Хлорелла автотроф или гетеротроф: Материал 7-го класса в таблицах. | Методическая разработка по биологии (7 класс) на тему:

Хламидомонада — особенности строения, общая характеристика, значение в биологии

Биология

12.11.21

9 мин.

Хламидомонада – это простейшая одноклеточная водоросль. Она обладает уникальной способностью передвигаться в пространстве и реагировать на свет.

Оглавление:

• Общая характеристика
• Отличие хлореллы от хламидомонады
• Строение хламидомонады
• Жизненный цикл
• Тип питания
• Половое и бесполовое размножение
• Дыхание
• Где обитает хламидомонада
• Значение в природе
• Заключение

Род хламидомонада отдельный и относится к семейству Chlamydomonadaceae. Известно более 500 видов водорослей данного рода.

Общая характеристика

Биология по современной научной классификации относит хламидомонаду к вольвоксовым одноклеточным водорослям. Она входит в отдел зеленые водоросли царства растений.

Отличается микроскопическими размерами, не превышающими в длину 44 мкм, в ширину – 28 мкм, и подвижными жгутиками. Оболочка организма гладкая, без выростов.

Строение хламидомонады типично для большинства одноклеточных. Хроматофоры отдельных видов содержат особые включения – пиреноиды.

Стигма растения восприимчива к изменениям освещенности. Организм активно движется в сторону света, необходимого для фотосинтеза.

Отличие хлореллы от хламидомонады

Сходным с Сhlamydomonas строением обладает Chlorella. Хлореллы так же обитают в пресных водах и размножаются с помощью спор.

Сравнение двух водорослей помогает лучше понять отличительные особенности хламидомонады:

• подвижность;
• наличие 2 жгутиков;
• глазок, чувствительный к свету;
• наличие сократительной вакуоли;
• зооспоры – споры со жгутиками;
• размножение половым путем при неблагоприятных условиях.

Хлорелла относится к протококковым, не наделена способностью передвигаться, размножается только при помощи автоспор.

Строение хламидомонады

Форма хламидомонады вытянутая, на картинке она напоминает грушу. На внешней удлиненной части располагаются 2 подвижных жгутика. Тело защищено специальной гладкой оболочкой из пектина. Внутри находится цитоплазма.

Значительную часть внутреннего пространства занимает чашеобразный хроматофор. Он выполняет две важные функции:

• фотосинтез;
• скопление крахмала.

Нижнюю продолговатую область занимает пиреноид в форме шара. Именно в этой части скапливаются запасы органических веществ. В окружении цитоплазмы расположен красный органоид – светочувствительный глазок. Он выполняет роль фоторецептора.

У основания жгутиков различимы 2 пульсирующие вакуоли. Они помогают удалять излишки воды.

Кратко строение хламидомонады выглядит следующим образом:

• оболочка;
• хлоропласт;
• пиреноид;
• цитоплазма;
• фоторецептор;
• ядро;
• вакуоли;
• жгутики.

Жизненный цикл

Цикл развития хламидомонады проходит по двум различным направлениям. При нормальных условиях процесс размножения протекает достаточно быстро при помощи спор.

В неблагоприятных обстоятельствах активируется половой процесс.

Тип питания

Хламидомонада одновременно и автотроф, и гетеротроф. Преимущественно она питается, как и все растения, благодаря фотосинтезу.

Дополнительные органические вещества водоросль способна поглощать извне. Для этих целей используются специальные ионные каналы, по которым поступают и выводятся определенные продукты. Захват частиц питательных веществ происходит посредством выпячивания отдельных участков тела.

Половое и бесполовое размножение

На примере хламидомонады можно рассматривать размножение большинства известных водорослей. Бесполовая схема размножения представляет простейший процесс образования зооспор.

На начальном этапе взрослый организм, готовый к размножению, прекращает движение и лишается жгутиков. Хламидомонада приобретает округлую форму. Внутри происходит деление на отдельные клетки. Возможно появление от 4 до 8 самостоятельных клеток с отдельной оболочкой и жгутиками.

Когда созревание закончено, материнская клетка теряет оболочку и выпускает маленьких хламидомонад. Через определенный промежуток времени происходит созревание водорослей. Они образуют внутри себя новые зооспоры.

Процесс полового размножения запускается в неблагоприятной окружающей среде и включает следующие этапы:

1. Образование гамет.
2. Выход гамет и образование зигот.
3. Нарастание защитной оболочки.
4. Деление зиготы при наступлении подходящих условий.
5. Образование 4 молодых самостоятельных клеток.

Дыхание

Дыхание водоросли происходит при помощи всей поверхности тела. Для дыхания использует кислород. Хламидомонада поглощает газ, растворенный в воде.

Где обитает хламидомонада

Среда обитания хламидомонады не ограничивается строгими рамками.

Она может существовать как в открытых водоемах, так и в аквариумах, и на влажных поверхностях стен. Ей не страшны низкие температуры, повышенная кислотность и жесткость воды.

Она способна сохранять жизнеспособность в самых экстремальных условиях. Хламидомонаду можно наблюдать на заснеженных поверхностях, где она окрашивает толщи льда в характерный цвет.

Значение в природе

Признаки наличия в водоеме хламидомонады – цветение. Большое количество водорослей говорит о загрязнении вод. В процессе жизнедеятельности растение очищает окружающую среду, поглощая органические вещества.

Но избыток хламидомонады в водоемах может оказаться губительным для рыб и другой растительности. Выделяя углекислый газ и повышая уровень продуктов распада, водоросль оказывает негативное влияние на окружающую среду. Значение хламидомонады в природе неоднозначно.

В научных целях ее выращивают в специальных лабораториях и используют в различных опытах и для определения токсичности водоемов.

Заключение

Хламидомонада – любопытный представитель растительного мира. Примечательна история названия данного водоросли. Сложное слово образовано из двух греческих слов «chlamydos» и «monados», что дословно переводится как «плащ» и «простая сущность».

Данное название как нельзя лучше подходит удивительной микроскопической водоросли, спрятавшей свою простую сущность под защитным плащом.

Строение и размножение хлореллы

Хлорелла — микроскопическая одноклеточная зеленая водоросль. Обитает она не только в пресной, но и в морской воде, а также в почве и на стволах деревьев. Ведет очень интенсивный фотосинтез и создает много органики. Служит источником кислорода на космических кораблях. Хлорелла может поглощать раствор органических веществ как гетеротроф при недостатке света, поэтому ее используют для очистки сточных вод.

Водоросль очень полезна, содержит до 50 процентов полноценных белков, а также жирные масла, витамины группы В, С, К. Из нее промышленным способом получают дешевый корм.

Строение

1.      Шарообразная клетка, не имеющая жгутиков и глазка.

2.      Оболочка целлюлозная, тонкая.

3.      Клетка имеет одно ядро и единственный пристеночный хлоропласт.

4.      Цитоплазма запасает крахмал и жиры.

Размножение

Популяция хлорелл увеличивается только за счет бесполого размножения, аналогичного таковому у хламидомонад. Споры хлореллы неподвижные (так называемые апланоспоры).

В таблице ниже мы проведем сравнение хламидомонады, хлореллы и хлорококка (еще один род зеленых одноклеточных водорослей) для лучшего понимания их сходства и различия.

	Хламидомонада	Хлорелла	Хлорококк
Место обитания	Исключительно пресные водоемы: реки, пруды, лужи.	Пресные и морские водоемы, почва, древесные стволы. Входит в состав лишайников.	Пресные и морские водоемы, почва, деревья, скалы. Входит в состав лишайников.
Форма	Грушевидная.	Шарообразная.	Шарообразная.
Жгутики	Имеются.	Нет.	Нет.
Светочувствительный глазок	Имеется.	Нет.	Имеется.
Пульсирующая вакуоль	Имеется (так как водоросль живет в пресной воде).	Нет.	Нет.
Споры	Подвижные зооспоры.	Неподвижные, без жгутиков (апланоспоры).	Подвижные зооспоры.
Способы размножения	Половое и бесполое.	Бесполое.	Половое и бесполое.
Питание	Авто- и гетеротрофное.	Авто- и гетеротрофное.	Автотрофное.

 

Как мы видим, хлорококк имеет сходство как с хламидомонадой, так и с хлореллой, но способен питаться только автотрофно.

Наконец, мы бегло рассмотрим еще одну зеленую водоросль — плеврококк. Это наземная шарообразная водоросль. Строение ее примитивно на фоне хламидомонады: она не имеет глазка, жгутиков, вакуоли. Обитает плеврококк на деревьях, скалах, почве. Размножается бесполо путем деления пополам.

Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда — материал для подготовки к ЕГЭ по биологии

Исследование миксотрофного, гетеротрофного и автотрофного роста Chlorella vulgaris в среде сельскохозяйственных отходов

. 2016;46(2):150-6.

дои: 10.1080/10826068.2014.995812.

М А Мохаммад Мирзайе ¹ , М Калбаси ¹ , С. М. Мусави ² , Б Гобадян ³

Принадлежности

• ¹ a Факультет химического машиностроения, Технологический университет Амиркабир, Тегеран, Иран.
• ² b Группа биотехнологии, кафедра химического машиностроения, Университет Тарбиат Модарес, Тегеран, Иран.
• ³ c Факультет инженерии биосистем, Университет Тарбиат Модарес, Тегеран, Иран.

• PMID: 25807048
• DOI: 10.1080/10826068.2014.995812

M A Мохаммад Мирзаи и др. Препарат Биохим Биотехнолог. 2016.

. 2016;46(2):150-6.

дои: 10.1080/10826068.2014.995812.

Авторы

М А Мохаммад Мирзайе ¹ , М Калбаси ¹ , С. М. Мусави ² , Б Гобадян ³

Принадлежности

• ¹ a Факультет химического машиностроения, Технологический университет Амиркабир, Тегеран, Иран.
• ² b Группа биотехнологии, кафедра химического машиностроения, Университет Тарбиат Модарес, Тегеран, Иран.
• ³ c Факультет инженерии биосистем, Университет Тарбиат Модарес, Тегеран, Иран.

• PMID: 25807048
• DOI: 10.1080/10826068.2014.995812

Абстрактный

Рост Chlorella vulgaris и продукцию ею липидов исследовали в автотрофных, гетеротрофных и миксотрофных условиях. В качестве источников углерода и азота соответственно использовались дешевая патока из сельскохозяйственных отходов и кукурузный экстракт с промышленных предприятий. Chlorella vulgaris значительно разрослась в этой среде сельскохозяйственных отходов, что привело к снижению конечной стоимости производства биодизельного топлива. Максимальная сухая масса 2,62 г л (-1) была получена при миксотрофном росте с самой высокой концентрацией липидов 0,86 г л (-1). Эти концентрации биомассы и липидов были, соответственно, на 140% и 170% выше, чем при автотрофном росте, и на 300% и 1200% выше, чем при гетеротрофном росте. При миксотрофном росте исследовали независимое или одновременное протекание автотрофного и гетеротрофного метаболизма. Отмечено, что рост микроводорослей происходил сначала гетеротрофно до минимальной концентрации субстрата с незначительной долей роста при автотрофном метаболизме, а затем клетки росли более автотрофно. Было обнаружено, что миксотрофный рост не был простой комбинацией гетеротрофного и автотрофного роста.

Ключевые слова: Сельскохозяйственная среда; хлорелла обыкновенная; среда для культивирования; содержание липидов; миксотрофный рост; пигмент фотосинтеза.

Похожие статьи

• Миксотрофное культивирование Chlorella vulgaris с использованием промышленных молочных отходов в качестве источника органического углерода.

  Абреу А.П., Фернандес Б., Висенте А.А., Тейшейра Х., Драгоне Г. Абреу А.П. и соавт. Биоресурсная технология. 2012 авг; 118: 61-6. doi: 10.1016/j.biortech.2012.05.055. Epub 2012 23 мая. Биоресурсная технология. 2012. PMID: 22705507

• Метаболическая модель в масштабе генома для зеленой водоросли Chlorella vulgaris UTEX 395 точно предсказывает фенотипы в автотрофных, гетеротрофных и миксотрофных условиях роста.

  Зунига С., Ли К.Т., Хюльсман Т., Леверинг Дж., Зелински Д.С., МакКоннелл Б.О., Лонг С.П., Кношауг Э.П., Гуарниери М.Т., Антоневич М.Р., Бетенбо М.Дж., Ценглер К. Суньига С. и соавт. Завод Физиол. 2016 сен; 172 (1): 589-602. doi: 10.1104/pp.16.00593. Epub 2016 2 июля. Завод Физиол. 2016. PMID: 27372244 Бесплатная статья ЧВК.

• Биомасса и липидная продуктивность Chlorella vulgaris в автотрофных, гетеротрофных и миксотрофных условиях роста.

  Лян Ю., Саркани Н., Цуй Ю. Лян Ю и др. Биотехнологическая лат. 2009 г., июль; 31 (7): 1043-9. doi: 10.1007/s10529-009-9975-7. Электронная книга 2009 г.27 марта. Биотехнологическая лат. 2009. PMID: 19322523

• Культивирование гетеротрофных микроводорослей для синергии производства биодизеля с очисткой отходов: прогресс и перспективы.

  Венката Мохан С., Рохит М.В., Чирандживи П., Чандра Р., Наванит Б. Венката Мохан С. и др. Биоресурсная технология. 2015 Май; 184:169-178. doi: 10.1016/j.biortech.2014.10.056. Epub 2014 1 ноября. Биоресурсная технология. 2015. PMID: 25497058 Обзор.

• Миксотрофное культивирование микроводорослей для производства биодизеля: состояние и перспективы.

  Ван Дж., Ян Х., Ван Ф. Ван Дж. и др. Заявл. Биохим Биотехнолог. 2014 г., апрель; 172(7):3307-29. doi: 10.1007/s12010-014-0729-1. Epub 2014, 15 февраля. Заявл. Биохим Биотехнолог. 2014. PMID: 24532442 Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

термины MeSH

вещества

Биомасса и липидная продуктивность Chlorella vulgaris в автотрофных, гетеротрофных и миксотрофных условиях роста

Benemann JR, Oswald WJ (1996) Системы и экономический анализ прудов с микроводорослями для преобразования CO ₂ на биомассу. Заключительный отчет, USDOE

Carvalho AP, Luis A, Meireles A, Malcata FX (2006) Реакторы с микроводорослями: обзор конструкций и характеристик закрытых систем. Biotechnol Prog 22:1490–1506

PubMed КАС Google Scholar

Chen F (1996) Культура микроводорослей с высокой плотностью клеток при гетеротрофном росте. Trends Biotechnol 14:421–426

Статья КАС Google Scholar

Chen F, Johns MR (1991) Влияние соотношения C/N и аэрации на состав жирных кислот гетеротрофной Chlorella sorokiniana . J Appl Phycol 3:203–209

Статья КАС Google Scholar

Chen F, Johns MR (1995) Стратегия культивирования гетеротрофных микроводорослей с высокой плотностью клеток с ингибирующими субстратами. J Appl Phycol 7:43–46

Статья КАС Google Scholar

Чистый Ю (2007) Биодизель из микроводорослей. Biotechnol Adv 25:294–306

Статья пабмед КАС Google Scholar

Чистый Ю (2008) Биодизель из микроводорослей превосходит биоэтанол. Trends Biotechnol 26:126–131

Статья пабмед КАС Google Scholar

Estep MF, Hoering TC (1981) Фракционирование стабильных изотопов водорода во время автотрофного и миксотрофного роста микроводорослей. Физиол растений 67:474–477

Артикул пабмед КАС Google Scholar

Flöder S, Hansen T, Ptacnik R (2006) Энергозависимая бактериофагия в Ochromonas minima — стратегия, способствующая использованию замещающих ресурсов и выживанию при недостаточном освещении. Протист 157:291–302

Статья пабмед КАС Google Scholar

Haass D, Tanner W (1974) Регуляция транспорта гексозы в Хлорелла обыкновенная . Растение Физиол 53:14–20

Статья пабмед КАС Google Scholar

Harder R, von Witsch H (1942) Bericht ueber versuche zur fettsynthese mittels autotropher mikroorganisme. Forschungsdienst Sonderheft 16: 270–275

CAS Google Scholar

Harris P, James AT (1969) Влияние низких температур на биосинтез жирных кислот в растениях. Биохимия 112:325–330

КАС Google Scholar

Hu H, Gao K (2003) Оптимизация роста и состава жирных кислот одноклеточного морского пикопланктона, Nannochloropsis sp., с обогащенными источниками углерода. Biotechnol Lett 25:421–425

Статья пабмед КАС Google Scholar

Джонсон Д.Т., Такони К.А. (2007) Избыток глицерина: варианты переработки неочищенного глицерина в результате производства биодизельного топлива с добавленной стоимостью. Экологическая программа 26: 338–348

Артикул КАС Google Scholar

Karlander EP, Krauss RW (1966) Реакция гетеротрофных культур Chlorella vulgaris beyerinck на темноту и свет. I. Изменения пигмента и рН. Растение Физиол 41:1–6

Артикул пабмед КАС Google Scholar

Komor E, Tanner W (1971) Характеристика активной транспортной системы гексозы Хлорелла обыкновенная . Biochem Biophys Acta 241:170–179

Статья пабмед КАС Google Scholar

Komor E, Tanner W (1974) Симпортная система гексоза-протон Chlorella vulgaris . Eur J Biochem 44:219–223

Статья пабмед КАС Google Scholar

Li XF, Xu H, Wu QY (2007) Крупномасштабное производство биодизеля из микроводорослей Chlorella protothecoides путем гетеротрофного культивирования в биореакторах. Biotechnol Bioeng 98:764–771

Статья пабмед КАС Google Scholar

Маргалит П.З. (1999) Производство кетокаротиноидов микроводорослями. Appl Microbiol Biotechnol 51:431–438

Статья пабмед КАС Google Scholar

Martinez F, Orus MI (1991) Взаимодействие между метаболизмом глюкозы и неорганического углерода в Chlorella vulgaris штамм UAM 1011. Физиол растений 95:1150–1155

Статья пабмед КАС Google Scholar

Miao X, Wu Q (2004) Производство бионефти с высоким выходом путем быстрого пиролиза путем метаболического контроля Chlorella protothecoides . J Biotechnol 110:85–93

Статья пабмед КАС Google Scholar

Miao XL, Wu QY (2006) Производство биодизеля из масла гетеротрофных микроводорослей. Биоресурс Техно 97:841–846

Статья пабмед КАС Google Scholar

Miao XL, Wu QY, Wu GF, Zhao NM (2003) Накопление сахарозы в клетках с делецией гена agp, подвергнутых стрессу, в мутантных делециях гена agp в цианобактериях Synechocystis sp. PCC 6803. FEMS Microbiol Lett 218:71–77

Статья пабмед КАС Google Scholar

Нараян М.С., Маной Г.П., Ватчравелу К., Бхагьялакшми Н., Махадевасвами М. (2005) Использование глицерина в качестве источника углерода для роста, производства пигмента и липидов в Спирулина платенсис . Int J Food Sci Nutr 56:521–528

Статья пабмед КАС Google Scholar

Nichols BW, James AT, Breuer J (1967) Взаимосвязи между биосинтезом жирных кислот и синтезом ациллипидов в Chlorella vulgaris . Biochem J 104:486–496

PubMed КАС Google Scholar

Патино Р. , Янссен М., Стокар У. (2007) Изучение роста микроводорослей Chlorella vulgaris с помощью фотобиокалориметрии и других оперативных и автономных методов. Biotech Bioeng 96:757–767

Статья КАС Google Scholar

Podojil M, Lívanský K, Prokeš B, Wurst M (1978) Жирные кислоты в зеленых водорослях, культивируемых в экспериментальном масштабе. Folia Microbiol 23:444–447

Статья КАС Google Scholar

Пратт Р., Джонсон Э. (1963) Производство белков и липидов штаммами Chlorella vulgaris и Chlorella pyrenoidosa . J Pharm Sci 52:979–984

Статья пабмед КАС Google Scholar

Pyle DJ, Garcia RA, Wen ZY (2008) Производство водорослей, богатых докозагексаеновой кислотой (DHA), из неочищенного глицерина, полученного из биодизельного топлива: влияние примесей на производство DHA и состав биомассы водорослей. J Agric Food Chem 56:3933–3939

Статья пабмед КАС Google Scholar

Шихан Дж., Дунахай Т., Бенеманн Дж., Ресслер П. (1998) Обзор программы Министерства энергетики США по водным видам: биодизель из водорослей. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, NREL/TP-580-24190, США

Shen Y, Yuan W, Pei Z, Mao E (2008) Культура микроводорослей Botryococcus в сточных водах животноводства. Транс АСАБЕ 51:1395–1400

Google Scholar

Таннер В. (1969 г.) Управляемое светом активное поглощение 3-о-метилглюкозы через индуцибельную систему поглощения гексозы Chlorella . Biochem Biophys Res Commun 36:278–283

Статья пабмед КАС Google Scholar

Thompson JC, He B (2006) Характеристика неочищенного глицерина при производстве биодизельного топлива из различных видов сырья. Appl Eng Agric 22: 261–265

Google Scholar

Важаппилли Р., Чен Ф. (1998a) Потенциал образования эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот микроводорослями и их гетеротрофный рост. J Am Oil Chem Soc 75:393–397

Статья КАС Google Scholar

Важаппилли Р., Чен Ф. (1998b) Потенциал гетеротрофной продукции омега-3 полиненасыщенных жирных кислот микроводорослями и водорослеподобными микроорганизмами. Бот 41 марта: 553–558

Статья КАС Google Scholar

Wen ZY, Chen F (2003) Гетеротрофное производство эйкозапентаеновой кислоты. Biotechnol Adv 21:273–294

Статья пабмед КАС Google Scholar

Wetherell DF (1958) Облигатная фототрофия в Chlamydomonas eugametos . Завод Физиол 11:260–274

Артикул Google Scholar

Xiong W, Li XF, Xiang JY, Wu QY (2008) Ферментация микроводорослей с высокой плотностью Chlorella protothecoides в биореакторе для производства микробного дизельного топлива.