Решебник по биологии 7 класс Суматохин. Углубленный §8

Археи

Вопрос в начале параграфа

Почему учёные выделяют три домена в современной системе живых организмов?

Учёные выделяют три домена (Археи, Бактерии, Эукариоты) в современной системе живых организмов на основании фундаментальных различий в химическом составе, строении рибосомальной и транспортной РНК и эволюционном происхождении, которые были установлены молекулярно-генетическими методами.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Стр. 43

Вопросы

1. В связи с чем археи наименее изучены?

Археи наименее изучены в связи с тем, что учёные не смогли вырастить чистые культуры большинства их представителей в лабораторных условиях для подробного исследования.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. Где могут жить археи?

Археи могут жить повсеместно, включая экстремальные условия: вулканические и термальные горячие источники, насыщенные солевые растворы (солончаки), кислые и щелочные среды, а также в кишечнике травоядных животных.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

3. Какова особенность клеточной стенки архебактерий?

Особенность клеточной стенки архей в том, что она не содержит пептидогликан, который является основным компонентом клеточной стенки бактерий. Клеточная стенка архей состоит из псевдомуреина или других белковых и полисахаридных соединений, что делает её уникальной.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

4. Как передвигаются архебактерии?

Археи передвигаются с помощью археллумов (длинных белковых нитей), вращение которых по часовой стрелке обеспечивает движение вперёд, а вращение против часовой стрелки — движение назад.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

5. Где наиболее распространены археи?

Наиболее распространены археи в экстремальных условиях (термальные источники, солевые растворы), а также в почвах, океанах и кишечнике животных.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

6. Как можно использовать метанобразующие археи?

Метанобразующие археи можно использовать для производства биогаза (топлива) и для очистки сточных вод.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Задания

7. Выделите преимущества и недостатки однослойной плазматической мембраны.

Преимущества однослойной плазматической мембраны архей:

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

• Повышенная жёсткость и стабильность, что позволяет археям выживать в экстремальных условиях (например, при высокой температуре и кислотности).

  Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

• Обеспечивает меньшую проницаемость для некоторых веществ.

  Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Недостатки однослойной плазматической мембраны:

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

• Затруднено активное транспортирование некоторых веществ через мембрану.

  Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

8. Выделите отличительные особенности архей в сравнении с бактериями.

Отличительные особенности архей в сравнении с бактериями:

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

9. Попробуйте дать определение термина «термоацидофиллы». Приведите примеры организмов, которые можно отнести к термоацидофиллам.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Термоацидофиллы — это организмы, которые способны жить и активно размножаться в экстремально жарких (термо- ≥ +45°С) и кислых (ацидо- ≤ pH 3) условиях среды.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Примеры организмов: некоторые археи, выделенные из горячих вулканических источников.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

10. Спланируйте эксперимент по получению биогаза в лабораторных условиях.

Цель эксперимента: Получить биогаз (метан) в лабораторных условиях с помощью метанобразующих архей.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Материалы и оборудование: Герметичная ёмкость (биореактор), органический субстрат (навоз, пищевые отходы), чистая культура метанобразующих архей, вода, приборы для контроля температуры и pH, газоотводная трубка, прибор для измерения метана.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Ход эксперимента:

1. Подготовка среды: Поместить органический субстрат и воду в биореактор, создав анаэробные (бескислородные) условия.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. Инокуляция: Внести в ёмкость чистую культуру метанобразующих архей.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

3. Создание условий: Обеспечить оптимальную температуру (для термофильных архей это может быть +50···+60°С) и слабощелочной pH.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

4. Ферментация: Выдерживать смесь в герметичных условиях в течение нескольких дней/недель, чтобы обеспечить разложение органики и выделение биогаза.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

5. Контроль и анализ: Собрать выделяющийся газ через трубку и проанализировать его состав для подтверждения наличия метана (биогаза).

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Объясните

11. Почему археи используются для производства биогаза?

Археи используются для производства биогаза, потому что метанабразующая группа архей осуществляет биологическое образование метана (CH₄) в качестве конечного продукта своего обмена веществ при разложении органических соединений в бескислородных (анаэробных) условиях. Метан является основным компонентом биогаза.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

12. Почему археи сложно вырастить в лаборатории?

Археи сложно вырастить в лаборатории, потому что многие из них являются экстремальными организмами (экстремофилами). Для их роста требуется создание специфических, трудновоспроизводимых условий, таких как очень высокая температура, высокая солёность, анаэробная среда или определённый уровень кислотности, которые сложно точно имитировать и поддерживать вне естественной среды обитания.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

13. Почему археи выделены в отдельный домен?

Археи выделены в отдельный домен, потому что, хотя они имеют прокариотическое строение, молекулярно-генетические исследования показали, что их химический состав (строение мембраны, РНК и клеточной стенки) фундаментально отличается от состава Бактерий и Эукариот, что свидетельствует об их уникальном эволюционном происхождении.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Стр. 44

Темы для дискуссий

14. Перечислите возможные экстремальные условия, в которых могут жить археи. Почему другие организмы не могут там жить?

Возможные экстремальные условия для архей:

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

• Высокая температура (свыше +100°С) — термофилы.

  Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

• Высокая солёность (концентрация соли до 25%) — экстремальные галофилы.

  Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

• Высокая кислотность или щёлочность (низкие или высокие значения pH) — ацидофилы или алкалофилы.

  Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

• Анаэробная среда (отсутствие кислорода) — метанобразующие.

  Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Почему другие организмы не могут там жить:

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

1. Денатурация белков: В таких условиях у большинства других организмов (особенно у эукариот) происходит разрушение (денатурация) белков и ферментов.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. Разрушение мембран: Жёсткая однослойная мембрана архей устойчива к таким условиям, в то время как двуслойные мембраны бактерий и эукариот были бы разрушены высокой температурой или концентрацией солей.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

3. Отсутствие необходимых механизмов: Другие организмы не обладают специфическими механизмами метаболизма, позволяющими им использовать доступные в экстремальной среде источники энергии (например, водород и углекислый газ).

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

15. Метан — один из самых распространённых газов в земной атмосфере, вызывающих парниковый эффект, достигающий 18% от общего объёма парниковых газов. Причастны ли метанобразующие бактерии к созданию парникового эффекта?

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Да, метанобразующие археи (не бактерии) причастны к созданию парникового эффекта.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Объяснение:

1. Метанобразующие археи (группа архей, а не бактерий) в процессе своей жизнедеятельности в анаэробных условиях (болота, кишечник животных, рисовые поля) выделяют метан (CH₄) как конечный продукт.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. Метан является мощным парниковым газом.

3. Поскольку метанобразующие археи широко распространены и постоянно выделяют метан, они вносят значительный вклад в увеличение концентрации метана в атмосфере и, соответственно, в усиление парникового эффекта.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Стр. 44

Кейс. Глава 1. Бактерии и археи

1 Задание

Вопросы и задания

1. Каково происхождение азота в этих растениях?

Происхождение азота в этих растениях (бобовых) связано с симбиотическими азотфиксирующими бактериями, которые живут в клубеньках на их корнях. Бактерии фиксируют атмосферный азот и переводят его в доступные для растения азотистые соединения.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. Почему они улучшают состав почвы?

Бобовые растения улучшают состав почвы, потому что азотфиксирующие симбиотические бактерии обогащают почву азотными соединениями, которые остаются в почве после гибели и разложения корней, делая её более богатой и плодородной, особенно азотом и белками.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

3. Почему именно люпин считался наиболее удачным предшественником в севооборотах?

Люпин считался наиболее удачным предшественником в севооборотах, потому что он является бобовой культурой, которая благодаря симбиотическим бактериям накапливает в почве большое количество азота (в 2–3 раза больше, чем другие культуры), что значительно повышает плодородие для последующих культур.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2 Задание

Вопросы и задания

1. Почему сероводород не пригоден для жизни подавляющего большинства живых организмов?

Сероводород (H₂S) не пригоден для жизни подавляющего большинства живых организмов, потому что он токсичен и является сильным клеточным ядом. Он блокирует дыхательные ферменты в митохондриях, что делает невозможным клеточное дыхание (получение энергии).

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. Какие существуют версии происхождения сероводорода в Чёрном море?

Существуют следующие версии происхождения сероводорода в Чёрном море:

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

1. Биологическая версия: Сероводород образуется в результате жизнедеятельности анаэробных (бескислородных) бактерий, которые разлагают органические остатки (трупы, планктон), опускаясь на глубину.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. Геологическая версия: Сероводород образуется за счёт сероводородных месторождений в морских отложениях или за счёт выхода газа из вулканических пород.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

3. Объясните, почему сероводород не может заполнить весь объём моря.

Сероводород не может заполнить весь объём моря, потому что:

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

1. Он образуется только в анаэробных условиях на большой глубине (более 1000 м) в результате жизнедеятельности бактерий.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. В верхних, насыщенных кислородом слоях моря сероводород окисляется (разлагается) и не может подниматься выше определённого уровня.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

3. На границе кислородной и бескислородной зон обитают хемосинтезирующие бактерии, которые потребляют сероводород, используя его как источник энергии.

   Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

3 Задание

Вопросы и задания

1. Почему ассирийское войско запаниковало при виде мышей?

Ассирийское войско запаниковало при виде мышей, потому что мыши в то время могли быть разносчиками чумы — страшной и смертельной болезни. Мыши являются переносчиками блох, которые переносят возбудителя чумы (болезнетворную бактерию), вызывающую массовую гибель людей.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

2. Почему в те времена, как только люди узнавали, что где-то по соседству находят много мёртвых крыс или мышей, они сразу же начинали покидать свои жилища?

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Люди покидали свои жилища при обнаружении мёртвых крыс или мышей, потому что это было верным признаком начинающейся эпидемии чумы. Мёртвые грызуны сигнализировали о том, что блохи, жившие на них, ищут нового хозяина, что приводило к быстрому распространению болезни среди людей.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

3. Как Европа узнала о заболевании, страх перед которым заставил отступить с поля боя ассирийцев в VII в. до н. э.?

О заболевании, вероятно, чуме, Европа узнала из исторических записей и накопленных наблюдений о связи грызунов и эпидемий, хотя его бактериальная природа была доказана гораздо позже.

Сократить Перефразировать Добавить текст Вернуть оригинал

Стр. 46