pada satu, dua atau tiga bidang. Sel-sel dalam koloni seringkali sangat padat dan membentuk parenkim palsu, kadang-kadang tersusun dalam beberapa lapisan. Banyak spesies yang dicirikan oleh pembentukan barisan sel yang relatif jelas menyerupai benang. Tetapi tidak ada hubungan plasma antara sel-sel “benang” tersebut. “Benang” tersebut merayap di sepanjang substrat, masuk lebih dalam atau naik ke atasnya, dan benang sering kali bercabang.

Endospora (beosit) muncul di dalam sel induk (sporangium), serupa atau berbeda ukuran dan bentuknya dari sel biasa. Beosit dilepaskan dengan cara pecah, menjilati cangkang sporangium, atau dengan membuang sebagian dinding sporangium sebagai penutup; seluruh isi sporangium atau hanya sebagian saja yang digunakan untuk pembentukannya.

Marga Dermokarpa. Individu bersel tunggal, berdiferensiasi menjadi dasar dan puncak, melekat pada substrat. Mereka biasanya hidup sendiri, dalam kelompok kecil. Mereka biasanya berkembang biak dengan beosit.

Beras. 16. Ganggang biru-hijau Chamesiphon Dermokarpa(setelah: M.M. Gollerbach dkk., 1953)

Ekologi dan signifikansi

Ganggang biru-hijau ada dimana-mana. Mereka dapat ditemukan baik di sumber air panas dan sumur artesis, dan di permukaan salju dan batuan basah, di permukaan dan di ketebalan tanah, dalam simbiosis dengan organisme lain: protozoa, jamur, spons laut, echiurids, lumut, pakis , gymnospermae. Spesies biru-hijau umum ditemukan di plankton dan benthos di perairan tawar yang tergenang dan mengalir perlahan, di perairan payau dan asin. Mereka - komponen penting fitoplankton laut. Ganggang biru-hijau memainkan peran penting dalam ekosistem lautan, di mana sebagian besar produksi fotosintesis berasal dari picoplankton. Pikoplankton terutama terdiri dari sianofit kokoid bersel tunggal. Diperkirakan 20% produksi fotosintesis lautan berasal dari ganggang biru-hijau planktonik. Bentos mengandung bentuk epifit, epilitik dan endolitik. Cyanobacteria biasanya memiliki organ perlekatan khusus berupa telapak kaki, kaki, dan tali mukosa. Spesies ganggang biru-hijau yang menempel pada objek bawah air melalui lendir juga melimpah.

Cyanobacteria adalah penghuni khas perairan panas. Mereka bervegetasi pada suhu 35–52°C, dan dalam beberapa kasus hingga 84°C dan lebih tinggi, seringkali dengan kandungan garam mineral atau zat organik yang tinggi (air limbah panas yang sangat tercemar dari pabrik, pabrik, pembangkit listrik, atau pembangkit listrik tenaga nuklir) .

Dasar reservoir hiperhalin kadang-kadang seluruhnya ditutupi oleh ganggang biru-hijau, di antaranya spesies dari genera tersebut mendominasi Phormidium, Oscillatoria, Spirulina dll. Alga biru-hijau hidup di kulit pohon (spesies genera Synechococcus, Afanotheke, Nostoc). Mereka sering epifit pada lumut, di mana, misalnya, kita dapat mengamati jumbai spesies genus yang berwarna biru kehitaman. Skizotrix.

Perwakilan Cyanophyta adalah yang paling umum di antara alga yang hidup di permukaan batuan terbuka. Cyanophytes dan bakteri yang menyertainya membentuk “mountain tan” (lapisan batuan dan kerak) pada batuan kristal di berbagai pegunungan. Pertumbuhan alga sangat melimpah di permukaan batuan basah. Mereka membentuk film dan pertumbuhan berbagai warna. Biasanya, spesies yang memiliki selaput lendir tebal tinggal di sini. Pertumbuhannya memiliki warna yang berbeda-beda: hijau cerah, emas, coklat, oker, ungu atau biru tua-hijau, coklat, hampir hitam, tergantung spesies yang membentuknya. Jenis genera yang menjadi ciri khas batuan beririgasi adalah: Gleocapsa, Gleoteke, Hamesiphon, Calothrix, Tolipothrix, Scytonema.

Perwakilan Cyanophyta merupakan sebagian besar alga tanah. Mereka hidup di lapisan dalam dan permukaan tanah serta tahan terhadap radiasi ultraviolet dan radioaktif. Di tanah zona stepa Nostoc vulgare membentuk lapisan tebal berwarna hijau tua atau, pada musim kemarau, kerak hitam pekat di permukaan. Perkembangan mikroalga yang masif menyebabkan penghijauan pada lereng jurang, pinggir jalan, dan tanah subur.

Ganggang biru-hijau merupakan komponen thallus dari banyak lumut kerak dan hidup berdampingan dengan tumbuhan tingkat tinggi, misalnya pakis air Azolla dan lain-lain. Bagaimana simbion mereka melindungi pasangannya dari intensitas cahaya yang tinggi, memberinya zat organik, dan menyediakan senyawa nitrogen. Pada saat yang sama, mereka menerima perlindungan dari faktor eksternal yang merugikan dari inangnya, serta zat organik yang diperlukan untuk pertumbuhan. Hanya beberapa asosiasi simbiosis sianofit dengan berbagai organisme yang bersifat wajib. Kebanyakan sianofit mampu tumbuh secara mandiri, meskipun lebih buruk dibandingkan secara simbiosis. Mereka membentuk dua jenis asosiasi dengan organisme lain - ekstraseluler: dengan jamur dan intraseluler: dengan spons, diatom, dll.

Ganggang biru-hijau adalah salah satu organisme paling purba; sisa-sisa fosil dan produk limbahnya ditemukan di bebatuan yang terbentuk 3–3,5 miliar tahun lalu, pada era Archean. Ekosistem pertama di Bumi (Prakambrium) diyakini hanya terdiri dari organisme prokariotik, termasuk cyanobacteria. Perkembangan intensif sianofit sangat penting bagi perkembangan kehidupan di Bumi, dan bukan hanya karena akumulasi bahan organik, tetapi juga karena pengayaan atmosfer primer dengan oksigen. Ganggang biru-hijau juga memainkan peran penting dalam hal ini menciptakan batuan kapur.

Fiksasi nitrogen. Atmosfer bumi terdiri dari 78% nitrogen, tetapi kemampuan untuk memperbaikinya hanya ditemukan pada prokariota, dan di antara alga secara eksklusif pada sianofit. Ganggang biru-hijau adalah organisme unik yang mampu mengikat karbon dioksida dan nitrogen di atmosfer. Ketika nitrogen difiksasi, amonia dan hidrogen dilepaskan. Proses ini biasanya terjadi pada sel khusus berdinding tebal dengan selubung lendir - heterokista. Kondisi dengan kandungan oksigen rendah tercipta di dalam heterokista. Fiksasi nitrogen terjadi lebih cepat pada siang hari dibandingkan pada malam hari, karena selama fotosintesis, ATP yang diperlukan untuk proses ini terbentuk - asam adenosin trifosfat. Dengan mengikat nitrogen di atmosfer, ganggang biru-hijau memperoleh nitrogen yang mereka perlukan untuk mensintesis protein dan terus tumbuh. Alga lainnya bergantung sepenuhnya pada nitrat dan amonium yang dilarutkan dalam air.

Fiksasi biologis nitrogen di atmosfer merupakan salah satu faktor penting meningkatkan kesuburan tanah. Peran utama dalam proses ini adalah milik sianofit, yang tidak memerlukan bahan organik siap pakai untuk mengasimilasi nitrogen molekuler, tetapi mereka sendiri yang membawanya ke dalam tanah. Misalnya, untuk tanah di daerah beriklim sedang, produksi tahunan ganggang biru-hijau pengikat nitrogen diperkirakan mencapai 20-577 kg/ha (berat kering). Hanya bentuk heterokista dari sianofit (spesies dari genera Nostok, Anabena, Calothrix, Tolipothrix Dan Silinderspermum).

Beberapa perwakilan ganggang biru-hijau dapat dimakan (Nostok, Spirulina). Di kolam biologis khusus, komunitas ganggang biru-hijau dan bakteri digunakan untuk menguraikan dan mendetoksifikasi herbisida. Beberapa cyanobacteria menguraikan herbisida fenilkarbamat menjadi turunan anilin dan klorin. Air limbah, yang dimurnikan menggunakan metode paling canggih, masih tetap beracun bagi organisme akuatik. Hanya komunitas algobakteri, yang digunakan untuk pengolahan air limbah tersier, yang memungkinkan diperolehnya air yang memenuhi "Air Minum" GOST.

Air "mekar". Yang kami maksud dengan “mekarnya” air adalah perkembangan intensif alga di kolom air, yang menghasilkan warna yang berbeda-beda, tergantung pada warna dan jumlah organisme yang menyebabkan “mekarnya”. Perkembangan besar-besaran alga hingga “mekarnya” air difasilitasi oleh peningkatan eutrofikasi badan air, yang terjadi baik di bawah pengaruh faktor alam (selama ribuan dan puluhan ribu tahun), dan dalam jangka waktu yang lama. sebagian besar di bawah pengaruh faktor antropogenik (selama bertahun-tahun, puluhan tahun). “Mekar” air diamati baik di perairan kontinental (segar, payau dan asin), dan di laut dan samudera (terutama di wilayah pesisir). Laut Merah mendapatkan namanya karena banyaknya perkembangan ganggang biru-hijau di dalamnya. Osilatoria eritraea. Perairan tawar berbentuk genangan air di Eropa Tengah sering kali berwarna merah Haematococcus pluvialis. Dari badan air tawar, sungai besar dataran rendah dan waduknya, serta kolam untuk berbagai keperluan, danau, dan kolam pendingin paling rentan terhadap pembungaan.

Vegetasi cyanophytes yang moderat memiliki efek positif pada ekosistem reservoir. Dengan peningkatan biomassa alga yang signifikan (hingga 500 g/m3 ke atas), polusi biologis mulai muncul, akibatnya kualitas air menurun secara signifikan. Secara khusus, warna, pH, perubahan viskositas, transparansi menurun, dan komposisi spektral radiasi matahari yang menembus kolom air berubah sebagai akibat dari hamburan dan penyerapan sinar cahaya oleh alga. Senyawa beracun dan sejumlah besar zat organik muncul di air, menjadi tempat berkembang biaknya bakteri, termasuk bakteri patogen. Air biasanya mengeluarkan bau apek dan tidak sedap. Terjadi hipoksia, atau kekurangan oksigen terlarut; itu dihabiskan untuk respirasi alga dan penguraian bahan organik mati. Hipoksia menyebabkan kematian organisme akuatik di musim panas dan memperlambat proses pemurnian diri dan mineralisasi bahan organik.

Di antara sianofit terdapat spesies patogen (sekitar 30) yang menyebabkan penyakit dan kematian karang ketika air mekar; penyakit hewan peliharaan dan manusia, kematian massal organisme akuatik, unggas air, dan hewan peliharaan, terutama pada bulan-bulan musim panas. Keracunan pada manusia jauh lebih jarang terjadi. Anak-anak dan penderita penyakit hati dan ginjal adalah kelompok yang paling berisiko. Berdasarkan cara kerjanya, racun sianobakteri dibagi menjadi 4 kelompok: hepatotoksin, neurotoksin, sitotoksin, dan dermatotoksin. Mereka menyebabkan keracunan makanan, alergi, konjungtivitis, kerusakan pada sistem saraf pusat, dll. Dalam aksinya, sianotoksin beberapa kali lebih unggul dari racun seperti curare dan botulin. Mencegah kebersihan badan air berarti mencegah penumpukan alga di dekat saluran masuk air dan tempat peristirahatan atau tempat minum hewan peliharaan.

"Reaktor surya" dan ganggang. Baru-baru ini, umat manusia menghadapi masalah akut dalam penggunaan sumber daya energi alam secara rasional dan pencarian sumber energi yang tidak konvensional. Sumber-sumber tersebut termasuk energi matahari yang dilestarikan dalam biomassa tanaman (biopreservasi energi matahari). Berbeda dengan energi nuklir, sumber energi ini benar-benar aman; penggunaannya tidak mengganggu keseimbangan ekologi dan tidak menyebabkan pencemaran radioaktif atau termal terhadap lingkungan.

Yang paling menjanjikan adalah penggunaan ganggang biru-hijau untuk menghasilkan biofuel melalui metanisasi biomassa alga yang tumbuh di air limbah. Instalasi untuk memproduksi metana dari alga telah dibuat di Amerika Serikat dan Jepang. Produktivitasnya masing-masing sebesar 50 dan 80 t/ha (massa kering) per tahun, dan 50-60 t biomassa alga kering dapat menyediakan 74 ribu kW/jam listrik.

Pertanyaan keamanan

Sebutkan ciri-ciri struktur sel cyanobacteria.

Pigmen dan jenis nutrisi apa yang diketahui pada sianofit?

Bagaimana cara reproduksi alga biru-hijau? Apa itu hormogonium, eksospora, akinet?

Kelompok organisme apa yang paling mirip dengan ganggang biru-hijau dan kapan mereka muncul?

Sebutkan ciri ciri dan ciri khas ganggang biru-hijau dari kelas Chroococcal.

Sebutkan ciri ciri dan ciri khas alga biru-hijau kelas Hormogonium.

Sebutkan ciri ciri dan ciri khas alga biru hijau kelas Chamesiphonaceae.

Di habitat manakah alga biru-hijau ditemukan? Arti mereka di alam.

Peran sianofit dalam fiksasi biologis nitrogen atmosfer.

Kepentingan ekonomi sianofit. Penilaian kualitas air.

Apa itu pertumbuhan alga dan sianotoksin?

Ganggang biru-hijau sebagai sumber energi non-tradisional.

1. Nutrisi autotrofik. Fotosintesis, artinya.

Nutrisi autotrofik ketika tubuh sendiri mensintesis zat organik dari zat anorganik, itu termasuk fotosintesis dan kemosintesis (pada beberapa bakteri).

Fotosintesis terjadi pada tumbuhan dan cyanobacteria. Fotosintesis adalah pembentukan zat organik dari karbon dioksida dan air, dalam cahaya, dengan pelepasan oksigen. Pada tumbuhan tingkat tinggi, fotosintesis terjadi di kloroplas - plastida berbentuk oval yang mengandung klorofil, yang menentukan warna bagian hijau tumbuhan. Pada alga, klorofil terkandung dalam kromatofor yang memiliki bentuk berbeda-beda. Ganggang coklat dan merah, yang hidup di kedalaman yang cukup dalam dimana akses terhadap sinar matahari sulit, memiliki pigmen lain.

Fotosintesis menyediakan bahan organik tidak hanya bagi tumbuhan, tetapi juga bagi hewan yang memakannya. Artinya, ini adalah sumber makanan bagi semua kehidupan di planet ini.

Oksigen yang dilepaskan selama fotosintesis memasuki atmosfer. Ozon terbentuk dari oksigen di atmosfer bagian atas. Lapisan ozon melindungi permukaan bumi dari radiasi ultraviolet yang keras, yang memungkinkan organisme hidup mencapai daratan.

Oksigen diperlukan untuk respirasi tumbuhan dan hewan. Ketika glukosa dioksidasi dengan partisipasi oksigen, mitokondria menyimpan energi hampir 20 kali lebih banyak dibandingkan jika tidak ada. Hal ini membuat penggunaan makanan jauh lebih efisien, menyebabkan tingkat metabolisme yang tinggi pada burung dan mamalia.

Semua ini memungkinkan kita untuk berbicara tentang peran fotosintesis di planet ini dan perlunya melindungi hutan, yang disebut “paru-paru planet kita.”

2. Ciri-ciri kingdom animalia. Peran hewan di alam. Di antara mikrospesimen protozoa yang sudah jadi, temukan euglena hijau. Jelaskan mengapa euglena hijau diklasifikasikan oleh ahli botani sebagai tumbuhan, dan oleh ahli zoologi sebagai hewan.

Ke dunia hewan termasuk organisme heterotrofik yang bersifat fagotrof, yaitu menyerap makanan dalam jumlah yang kurang lebih besar, “potongan”. Berbeda dengan jamur yang menyerap unsur hara dalam bentuk larutan (osmotrof).

Hewan dicirikan oleh mobilitas, meskipun beberapa coelenterates menjalani gaya hidup yang tidak banyak bergerak saat dewasa. Selain itu, sebagian besar hewan memiliki sistem saraf yang memberikan respons terhadap rangsangan. Hewan dapat berupa herbivora, karnivora (predator, pemulung) dan omnivora. Di alam, hewan merupakan konsumen, mengkonsumsi bahan organik yang sudah jadi dan secara signifikan mempercepat peredaran zat dalam ekosistem dan biosfer secara keseluruhan. Hewan membantu banyak spesies tumbuhan berkembang dengan menjadi penyerbuk, menyebarkan benih, menggemburkan tanah, dan memperkayanya dengan kotoran. Pembentukan cadangan kapur dan batu kapur kita disebabkan oleh hewan laut dengan kerangka berkapur, yang berkontribusi terhadap konsentrasi karbon dioksida yang konstan di atmosfer.

Euglena green, makhluk hidup bersel tunggal, menempati posisi perantara dalam taksonomi, memiliki ciri-ciri yang melekat pada berbagai kingdom. Ia memiliki kloroplas dan memakan cahaya melalui fotosintesis. Jika ada zat organik terlarut di dalam air, terutama di malam hari, ia menyerapnya, beralih ke nutrisi heterotrofik. Kehadiran flagel memberikan mobilitas, yang juga membuatnya mirip dengan binatang.

3. Jelaskan makna biologis dari refleks yang tidak terkondisi dan terkondisi. Gambarlah diagram busur refleks (refleks tak terkondisi) dan jelaskan bagian-bagiannya. Berikan contoh refleks manusia yang tidak terkondisi.

Doktrin refleks terkait dengan karya ahli fisiologi Rusia Ivan Mikhailovich Sechenov.

Refleks adalah respons tubuh terhadap rangsangan yang dilakukan dengan partisipasi sistem saraf. Refleks tidak terkondisi - bawaan dan terkondisi - diperoleh selama hidup.

Refleks tanpa syarat menjamin kelangsungan hidup organisme dan spesies dalam kondisi lingkungan yang konstan dan pada tahap awal kehidupan. Ini termasuk pelindung (berkedip ketika setitik masuk ke mata), indikatif (mempelajari dunia sekitar), nutrisi (mengisap anak, produksi air liur). Naluri juga bersifat bawaan; kadang-kadang dianggap sebagai rangkaian refleks yang kompleks dan tidak terkondisi. Naluri yang paling penting adalah prokreasi.

Refleks terkondisi digunakan untuk beradaptasi dengan kondisi baru. Mereka terbentuk dalam kondisi tertentu dan memberikan respon terbaik. Contoh refleks terkondisi adalah kedatangan burung ke tempat makan yang sudah dikenalnya, pengenalan apa yang bisa dimakan dan tidak bisa dimakan (awalnya anak ayam mematuk apa saja), dan mengajarkan perintah pada anjing.

Busur refleks dari refleks lutut tanpa syarat meliputi: reseptor - ujung neuron sensitif, jalur saraf di mana sinyal ditransmisikan ke sistem saraf pusat - neuron sensorik yang mengirimkan sinyal ke sumsum tulang belakang, neuron eksekutif di akar anterior sumsum tulang belakang, yang mengirimkan perintah respons, organ yang menghasilkan respons, adalah otot.

Kebanyakan busur refleks lainnya menyertakan interneuron tambahan.

Fotosintesis mendasari semua kehidupan di planet kita. Proses ini, yang terjadi pada tumbuhan darat, alga, dan berbagai jenis bakteri, menentukan keberadaan hampir semua bentuk kehidupan di Bumi, mengubah aliran sinar matahari menjadi energi ikatan kimia, yang kemudian disalurkan selangkah demi selangkah ke berbagai tingkatan. rantai makanan.

Kemungkinan besar, proses yang sama pada suatu waktu menandai awal dari peningkatan tajam tekanan parsial oksigen di atmosfer bumi dan penurunan proporsi karbon dioksida, yang pada akhirnya menyebabkan berkembangnya banyak organisme kompleks. Dan hingga saat ini, menurut banyak ilmuwan, hanya fotosintesis yang mampu menahan serangan CO 2 yang cepat ke udara akibat pembakaran jutaan ton berbagai jenis bahan bakar hidrokarbon setiap hari oleh manusia.

Penemuan baru para ilmuwan Amerika memaksa kita untuk melihat kembali proses fotosintesis

Selama fotosintesis “normal”, gas penting ini diproduksi sebagai “produk sampingan”. Dalam mode normal, “pabrik” fotosintesis diperlukan untuk mengikat CO 2 dan menghasilkan karbohidrat, yang selanjutnya bertindak sebagai sumber energi dalam banyak proses intraseluler. Energi cahaya di “pabrik” ini digunakan untuk menguraikan molekul air, di mana elektron yang diperlukan untuk mengikat karbon dioksida dan karbohidrat dilepaskan. Selama dekomposisi ini, oksigen O 2 juga dilepaskan.

Dalam proses yang baru ditemukan, hanya sebagian kecil elektron yang dilepaskan selama penguraian air yang digunakan untuk mengasimilasi karbon dioksida. Bagian terbesarnya selama proses sebaliknya digunakan untuk pembentukan molekul air dari oksigen yang “baru dilepaskan”. Dalam hal ini, energi yang diubah selama proses fotosintesis yang baru ditemukan tidak disimpan dalam bentuk karbohidrat, tetapi langsung disuplai ke konsumen energi vital intraseluler. Namun mekanisme detail proses ini masih menjadi misteri.

Dari luar nampaknya modifikasi proses fotosintesis seperti itu hanya membuang-buang waktu dan tenaga Matahari. Sulit dipercaya bahwa di alam yang hidup, di mana selama miliaran tahun percobaan dan kesalahan evolusi, setiap detail kecil ternyata sangat efisien, proses dengan efisiensi rendah bisa saja terjadi.

Namun demikian, opsi ini memungkinkan Anda melindungi peralatan fotosintesis yang kompleks dan rapuh dari paparan sinar matahari yang berlebihan.

Faktanya adalah proses fotosintesis pada bakteri tidak bisa dihentikan begitu saja tanpa adanya bahan-bahan yang diperlukan di lingkungan. Selama mikroorganisme terkena radiasi matahari, mereka dipaksa untuk mengubah energi cahaya menjadi energi ikatan kimia. Dengan tidak adanya komponen yang diperlukan, fotosintesis dapat menyebabkan pembentukan radikal bebas yang merusak seluruh sel, dan oleh karena itu cyanobacteria tidak dapat melakukannya tanpa opsi cadangan untuk mengubah energi foton dari air menjadi air.

Efek dari berkurangnya konversi CO2 menjadi karbohidrat dan berkurangnya pelepasan oksigen molekuler telah diamati dalam serangkaian penelitian terbaru pada kondisi alam lautan Atlantik dan Pasifik. Ternyata, rendahnya tingkat nutrisi dan ion besi terjadi di hampir separuh wilayah perairan mereka. Karena itu,

Sekitar setengah energi sinar matahari yang mencapai penghuni perairan ini diubah dengan melewati mekanisme biasa yaitu menyerap karbon dioksida dan melepaskan oksigen.

Artinya, kontribusi autotrof laut terhadap proses penyerapan CO2 sebelumnya terlalu dilebih-lebihkan.

Joe Bury, salah satu spesialis di Departemen Ekologi Global di Carnegie Institution, mengatakan penemuan baru ini akan secara signifikan mengubah pemahaman kita tentang proses pengolahan energi matahari dalam sel mikroorganisme laut. Menurutnya, para ilmuwan belum mengungkap mekanisme proses baru tersebut, namun keberadaannya kini akan memaksa kita untuk melihat secara berbeda perkiraan modern mengenai skala penyerapan fotosintesis CO 2 di perairan dunia.