Галофильные прокариоты - это экологическая группа архебактерий (архей), которые обитают в неглубоких тропических водоёмах, содержащих насыщенный раствор солей.
Реши задание на изображении
Сверь числа и знаки с фото.
Задание 25 (основная волна 2026)
Галофильные прокариоты - это экологическая группа архебактерий (архей), которые обитают в неглубоких тропических водоёмах, содержащих насыщенный раствор солей. На рисунке представлена схема одного из типов фотосинтеза галофильных прокариотов. Какой пигмент улавливает энергию света галофильных прокариотов? Как изменится кислотность (рН) цитоплазмы у данных прокариотов в момент интенсивного освещения? Ответ поясните. Будут ли данные прокариоты выделять кислород в процессе фотосинтеза? Ответ поясните с позиции условий обитания этих прокариотов.
[Рисунок: слева в мембране — бактериородопсин, на него падает свет; показан перенос H⁺ через мембрану. В центре — АТФ-синтаза, через неё H⁺ проходит через мембрану; внизу слева указано «АДФ + фосфат», справа — «АТФ». Подписи: сверху — «Периплазматическое пространство», справа — «Плазматическая мембрана», снизу — «Цитоплазма»; у бактериородопсина — «свет».]
Краткий ответ (задание 25)
- Свет улавливает бактериородопсин (точнее, его светочувствительный хромофор — ретиналь), а не хлорофилл.
- При интенсивном освещении pH цитоплазмы повысится: кислотность снизится, среда станет более щелочной.
- Кислород эти прокариоты выделять не будут.
Почему так
На схеме свет действует на бактериородопсин — светозависимый протонный насос. Он переносит \( \mathrm{H^+} \) из цитоплазмы в периплазматическое пространство. Поэтому снаружи мембраны протонов становится больше, а внутри клетки — меньше. Затем градиент \( \mathrm{H^+} \) используется АТФ-синтазой: часть протонов возвращается в цитоплазму, и за счёт этого из АДФ и фосфата синтезируется АТФ.
Для pH это означает:
\[
\mathrm{pH} = -\lg[\mathrm{H^+}]
\]
Если \( \mathrm{H^+} \) в цитоплазме становится меньше, то pH растёт, то есть кислотность падает. Поэтому нельзя говорить, что цитоплазма закисляется.
Кислород при обычном кислородном фотосинтезе образуется при фотолизе воды в фотосистеме II — у растений и цианобактерий. В данной схеме нет фотосистемы II и хлорофилла; бактериородопсин только создаёт протонный градиент и не расщепляет воду. Поэтому \( \mathrm{O_2} \) не образуется.
Это согласуется с условиями обитания: в насыщенном солевом растворе кислород плохо растворим, а неглубокие прогреваемые водоёмы могут быть обеднены кислородом. Галофильные археи используют свет для синтеза АТФ без кислородного фотосинтеза.
Проверка
- Если бы бактериородопсин качал \( \mathrm{H^+} \) внутрь, pH цитоплазмы падал бы. Но по схеме протоны удаляются из цитоплазмы — значит, pH повышается.
- Для выделения \( \mathrm{O_2} \) нужен фотолиз воды, которого в этой схеме нет. Значит, кислород не выделяется.
Обсуждение
2 сообщенияЗадание 25. Галофильные прокариоты
1. Пигмент. Энергию света улавливает бактериородопсин — мембранный белок, содержащий светочувствительный ретиналь. Хлорофилла у этих архей нет.
2. pH цитоплазмы. При интенсивном освещении бактериородопсин активнее перекачивает \( \mathrm{H^+} \) из цитоплазмы в периплазматическое пространство. Концентрация \( \mathrm{H^+} \) в цитоплазме уменьшается, поэтому pH повышается — среда становится менее кислой. В периплазме, наоборот, pH понижается.
Это следует из формулы: \[ \mathrm{pH} = -\lg[\mathrm{H^+}] \] чем меньше \( [\mathrm{H^+}] \), тем больше pH.
3. Кислород. Нет, выделять не будут. У галофильных архей нет хлорофилла и фотосистемы II, поэтому фотолиз воды не происходит. Свет они используют иначе: для перекачки протонов через мембрану и синтеза АТФ. Наличие воды в солёном водоёме само по себе не приводит к выделению \( \mathrm{O_2} \) — для этого нужен хлорофилльный фотосинтетический аппарат.
Ключевая логика схемы: свет → бактериородопсин → \( \mathrm{H^+} \) наружу → градиент \( \mathrm{H^+} \) → АТФ-синтаза → АТФ. Это бесхлорофилльный фотосинтез. Проверка: стрелки показывают выход \( \mathrm{H^+} \) из цитоплазмы, значит внутри протонов становится меньше и pH растёт.
Верхняя часть задания на снимке обрезана — не видно начала условия. Пришлите её полностью, и я разберу этот вопрос тоже.
