Порядок проведения занятия

1. Введение – 5 минут.

2. Письменный контроль исходного уровня знаний (решение тестовых заданий) – 15 минут.

3. Собеседование по вопросам самоподготовки и коррекция знаний – 45 минут.

4. Самостоятельная работа – 110 минут.

5. Подведение итогов занятия –3 минуты.

6. Сбор отчетов (альбомов) для проверки преподавателем – 2 минуты.

Техника безопасности

При выполнении лабораторных работ необходимо неукоснительно соблюдать общепринятые правила безопасного обращения с кислотами и щелочами, лабораторной стеклянной посудой (предметными и покровными стеклами, пипетками, чашками Петри, пробирками и др.), электрооборудованием (осветителями); соблюдать осторожность при использовании открытого огня (спиртовки); не допускать пролива и возгорания легковоспламеняющихся жидкостей (этилового спирта, эфира).

1. Цели занятия

• Изучить особенности морфологического строения клеток цианобактерий в фиксированных препаратах.

• Определить подвижность фототрофов в прижизненных препаратах.

• Идентифицировать род цианобактерии по типичным морфо-физиологическим признакам.

2. Вопросы и задания для самоподготовки

1. В чем заключаются основные различия в клеточном строении прокариот и эукариот?

2. Принцип построения филогенетического древа протистов.

3. На основании каких признаков разделяют Algae и Protozoa?

4. Назовите основные группы протистов.

5. В чем заключается принцип фаготрофного питания у протистов?

6. Охарактеризуйте функции пищеварительной вакуоли у протистов.

7. Почему симбиоз протистов с фототрофными организмами является для первых основным элементом существования?

8. За счет наличия каких структур цианобактерии осуществляют движение?

9. В чем заключается морфологическое разнообразие форм у цианобактерий?

10. Каковы основные фундаментальные свойства цианобактерий, отсутствующие у остальных прокариот?

11. Назовите основные таксономические группы цианобактеий.

3. Оборудование и материалы

1. Микроскоп биологический МБР-3 или аналогичный

2. Спиртовка.

3. Чистые культуры цианобактерий.

4. Материалы (покровные и предметные стекла для микропрепаратов; пипетки, вместимостью 1,0 мл с делениями).

4. Общие сведения

К цианобактериям относится большая группа организмов, сочетающих прокариотное строение клетки со способностью осуществлять фотосинтез, сопровождающийся выделением кислорода, что свойственно разным группам водорослей и высших растений.

В руководстве по определению бактерий Берджи цианобактерии отнесены к отряду Graciliates (грамотрицательные), класс Blue-green photobacteria, порядок Cyanobacteria (цианобактерии).

Уникальность синезеленых водорослей хорошо иллюстрируется данными, представленными в таблице.

Таблица. Сравнительные признаки эубактерий и цианобактерий

Признаки	Эубактерии	Цианобактерии
1. Клеточная стенка	У некоторых отсутствует, состоит из одного и более слоев	Всегда имеется. Состоит из четырех и более слоев
а) наличие целлюлозы	-	+
б) грамотрицательная	+	Является ни типично грамположительной, ни типично грамотрицательной
в)грамположительная	+
2. Дифференцированная элементарная система ЦПМ	-	+
3. Сложность ультраструктурной организации		Превосходит бактериальную
4. Наличие жгутиков	+	-
5. Хищничество и патогенность	+	-
6. Гормогонии, гетероцисты, беоциты	-	+
7. Споры (акинеты)	Образуются внутри клетки	В спору (акинету) превращается вся клетка
8. Плазмодесмы	-	+
9. Нуклеоид	Как правило, моногеномный	Как правило, полигеномный
10. Ауксоавтотрофия	-	+
11. Состав мембранных лепидов	Насыщенные жирные кислоты	Полиненасыщенные жирные кислоты с двумя и тремя двойными связями
12.Характеристика общего метаболизма	Большинство хемоорганотрофов	Большинство фотолитотрофов (облигатные автотрофы)
13.Азотсодержащие резервные материалы	-	Цианофициновые гранулы
14. Хлорофилл «а»	-	+
15. Фикобилиновые пигменты	-	+
16. Фикобилисомы	-	+
17. Каротиноиды	Преобладают ациклические	Симметричные бициклические, сходные с эукариотными
18. Хроматическая адаптация	-	+
19. Условия протекания фотосинтеза	Анаэробные	Аэробные
20. Выделение кислорода в процессе фотосинтеза	-	+
21. Доноры водорода для фотосинтеза	Неорганические и органические восстановленные соединения	Н2О
22. Образование в фотосинтетических реакциях	НАД	НАДФН
23. Длины волн используемые в фотосинтезе	710-1100 нм	300-740 нм
24. Дыхание на свету	+	-
25. Основные способы получения энергии	Многообразны	Фотоавтотрофия
26. Наличие облигатной С- N2 автотрофии	-	+
27. Сопряженность оксигенного фотосинтеза и азотфиксации	-	+
28. Денитрификация	-	+
29. Экологический спектр фототрофов	Водные организмы, занимающие «узкие» экологические ниши	Распространены в водных и наземных экосистемах
30. Значение фотоавтотрофной продуктивности в биосфере	Ничтожно	Огромно; среди прокариот- единственные продуценты органического вещества
31. Хемосинтез	не более 1% от фотосинтеза синезеленых	-

Из представленных в таблице данных видно, что цианобактерии отличаются от бактерий по большинству основных признаков. Основные фундаментальные свойства цианобактерий, отсутствующие у остальных прокариот: 1. наличие оксигенного фотосинтеза и 2. сочетание в одной клетке анаэробного механизма азотфиксации и кислородного фотосинтеза. Сюда же следует отнести и полное отсутствие у цианобактерий жгутиков или жгутиковых стадий развития, поэтому механизм движения у них происходит по другим принципам - посредством сокращения фибрилл, расположенных между ригидным пептидогликановым слоем.

Цианобактерии- морфологически разнообразная группа грамотрицательных эубактерий, включающая одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы. У последних единицей структуры служит нить (трихом, или филамент). Нити бывают простые или ветвящиеся.

В процессе жизненного цикла некоторые цианобактерии формируют дифференцированные единичные клетки или короткие нити, служащие для размножения (баеоциты, гормогонии), выживания в неблагоприятных условиях (споры, или акинеты) или азотфиксации в аэробных условиях (гетероцисты).

Способ размножения – равновеликое бинарное деление, сопровождающееся образованием поперечной перегородки или перетяжки; неравновеликое бинарное деление (почкование); множественное деление.

Основные таксономические группы цианобактерий:

- одноклеточные формы (одиночные клетки или колонии)

Порядок Chrococcales (размножение бинарным делением в одной или более плоскостях или почкованием);

Порядок Pleurocapsales (размножение множественным делением или чередованием бинарного множественного деления);

- многоклеточные формы (нитчатые) –

Порядок Oscillatoriales (трихомы неветвящиеся, состоят из одного ряда только вегетативных клеток. Рост трихома – делением клеток только в одной плоскости);

Порядок Nostocales (в неветвящихся однорядных трихомах помимо вегетативных образуются дифференцированные клетки: гетероцисты и иногда акинеты. Рост трихома – делением клеток в одной плоскости);

Порядок Stigoneomatales (те же признаки, что и у представителей Nostocales. отличительный признак: способность вегетативных клеток трихома к делению в более чем в одной плоскости, приводящему к появлению многорядных трихомов или трихомов с истинным ветвлением).