备课素材：蓝细菌的结构特点和增殖方式--高一上学期生物人教版必修1
展开蓝细菌的结构特点和增殖方式
蓝细菌是高中生物学必修一提到的一种重要的原生物，老教材称之为蓝藻，分类学上有的归之为植物。它既不同于细菌等大多数原核生物，也不同于真核植物。
那么蓝细菌的结构特点和增殖方式是怎样的？它有哪些特殊结构？
蓝细菌的个体比细菌大，一般直径或宽度为3-10μm，最简单个体是单细胞杆状或球状，但有时连接而成丝状体，这些丝状体大量聚集在一起，可形成很大的，肉眼可以看到的群体，它们的丝状体一般是不分枝的，成直形。
人教版教材中的蓝细菌
其中，念珠蓝细菌中出现的膨大细胞叫异形胞，即在一些蓝细菌链状丝中有少数细胞形成和其它细胞不同，细胞壁加厚，折光率增加，这种异化的细胞即为异形胞。现在认为，异形胞是蓝细菌的固氮场所。
蓝细菌的结构：
无鞭毛，但是可在固体表面运动，以作避趋光运动。许多种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，保持在光线最充足的地方，以利于光合作用。光合场所位于细胞质中的光合片层，即类囊体，以平行或卷曲方式贴近地分布在细胞膜附近，光合色素和电子传递链均位于此。类囊体膜上有许多藻胆蛋白，负责将光能传递给叶绿素a。所有种类均含有叶绿素a，无叶绿素b，含数种叶黄素和胡萝卜素，还含有藻胆素(藻红素、藻蓝素等色素的总称)。
蓝细菌结构模式图
由中心质和周质组成，中心质又叫中心体，在细胞中央，含有核质，无核膜和核仁的结构，有核的功能，称为原核。周质又叫色素质，在中心质的四周，含有光合色素。如上图所示。
细胞壁含胞壁酸和二氨基庚二酸，革兰氏染色呈阴性。蓝细菌的细胞外面常有果胶类物质构成的胶质鞘膜，胶质融合在一起，形成一个较大的胶团，呈球状或块状。具体可以参考文章后的链接。
与其它原核生物相比，蓝细菌在化学组成上最独特之处是含有由二个或多个双键组成的不饱和脂肪酸，而细菌含饱和脂肪酸和单一不饱和脂肪酸(一个双键)。
蓝细菌的增殖：
蓝细菌通过无性方式繁殖。单细胞类群以裂殖方式繁殖,包括二分裂或多分裂。丝状体类群可通过单平面或多平面的裂殖方式加长丝状体,还常通过链丝段繁殖。少数类群以内孢子方式繁殖。在干燥、低温和长期黑暗等条件下,可形成休眠状态的静息孢子,在适宜条件下可继续生长。
蓝细菌的特殊结构：
特殊结构除了前面提到的异形胞以外，还有静息孢子和内孢子。
静息孢子长在细胞链中间或末端的形大、色深、壁厚的休眠细胞，富含贮藏物，能抵御干旱等不良环境。
内孢子：少数种类能在细胞内形成许多球形或三角形的内孢子，待成熟后可释放，具有繁殖作用。
例、图1和图2分别是蓝细菌（蓝藻）、玉米两种生物光合作用部分过程示意图。Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶，也能催化O2与五碳糖（C5）结合，形成C3和C2，导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco 的同一活性位点，因此提高CO2浓度可以提高光合效率。图1中位于光合片层内的羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。回答下列问题：
（1）与玉米相比，蓝细菌在细胞结构上的主要区别是 ，两种生物细胞中均有的细胞器是 。
（2）据图1分析，CO2依次以 和 方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围CO2浓度，从而通过促进 和抑制 提高光合效率。
（3）图2中CO2固定后的产物有 ，叶肉细胞中丙酮酸转变为PEP的过程属于 （选填“吸能反应“或“放能反应“）。
（4）由CO2浓缩机制可以推测，PEP羧化酶与CO2的亲和力 （选填“高于“或“低于“或“等于“）Rubisco。若要通过实验验证某植物在上述 CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用 技术。
答案：（1）没有核膜包被的细胞核 核糖体
（2）自由扩散 主动转运 二氧化碳固定 氧气和五碳糖（C5）结合
（3）草酰乙酸和三碳化合物（C3） 吸能反应 高于 同位素示踪（标记）法
解析：（1）蓝细菌是原核生物，玉米是真核生物，真核生物和原核生物在结构上最主要的区别是有无核膜为包被的细胞核。真核生物和原核生物共有的细胞器是核糖体。（2）据图一可知，二氧化碳通过细胞膜是自由扩散，通过光合片层时需要二氧化碳转运蛋白和能量，因此属于主动转运。蓝细菌通过二氧化碳浓缩机制，使梭化体中Rubisco周围的二氧化碳浓度升高。从而通过促进二氧化碳固定进行光合作用。同时抑制氧气与五碳糖（C5）结合，进而抑制光呼吸，最终提高光合效率。（3）图2中，在叶肉细胞内二氧化碳可以与PEP结合，形成C4在维管束鞘细胞内。二氧化碳可与C5结合形成C3，因此二氧化碳固定后的产物有C3和C4。据图可知，丙酮酸转化为PEP的过程中，伴随着ATP的水解，因此属于吸能反应。（4）有二氧化碳浓缩机制可知，PEP羧化酶与二氧化碳的亲和力高于Rubisco，这样植物就能利用更低浓度的二氧化碳，研究碳的转变过程及相应场所，可采用同位素标记技术。
