巧用问题串 拆解蓝细菌

一、蓝细菌是绿色植物吗？

蓝细菌不是绿色植物，而是一种细菌．属于原核生物界，与植物界（植物）和动物界（动物）等真核生物有本质的区别．表1是蓝细菌与植物之间的一些主要区别：

二、蓝细菌是单细胞生物还是多细胞生物？

蓝细菌是单细胞生物，但它们具有形成多细胞群体或丝状体的能力．

1．单细胞形态：蓝细菌可以独立进行光合作用和呼吸作用等生命活动．

2．多细胞聚集体：蓝细菌经常聚集成团或形成丝状的链状结构，可增加光合作用效率．

3．丝状体：在某些情况下，蓝细菌细胞可以形成长丝状的集合体，称为丝状体，丝状体中的细胞通过细胞间的连接保持在一起，并通过这些连接共享资源．

4．异形胞：在一些蓝细菌的丝状体中，存在特殊类型的细胞，称为异形胞．异形胞是专门用于固氮的细胞，它们能够将大气中的氮气转化为植物可利用的形式．异形胞的形成是蓝细菌适应环境的一种重要机制．

三、蓝细菌没有叶绿体，为什么能进行光合作用？

蓝细菌没有叶绿体，但含有光合作用所需色素和酶，所以能进行光合作用．

1．色素：除叶绿素外，蓝细菌还含有其他色素，如藻蓝素和藻红素，有助于捕捉不同波长的光．

2．光合膜系统：蓝细菌的细胞内部有一种特殊的膜系统，称为类囊体，它们排列成层状．这些类囊体含有光合作用所需的色素和酶．

3．光合作用酶：蓝细菌拥有进行光合作用所需的酶，其中包括光系统Ⅰ（PSI）和光系统Ⅱ（PSII）．这些系统的作用是将光能转化为化学能，用于合成有机物质．

4．电子传递链：蓝细菌通过电子传递链来转移电子．

5．ATP和NADPH产生：这两种分子在细胞能量转换和有机分子合成中发挥着关键作用．

四、蓝细菌没有线粒体，为什么能进行呼吸作用？

蓝细菌虽然没有线粒体，但它们拥有一套能够在细胞质中进行电子传递链和能量转换的机制．

1．电子传递链（ETC）：蓝细菌含有类似于线粒体中的电子传递链的组分，这些组分分布在它们的细胞膜上．电子传递链是一系列能够传递电子的蛋白质复合体，它们利用电子从高能状态转移到低能状态的能量来泵送质子，建立跨膜的质子梯度．

2．ATP合成：蓝细菌能够通过建立电子传递链形成质子梯度，进而利用类似于线粒体中的ATP合酶的酶进行ATP的合成，在此过程中，质子梯度的作用是推动ATP合酶的运作，将ADP和无机磷酸结合生成ATP.

在有氧条件下，蓝细菌可以利用氧气作为最终的电子受体，通过呼吸链将电子传递给氧气，形成水．这个过程与线粒体中的有氧呼吸相似，在没有氧气的条件下，蓝细菌可以进行无氧呼吸，也称为发酵，在这种情况下，它们使用其他有机或无机物质作为最终电子受体，而不是氧气．

五、没有内质网和高尔基体，蓝细菌如何合成并分泌蛋白？

蓝细菌细胞内没有内质网和高尔基体，但蓝细菌仍然能够有效地合成和分泌蛋白质，其机制与真核生物有所不同．

1．核糖体：蓝细菌的蛋白质合成过程主要在细胞质内的核糖体上进行．这些核糖体与真核生物的核糖体在功能上是等同的．

2．蛋白质折叠：新产生的蛋白质会在细胞质中展开成它们的三维形态，在这个过程中，一些蛋白质可能需要依赖分子伴侣以正确地完成折叠．

3．分泌系统：蓝细菌具有不同类型的分泌系统，如Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型分泌系统，这些系统可以帮助它们将蛋白质分泌到细胞外．

Ⅰ型分泌系统：这是一种普遍存在于细菌中的分泌机制，它涉及ATPase依赖的蛋白质通道，可以将蛋白质直接从细胞质分泌到细胞外．

Ⅱ型分泌系统：这种分泌系统又称为Tat系统，它依赖于Tat蛋白质通道，可以将折叠后的蛋白质跨过细胞膜．

Ⅲ型分泌系统：这是一种更为复杂和特化的分泌机制，常见于病原细菌．它允许细菌将特定的效应蛋白直接注入宿主细胞内，影响宿主的细胞功能．

4．膜转运：对于需要嵌入细胞膜或被分泌到细胞外的蛋白质，蓝细菌可能使用膜泡运输机制，通过膜泡的形成和融合来将蛋白质转移到细胞膜或分泌出去．

5．蛋白质后修饰：虽然蓝细菌内没有高尔基体进行复杂的蛋白质后修饰，但它们仍然可以在细胞质中进行一些基本的蛋白质修饰，如磷酸化、糖基化等．

六、蓝细菌与赤潮、水华的形成有哪些关系？

赤潮是海水里的某些浮游植物、原生动物或细菌会突然大量增长或高度聚集，进而引起水体颜色的改变．水华是指在淡水体系中，藻类大量繁殖的一种状况，这通常与水体的富营养化现象有关．

蓝细菌在这两种现象中的作用：1.作为优势种群：水体富营养化条件下，蓝细菌能大量繁殖，成为水华中优势种群．2．产生毒素：某些蓝细菌种类，如微囊蓝细菌属，在繁殖过程中可能产生毒素．

七、某些蓝细菌具有固氮作用？

在蓝细菌中，异形胞是一种特殊类型的细胞，它们在细胞丝中间隔一定距离形成，并且具有固氮功能．异形胞能够将大气中的氮气（N2）转化为氨（NH3），这个过程称为生物固氮，对植物生长至关重要，因为氨是植物能够直接利用的氮形式．

与普通的蓝细菌细胞相比，异形胞具有不同的细胞壁结构，这有助于保护其中的酶免受损害，因为固氮过程需要一个严格厌氧的环境．固氮是一个能量密集的过程，异形胞依赖于周围细胞提供的营养和能量．异形胞通常位于丝状蓝细菌细胞链中的特定间隔位置，这种分布有助于固氮效率最大化．在异形胞内部，呼吸作用产生的ATP被用于固氮过程，而不用于光合作用．

蓝细菌的固氮能力使其能够与某些植物形成共生关系，如在豆科植物的根瘤中，蓝细菌将固定下来的氮提供给植物，而植物则提供给蓝细菌所需的有机碳．

建议：备考时，学生应该全面掌握蓝细菌的生物学特性，了解它们在自然界和人类社会中的重要性，并能够将这些知识点与实际问题相结合．同时，关注近年来的科研进展和热点话题，如蓝细菌在生物能源、环境治理等方面的应用，也是高考备考的重要内容．

（收稿日期：2024 -06 - 17）