Подпишись и читай
самые интересные
статьи первым!

В царство бактерий объединяют живые организмы. Настоящие бактерии

Основные царства живых организмов

Классификацией живых организмов занимается наука систематика . Обычно в научной литературе все живые организмы разделяют на две империи - империю неклеточные , или вирусы , и империю клеточные .

Вирусы

Клеточные организмы

    надцарство эукариоты , или ядерные , имеющие оформленное ядро, отделенное от цитоплазмы ядерной оболочкой;

    надцарство прокариоты , или доядерные , не имеющие ядерной оболочки (см. рис. 1).

Рис. 1. Классификация живых организмов

К прокариотам относятся очень мелкие одноклеточные организмы без ядра. Среди них можно выделить царство бактерии и царство археи, или архебактерии.

К эукариотам относятся три основных царства многоклеточных организмов -- царства животные , растения и грибы , - а также одноклеточные (например, амебы, инфузории и др.), которых объединяют в царство протисты , или простейшие . Царство простейшие, то есть одноклеточные эукариоты, в настоящее время признано сборной (то есть разнородной по происхождению) группой и разделено на множество царств организмов на основании особенностей строения внутриклеточных структур и последовательностей ДНК. Растения, животные и грибы, по-видимому, независимо произошли от разных групп одноклеточных эукариот.

СОВРЕМЕННАЯ СИСТЕМАТИКА. ДОМЕНЫ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ

В настоящее время, основываясь на особенностях строения клеток и последовательностях ДНК, ученые выделяют три домена живой природы (рис. 2) - большие группы, эволюционно разошедшиеся очень давно и отличающиеся друг от друга целым набором признаков. Особенности строения их клеток различны. Домены:

1. Археи (раньше назывались архебактериями).

2. Эубактерии (то есть настоящие бактерии, в отличие от архей). К этой группе относятся и цианобактерии (прежнее название - сине-зеленые водоросли) - фотосинтезирующие прокариотические организмы.

3. Эукариоты - простейшие, растения, животные и грибы.

ПРОКАРИОТЫ

Часть прокариот способны к фото- или хемосинтезу. Фотосинтезируют, например, цианобактерии, которых раньше иногда называли сине-зелеными водорослями. Другие прокариоты питаются, поглощая низкомолекулярные органические вещества через поверхность клетки. Такие бактерии могут поселяться в продуктах питания, вызывая их порчу либо, наоборот, способствуя получению кисломолочных продуктов, квашению овощей (лактобактерии). Также, поселяясь в организме человека, бактерии могут вызывать заболевания, например, столбняк, холеру, дифтерию.

Археи - особая, крайне своеобразная группа прокариот, обитающая в экстремальных местообитаниях - в горячих источниках, в соленом Мертвом море и т. п., а также в почве, кишечнике животных, морской воде. В силу наличия множества уникальных признаков, а также генетических и молекулярных отличий в настоящее время архей выделяют в отдельный домен клеточных организмов - большую самостоятельную группу, наравне с настоящими бактериями (эубактериями) и эукариотами.

Растения

Для растений характерно наличие пластид - органелл, к которым относятся хлоропласты, благодаря чему подавляющее большинство из них способны к фотосинтезу. Пластиды, по всей видимости, образовались из цианобактерий - симбионтов древней эукариотной клетки. Фотосинтез - это процесс образования органических веществ из неорганических (углекислого газа и воды) с использованием энергии солнечного света. Поэтому растения не нуждаются в органических веществах для своей жизнедеятельности, то есть вообще не нуждаются в питании органикой . Такие организмы называются автотрофными , все необходимые органические вещества они образуют сами. Воду и минеральные вещества (соли) они всасывают из окружающей среды в виде раствора. Фотосинтезирующие клетки растения, например, в листьях, выделяют сахара и другие органические вещества, которые транспортируются в другие ткани по проводящим пучкам, и клетки нефотосинтезирующих тканей (не зеленых) поглощают эти вещества, питаясь ими. Такой тип питания называется осмотрофным - всасывание клетками низкомолекулярных органических веществ из среды.

Клетки растений окружены прочной клеточной стенкой , основу которой составляют волокна полисахарида целлюлозы . Прочная клеточная стенка препятствует растяжению клеточной мембраны под действием осмотического давления (давления поступающей в клетку воды). Для клеток растений характерно также наличие крупной центральной вакуоли, которая регулирует осмотическое давление и кислотность среды в клетке, накапливает ненужные клетке продукты обмена, которые не могут быть выведены за ее пределы, а в ряде случаев служит для отложения запасных питательных веществ (рис. 3).

Рис. 3. Строение клетки растений

Животные

Животные являются гетеротрофами , т.е. питаются готовыми органическими веществами. Клетки животных не имеют клеточной стенки. Поэтому некоторые типы клеток животных способны к сокращению - мышечные клетки . Это позволяет животным активно двигаться (или проталкивать сквозь себя среду, как у неподвижных фильтраторов). У многоклеточных животных имеется тот или иной тип опорно-двигательного аппарата , а для управления движением и реакции на внешние факторы формируется нервная система .

Животные движутся в поисках источников органических веществ, то есть пищи. Животное поглощает пищу, и она попадает в полость пищеварительной системы , где переваривается, при этом полимеры (высокомолекулярные вещества) пищи расщепляются на мономеры (их низкомолекулярные звенья). Эти мономеры поступают из пищеварительной системы через ее выстилку в кровь (если она есть) и тканевую жидкость. Такой тип питания называется голозойным . В основном клетки животных поглощают низкомолекулярные вещества, растворенные в крови и тканевой жидкости. Некоторые животные клетки способны к поглощению крупных пищевых частиц (фагоцитоз), например фагоциты иммунной системы, поглощающие бактерии.

Рис. 4. Строение клетки животных

Грибы

Третье царство - грибы - по одним признакам сходно с растениями, а по другим - с животными. Так же, как и растения, грибы имеют клеточную стенку, но она формируется на основе другого полисахарида - хитина . Не имея пластид, грибы не способны к фотосинтезу и питаются готовыми органическими соединениями, т. е. являются гетеротрофами , как животные. Они также расщепляют сложные питательные вещества-полимеры с помощью ферментов , но, в отличие от животных, не имеют пищеварительной системы и не заглатывают пищу, а выделяют ферменты в окружающую среду. Образовавшиеся мономеры клетки гриба впитывают в виде раствора из среды, то есть проявляют осмотрофный тип питания. В отличие от растений, у грибов обычно отсутствует крупная центральная вакуоль. В большинстве случаев клетки грибов после деления не расходятся, а поскольку деление происходит в одной плоскости, образуются длинные нити - гифы. Гифы могут ветвиться и, переплетаясь, образовывать сеть - мицелий, иногда довольно плотный.

Рис. 5. Строение клетки грибов

Одноклеточные эукариоты

Существуют разные одноклеточные эукариоты с разными особенностями клеток и типами питания. Среди них есть гетеротрофные одноклеточные , такие как амебы и инфузории. Они питаются путем фагоцитоза, то есть поглощения клетками твердых пищевых частиц, например, бактерий, и пиноцитоза - поглощения капелек питательной жидкости. Эти организмы способны к перемещению: инфузории движутся за счет биения покрывающих клетку ресничек, а амебы - путем амебоидного движения (изменения формы клетки и ее перетекания, «ползания» по поверхности, к которой прикрепляются).

Существуют и автотрофные одноклеточные , способные к фотосинтезу, в частности одноклеточные водоросли - хламидомонада (движется, имеет жгутики), хлорелла (неподвижна). Некоторые одноклеточные, такие как эвглена зеленая, - миксотрофы , то есть способны переключаться между фотосинтезом (автотрофностью) и гетеротрофным питанием в зависимости от условий среды.

Таким образом, царства эукариот различаются между собой по строению клеток и способам питания .

Систематика эукариот

В основу современной классификации легли новые молекулярные данные, а также различия в строении клеток разных групп эукариот. Наиболее важны для классификации такие признаки, как строение жгутиков, хлоропластов и митохондрий.

Группа Unikonta (одножгутиковые) включает в себя:

Amoebozoe

Трубчатые кристы митохондрий

Пластиды отсутствуют

Жгутики обычно утрачены (представлены на некоторых стадиях развития или нефункциональны), передвижение обычно за счет псевдоподий.

Представители: амебы, миксомицеты и др.

Opisthokonta (Заднежгутиковые)

Пластиды отсутствуют

Жгутик один, задний

Представители: грибы (за исключением оомицетов и миксомицетов), хоанофлагелляты, животные (Metazoa) и др.

Группа Bikonta (двужгутиковые) включает в себя:

Archaeplastida

Пластинчатые кристы митохондрий

Хлоропласты двумембранные, пигменты хлорофиллы, а и b

Представители: красные, зеленые, харовые водоросли, растения (от мхов до покрытосеменных) и др.

Excavates

Кристы митохондрий в виде теннисных ракеток

Хлоропласты с тремя мембранами, пигменты хлорофиллы, а и b

Представители: эвгленовые водоросли, кинетопластиды (трипаносомы, лейшмании) и др.

SAR (объединяет три кластера, кристы митохондрий трубчатые)

Rhizaria

У большинства пластиды отсутствуют

Есть ризоподии

Представители: фораминиферы, солнечники, радиолярии и др.

Alveolates

Апикопласт (остаток 4-х мембранной пластиды) или 3(4)-х мембранные хлоропласты динофлагеллятовых водорослей

Есть альвеолы под клеточной мембраной - мембранные пузырьки (пустые,с белковым или углеводным наполнителем)

Представители: динофлагеллятовые водоросли, инфузории, споровики и др.

Stramenopiles

Пластиды 4-х мембранные, пигменты - хлорофиллы, а и с

Трехчастные мастигонемы на жгутиках

Представители: охрофитовые водоросли (включат бурые, золотистые, диатомовые…), опалины и др.

Особенности строения животной клетки

Цитология - наука, изучающая строение, развитие и жизнедеятельность клеток.

Клетка - основная структурная и функциональная единица организма.

Органоиды (органеллы) - постоянные части клетки, выполняющие определенные функции. В зависимости от строения органоиды бывают двумембранными, одномембранными и немембранными.

Включения - временные образования, входящие в состав клетки: крахмальные зерна, кристаллы солей, капли жира и т.п.

округлое образование, покрытое двухслойной ядерной мембраной;

содержит хромосомы (хроматин)

хранение и передача наследственной информации

клеточная (цитоплазматическая) мембрана

два слоя жиров (липидов) и молекулы белка

    отделяет внутреннее содержимое клетки;

    избирательный транспорт веществ;

    защитная функция;

    рецепторная функция

цитоплазма

внутренняя среда клетки;

состоит из цитозоля (гиалоплазмы), органоидов и включений

среда для всех клеточных процессов: химических реакций и транспорта веществ

Эндоплазматическая сеть (ретикулум) - ЭПС

сеть мембран, соединяющих клеточную мембрану с ядерной мембраной;

два вида:

    гладкая ЭПС

    шероховатая ЭПС (с рибосомами)

синтез мембран;

гладкая ЭПС: синтез и транспорт жиров и углеводов;

шероховатая ЭПС: синтез и транспорт белков

Аппарат Гольджи (комплекс Гольджи)

"стопка" одномембранных трубочек, пузырьков и цистерн около ядра

    транспорт белков

    синтез ферментов

    образование лизосом

лизосомы

мелкие пузырьки, покрытые однослойной мембраной;

внутри поддерживается кислая среда, содержат пищеварительные ферменты

внутриклеточное пищеварение

вакуоли

одномембранные небольшие пузырьки

    пищеварительная вакуоль: пищеварение;

    сократительная вакуоль: выделение из клетки излишка воды и непереваренных остатков пищи

митохондрии

овальное тельце, окруженное двухслойной мембраной:

наружная мембрана гладкая, внутренняя - образует складки (кристы)

энергетический обмен (клеточное дыхание)

рибосомы

самые мелкие органоиды (видны только в электронный микроскоп);

состоят из двух частей: большой и малой субъединиц

синтез белков

клеточный центр

две центриоли (цилиндры из микротрубочек), расположенные перпендикулярно друг к другу

деление клетки

СРАВНЕНИЕ СТРОЕНИЯ ЖИВОТНОЙ И РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

Общие принципы строения клеток. Клеточная теория. Про- и эукариоты

Универсальной структурно-функциональной единицей живого является клетка . Клетки – достаточно мелкие образования, видимые, как правило, только в микроскоп, поэтому открытие и исследование клеток тесно связано с развитием микроскопической техники. Характерные размеры клеток: 1–5 мкм для бактерий и 10–100 мкм для клеток животных и растений (микрометр, мкм = 10−6 м, то есть тысячная доля миллиметра). Предел разрешающей способности человеческого глаза - порядка 100 мкм (1/10 мм), но при этом нужно учитывать, что объект должен быть контрастным. Отдельные клетки, даже крупные, в составе ткани увидеть часто невозможно из-за низкого контраста, и, как правило, для его повышения требуется окрашивание препарата. Случай, когда одноклеточное размером порядка 100–200 мкм можно увидеть невооруженным глазом, - наблюдение на темном фоне в боковом свете. Подобно тому, как за счет рассеяния света можно видеть пылинки в косом солнечном луче, в этом случае можно увидеть и клетку.

Однако в большинстве случаев для обнаружения клеток необходимы оптические приборы и методики подготовки препаратов. По-видимому, первый микроскоп был сконструирован отцом и сыном Янссенами в конце XVI в., но он был весьма несовершенным.

Термин «клетка» ввел английский естествоиспытатель Роберт Гук (рис. 1). Он сконструировал микроскоп и, изучая с его помощью различные объекты, в 1665 г. обнаружил, что срез обычной винной пробки образован правильно расположенным прямоугольными ячейками (cells), которые он и назвал клетками (рис. 2 - иллюстрация из его книги «Микрография»). Он видел не живые клетки, а клеточные стенки, так как пробка - это мертвая ткань. В дальнейшем подобные образования были обнаружены в других биологических объектах, и термин «клетка» стал общепринятым.


Рис. 1 Рис. 2

Большой вклад в изучение клеток внес голландский ученый Антони ван Левенгук. В конце XVII в. он изготовил микроскоп и обнаружил различные микроорганизмы в зубном налете, в воде из лужи и настое растений. Микроскоп Левенгука был им существенно усовершенствован и давал гораздо больше возможностей, чем более примитивные микроскопы предшественников. Так был открыт невидимый глазу мир микробов, которых Левенгук назвал «зверьками». Также он впервые наблюдал и зарисовал клетки животных - сперматозоиды и эритроциты (красные кровяные тельца). Левенгук описал свои наблюдения в книге «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком при помощи микроскопов».

После этого начался период бурного развития микроскопии, что привело к накоплению информации о клеточном строении тканей растений и животных. По мере развития микроскопической техники стало ясным, что клетки являются универсальными компонентами живого.

На основании многочисленных наблюдений животных и растительных клеток в 1838 г. ботаником Маттиасом Шлейденом и гистологом, физиологом, цитологом Теодором Шванном была сформулирована клеточная теория . По мере дальнейшего развития цитологии - науки о клетке - эта теория была развита и дополнена.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ

    Клетка является минимальной структурной и функциональной единицей живого («вне клетки жизни нет»). Вирусы не имеют клеточного строения, однако все свойства живого (такие как метаболизм, самовоспроизведение) они проявляют только внутри живой клетки хозяина, которого инфицировали.
    Все живые организмы состоят из клеток и образованного ими внеклеточного вещества. Многоклеточный организм - это система клеток и выделенного ими межклеточного вещества, образовавшийся в результате деления 1 исходной клетки (оплодотворенной яйцеклетки - зиготы).

    Несмотря на значительные различия в размере и форме клеток, все они имеют общий план строения . Шванн и Шлейден считали, что у всех клеток есть оболочка, цитоплазма и ядро, что характерно для клеток растений и животных, однако дальнейшее развитие микроскопии позволило выяснить, что существуют и клетки без ядра (то есть без ядерной оболочки), например клетки бактерий. Они гораздо мельче, чем клетки растений и животных. Однако химические основы, общие принципы строения и жизнедеятельности клеток являются общими для всех живых организмов. Это одно из доказательств единства происхождения живой природы и родства всего живого на Земле.

    Клетки не возникают заново из неклеточного вещества, а образуются путем деления ранее существующих клеток (так называемое дополнение Вирхова, сделанное Рудольфом Вирховым в 1858 г.). Предполагается, что миллиарды лет назад клетки возникли абиогенным путем в процессе происхождения жизни из неживого вещества, однако считается, что в настоящее время это невозможно, так как отсутствуют подходящие условия. Еще великий французский ученый Луи Пастер (1822–1895 гг.) в своих опытах с кипячением питательных сред в специальных колбах с изогнутыми носиками, куда не попадали микроорганизмы и их споры, доказал невозможность самозарождения жизни из неживой материи.

про- и эукариоты

Все клеточные организмы разделяются на две группы:

    прокариоты , или доядерные , не имеющие ядерной оболочки;

    эукариоты , или ядерные , у которых генетический материал (ДНК) находится в ядре и отделен от цитоплазмы ядерной оболочкой.

К прокариотам относятся очень мелкие одноклеточные организмы без ядра. Среди них можно выделить царство бактерии и царство археи (ранее архебактерии).

К эукариотам относятся три основных царства многоклеточных организмов - царства животные, растения и грибы, - а также одноклеточные эукариоты (например, амебы, инфузории и др.), которых объединяют в царство протисты, или простейшие (в настоящее время признано сборной, то есть разнородной по происхождению, группой и разделено на множество царств одноклеточных организмов).

ОСОБЕННОСТИ КЛЕТОК ПРО- И ЭУКАРИОТ

Клетки про- и эукариот весьма различны. Прокариоты - более древние и просто устроенные организмы (рис. 3). Их клетки очень мелкие, порядка нескольких микрометров (1–5 мкм). Они не имеют ядра и практически не имеют внутренних мембранных структур - органелл, характерных для клеток эукариот. Обычно они имеют поверх мембраны клеточную стенку и иногда дополнительно слизистую капсулу. В цитоплазме находится ДНК, эту структуру называют нуклеоид («нуклеус» - ядро, «ойдес» - подобный). ДНК у прокариот кольцевая. Помимо основной хромосомы могут иметься дополнительные маленькие кольца ДНК - плазмиды . В цитоплазме находится много рибосом - органелл наподобие гранул, осуществляющих биосинтез белка. Клетки прокариот могут иметь жгутики.

Часть прокариот способны к фото- или хемосинтезу. Фотосинтезируют, например, цианобактерии , которые раньше иногда называли сине-зелеными водорослями. Другие прокариоты питаются, поглощая низкомолекулярные органические вещества через поверхность клетки. Такие бактерии могут поселяться в продуктах питания, вызывая их порчу либо, наоборот, способствуя получению кисломолочных продуктов, квашению овощей (лактобактерии). Также, поселяясь в организме человека, бактерии могут вызывать заболевания, например столбняк, холеру, дифтерию.

Археи - особая, крайне своеобразная группа прокариот, обитающая в экстремальных местах обитания - в горячих источниках, в соленом Мертвом море и т. п., а также в почве, в кишечниках животных.

Рис. 3. Строение клетки прокариот

Клетки эукариот во много раз больше (10–100 мкм) и гораздо сложнее устроены (рис. 4 ), чем клетки прокариот. В цитоплазме у них много сложно устроенных органелл , в том числе мембранных, например, эндоплазматическая сеть (ЭПС), ИЛИ (её другое название) эндоплазматический ретикулум (ЭР), аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли, митохондрии, иногда пластиды.

Ядро эукариот имеет двухмембранную ядерную оболочку . Внутри ядра находятся молекулы ДНК, они не кольцевые, а линейные, и их обычно несколько или много (не менее двух). Они находятся в комплексе с белками в составе хромосом. Структура большой и сложной клетки эукариот поддерживается системой белковых волокон - цитоскелетом , который у прокариот практически не развит. Цитоскелетные нити также участвуют в распределении хромосом по дочерним клеткам при делении эукариот.

Клетки эукариот, как правило, способны поглощать частицы из среды путем впячивания мембраны, что для прокариот не характерно. Этот процесс называется эндоцитозом . Характерен для эукариот и обратный процесс - экзоцитоз - секреция клеткой веществ путем слияния пузырьков с наружной мембраной. Цитоскелет и большое количество мембранных органелл, по всей видимости, и позволили клеткам эукариот приобрести в ходе эволюции большие размеры. Только у эукариота встречается настоящая многоклеточность .

Подробные сведения об органеллах клеток эукариот можно найти в отдельных посвященных им темах.

Рис. 4. Строение клетки эукариот

Основные (хотя и не все) различия клеток про- и эукариот приведены в таблице.

ЭПС, аппарат Гольджи,

лизосомы, вакуоли

нет

есть

митохондрии, пластиды

нет

есть

рибосомы

мельче

больше

ДНК

1 кольцевая

много линейных хромосом

цитоскелет

не развит

развит

азотфиксация

бывает

не бывает

эндоцитоз

нет

есть

жгутики

внешние
(не покрыты мембраной)

внутренние
(покрыты мембраной)

Строение клеток прокариот. Бактерии

Биология. Подготовка к олимпиадам. 8–9 классы.

Клетки прокариот не имеют ядерной оболочки (греч. «про» - до, «карион» - ядро), отличаются мелкими размерами (обычно 1 - 5 мкм) и простотой строения.

ПОВЕРХНОСТНЫЙ АППАРАТ

Все клетки, в том числе и клетки прокариот, окружены цитоплазматической мембраной . Она изолирует содержимое клетки от окружающей среды, осуществляет транспорт веществ из клетки и в клетку, воспринимает сигналы из окружающей среды. Таким образом, мембрана обеспечивает поддержание постоянства внутриклеточной среды.

По строению поверхностного аппарата бактерии делятся на две большие группы - грамположительные (грам+) и грамотрицательные (грам–). Эти названия даны из-за разной способности таких клеток окрашиваться по Граму (определенный метод окрашивания).

    У грамположительных бактерий муреиновый слой достаточно толстый. Также в их клеточной стенке содержатся особые соединения - тейхоевые кислоты .

    У грамотрицательных бактерий тонкий муреиновый слой сверху покрыт второй мембраной. Между мембранами имеется периплазматическое пространство .

Рис. 1. Строение поверхности грам+ и грам– бактерий

У некоторых видов бактерий поверх клеточной стенки имеется дополнительный внешний слой, называемый капсулой . В отличие от стенки, он неплотный, прозрачный. Он состоит из непрочно связанных между собой полисахаридов и защищает клетку от механических повреждений, а в случае болезнетворных бактерий - от защитных систем организма-хозяина.

Рис. 2. Капсула бактерии. Раскрашенная электронная микрофотография

Рис. 3. Строение бактериальной клетки

ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ

На электронной микрофотографии внутри бактериальной клетки в электронный микроскоп можно увидеть области разной плотности.

Рис. 4

Более прозрачная для электронов (светлая) часть содержит ДНК и называется нуклеоидом (греч. «нуклеус» - ядро, «ойдес» - подобный). Она не отделена от остальной части клетки, называемой цитоплазмой, и имеет примерно такой же состав. ДНК у прокариот представлена, как правило, одной кольцевой молекулой, в определенной точке прикрепленной к цитоплазматической мембране.

По всему внутреннему пространству клетки бактерий разбросаны рибосомы, количество которых может достигать 10 000 на клетку. Из-за этого цитоплазма выглядит на электронной микрофотографии более темной, гранулярной. Кроме этого, внутри клетки имеются немногочисленные впячивания цитоплазматической мембраны, называемые мезосомами . Ранее считалось, что они являются местом синтеза АТФ; согласно новым данным, скорее всего, это артефакты фиксации, и дыхание происходит и в других участках мембраны.

Иногда в клетках некоторых бактерий наблюдаются гранулы каких-либо веществ. Они могут содержать запасные питательные вещества (полисахариды, капли жира, полифосфаты) или отходы обмена веществ, которые клетки не могут вывести наружу (сера, окислы железа и др.). Такие гранулы называются включениями (см. рис. 5).

Рис. 5

Снаружи от оболочки бактериальной клетки могут располагаться длинные нитевидные структуры двух типов. Первые из них - жгутики - представляют собой белковые спирали, способные вращаться относительно мембраны бактериальной клетки и обеспечивать движение бактерий за счет «ввинчивания» бактерии в среду. Жгутики есть не у всех бактерий. Вторая группа нитей - пили - не способна к движению, но обеспечивает прикрепление бактерий к другим клеткам.

СПОРООБРАЗОВАНИЕ

Некоторые бактерии способны образовывать споры . Споры у бактерий служат не для размножения, а для перенесения неблагоприятных условий. Спора образуется внутри клетки (одна в каждой клетке). В ее состав обязательно входит генетический материал бактерии. Спора одевается плотной оболочкой, после чего все оставшиеся внешние части клетки отмирают.

Рис. 7. Споры в клетках возбудителя сибирской язвы

Споры бактерий, как правило, выдерживают кипячение. Уничтожить их можно только путем автоклавирования (обработка паром под давлением, обычно при температуре 120 о С), прокаливания. Уничтожение всех бактерий и их спор называется стерилизацией .

ЭКОЛОГИЯ БАКТЕРИЙ

Бактерии способны существовать в самых разнообразных условиях. Их находят в атмосфере на высоте нескольких километров и на дне океанов. Некоторые виды бактерий живут даже на глубине нескольких километров под землей в нефтяных и угольных пластах.

Бактерии, несмотря на свои малые размеры, осуществляют крупномасштабные процессы в биосфере.

1. Бактерии являются одной из важнейших групп редуцентов - организмов, осуществляющих разложение мертвого органического вещества.

2. Многие бактерии способны осуществлять образование органических веществ из неорганических, то есть являются автотрофами . Они могут делать это за счет фотосинтеза с использованием энергии света (фотоавтотрофы, прежде всего цианобактерии - зеленые, содержат хлорофилл, являются предками хлоропластов) или хемосинтеза - окисления неорганических веществ (хемоавтотрофы).

Рис. 8. Цианобактерии (фотосинтетики)

Таким образом, прокариоты могут являться производителями биомассы - продуцентами , в некоторых биоценозах важнейшими или единственными. Так, бактерии-хемосинтетики, прежде всего, окисляющие сероводород, являются единственными продуцентами в глубоководных экосистемах черных и белых курильщиков - океанических геотермальных источников.

Рис. 9

3. Только бактерии способны превращать молекулярный азот атмосферы в азот органических соединений, т. е. осуществлять азотфиксацию . Фиксируют азот, например, клубеньковые бактерии - симбионты бобовых растений, а также цианобактерии.

БАКТЕРИИ И ЧЕЛОВЕК

Бактерии играют важную роль в жизни человека.

    Прежде всего надо сказать о болезнетворных бактериях , вызывающих различные заболевания человека, домашних животных и культурных растений (см. тему «Бактериальные и вирусные заболевания человека»).

    Кроме того, бактерии вызывают порчу продуктов питания и разрушение различных материалов.

    Ряд бактерий используется человеком в его хозяйственной деятельности. Бактерии используются в пищевой промышленности для получения йогуртов, простокваши, сыров и ряда других молочнокислых продуктов. Благодаря бактериям осуществляются процессы квашения капусты, засолки огурцов, силосования кормов.

    Осуществляемые бактериями процессы брожения являются промышленным источником ряда веществ, таких как ацетон, молочная и масляная кислота.

    Некоторые бактерии и близкие к ним актиномицеты вырабатывают антибиотики , используемые в медицине. Бактерии являются источником для получения ряда ферментов , используемых в пищевой промышленности, медицине и других отраслях.

АРХЕИ

Безъядерные, то есть прокариотные, клетки, имеет и совершенно особая группа живых организмов, отличающаяся и от бактерий, и от эукариот, - археи (см. тему «Основные царства живых организмов»). По размерам и строению клетки архей очень похожи на клетки бактерий, но сильно отличаются по биохимическим и молекулярно-биологическим признакам. Например, у части архей мембрана совершенно не похожа на мембраны всех остальных организмов - она состоит не из фосфолипидов, а из простых эфиров полиизопреноидных спиртов (то есть спиртов, образованных единицами изопрена, как, например, натуральный каучук). Клеточная стенка архей состоит либо из псевдомуреина , напоминающего муреин, либо из белков, что также не встречается у других организмов. Археи, в отличие от других бактерий, никогда не образуют спор.


Рис. 10. Клетки метаногенных архей (раскрашенная электронная микрофотография)

Рис. 11. Редвуд-Сити, Калифорния. Вид с воздуха. В соленых водоемах живут пурпурные археи

Вирусы – неклеточная форма жизни

Биология. Подготовка к олимпиадам. 8–9 классы.

Вирус (от лат. virus - яд) - простейшая форма жизни, микроскопическая частица, представляющая собой молекулы нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), заключенные в белковую оболочку (капсид ) и способные инфицировать живые организмы.

Вирусы, за редким исключением, содержат только один тип нуклеиновой кислоты: либо ДНК, либо РНК (некоторые, например мимивирусы, имеют оба типа молекул).

В настоящее время известны вирусы, размножающиеся в клетках растений, животных, грибов и бактерий (последних обычно называют бактериофагами ). Обнаружены также вирусы, поражающие другие вирусы (вирусы-сателлиты ).

Рис. 1 Бактериофаг

Строение вирусов

Просто организованные вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и нескольких белков, образующих вокруг нее оболочку - капсид. Примеров таких вирусов является вирус табачной мозаики. Его капсид содержит один вид белка с небольшой молекулярной массой.

Рис. 2 Вирус табачной мозаики

Сложно организованные вирусы имеют дополнительную оболочку - белковую или липопротеиновую; иногда в наружных оболочках сложных вирусов помимо белков содержатся углеводы. Примером сложно организованных вирусов служат возбудители гриппа и герпеса. Их наружная оболочка - это фрагмент ядерной или цитоплазматической мембраны клетки-хозяина, из которой вирус выходит во внеклеточную среду.

Рис. 3 Вирус гриппа

Распространение вирусов на Земле

Вирусы являются одной из самых распространенных форм существования органической материи на планете по численности: воды мирового океана содержат колоссальное количество бактериофагов (около 250 миллионов частиц на миллилитр воды), их общая численность в океане - около 4×1030, а численность вирусов (бактериофагов) в донных отложениях океана практически не зависит от глубины и всюду очень высока. В океане обитают сотни тысяч видов (штаммов ) вирусов, подавляющее большинство которых не описаны и тем более не изучены. Вирусы играют важную роль в регуляции численности популяций некоторых видов живых организмов (например, вирус дикования раз в несколько лет сокращает численность песцов в несколько раз).

Процесс вирусного инфицирования

Условно процесс вирусного инфицирования в масштабах одной клетки можно разбить на несколько взаимоперекрывающихся этапов:
проникновение в клетку
перепрограммирование клетки
персистенция (переход в неактивное состояние)
создание новых вирусных компонентов
созревание новых вирусных частиц и их выход из клетки

ПРОНИКНОВЕНИЕ В КЛЕТКУ

На этом этапе вирусу необходимо доставить внутрь клетки свою генетическую информацию. Некоторые вирусы переносят также собственные белки, необходимые для ее реализации. Различные вирусы для проникновения в клетку используют разные стратегии: например, пикорнавирусы впрыскивают свою РНК через плазматическую мембрану, а вирионы ортомиксовирусов захватываются клеткой в ходе эндоцитоза, попадают в кислую среду лизосом, где происходит их окончательное созревание (депротеинизация вирусной частицы), после чего РНК в комплексе с вирусными белками преодолевает лизосомальную мембрану и попадает в цитоплазму. Вирусы также различаются по локализации их репликации, часть вирусов (например, те же пикорнавирусы) размножается в цитоплазме клетки, а часть (например, ортомиксовирусы) - в ее ядре.

ПЕРЕПРОГРАММИРОВАНИЕ КЛЕТКИ

При заражении вирусом в клетке активируются специальные механизмы противовирусной защиты. Зараженные клетки начинают синтезировать сигнальные молекулы - интерфероны, переводящие окружающие здоровые клетки в противовирусное состояние и активирующие системы иммунитета. Повреждения, вызываемые размножением вируса в клетке, могут быть обнаружены системами внутреннего клеточного контроля, и такая клетка должна будет «покончить жизнь самоубийством» в ходе процесса, называемого апоптозом или программируемой клеточной смерти. От способности вируса преодолевать системы противовирусной защиты напрямую зависит его выживание. Неудивительно, что многие вирусы (например, пикорнавирусы, флавивирусы) в ходе эволюции приобрели способность подавлять синтез интерферонов, апоптозную программу и т.д.

Кроме подавления противовирусной защиты вирусы стремятся создать в клетке максимально благоприятные условия для развития своего потомства.

ПЕРСИСТЕНЦИЯ

Некоторые вирусы могут переходить в латентное состояние (так называемая персистенция для вирусов эукариот или лизогения для бактериофагов - вирусов бактерий), слабо вмешиваясь в процессы, происходящие в клетке, и активироваться лишь при определенных условиях. Так построена, например, стратегия размножения некоторых бактериофагов - до тех пор, пока зараженная клетка находится в благоприятной среде, фаг не убивает ее, наследуется дочерними клетками и нередко интегрируется в клеточный геном. Однако при попадании зараженной лизогенным фагом бактерии в неблагоприятную среду возбудитель захватывает контроль над клеточными процессами, так что клетка начинает производить материалы, из которых строятся новые фаги (так называемая литическая стадия). Клетка превращается в фабрику, способную производить многие тысячи фагов. Зрелые частицы, выходя из клетки, разрывают клеточную мембрану, тем самым убивая клетку. С персистенцией вирусов (например, паповавирусов) связаны некоторые онкологические заболевания.

СОЗДАНИЕ НОВЫХ ВИРУСНЫХ КОМПОНЕНТОВ

Размножение вирусов в самом общем случае предусматривает три процесса:

    Транскрипция вирусного генома, то есть синтез вирусной мРНК.

    Ее трансляция, то есть синтез вирусных белков.

У многих вирусов существуют системы контроля, обеспечивающие оптимальное расходование биоматериалов клетки-хозяина. Например, когда вирусной мРНК накоплено достаточно, транскрипция вирусного генома подавляется, а репликация, напротив, активируется.

СОЗРЕВАНИЕ ВИРИОНОВ И ВЫХОД ИЗ КЛЕТКИ

В конце концов новосинтезированные геномные РНК или ДНК одеваются соответствующими белками и выходят из клетки. Следует сказать, что активно размножающийся вирус не всегда убивает клетку-хозяина. В некоторых случаях (например, ортомиксовирусы) дочерние вирусы отпочковываются от плазматической мембраны, не вызывая ее разрыва. Таким образом, клетка может продолжать жить и продуцировать вирус.

Первый вопрос В царство бактерий объединяют живые организмы, имеющие общие признаки: 1 Состоят из... (одной или многих) клеток 2 в клетке... (имеется или отсутствует) чётко оформленное ядро 3 Очень мелкие организмы, видимые... (невооружённым глазом или только в микроскоп) 4 Встречаются... (во всех или только в некоторых) средах обитания Второй вопрос Они способны жить и в присутствии кислорода (.......бактерии), и в бескискислородной среде (.....бактерии) Третий вопрос В промышленности бактерии используют для получения кисломолочных продуктов, например..... . Четвёртый вопрос Большинство бактерий являются гетеротрофами, т. е. используют для питания... . Среди них есть сапротрофы, которые используют... ; в живых организмах поселяются бактерии-... Пятый вопрос Размножаются бактерии путём... . Высокий темп размножения бактерий особенно опасен в случае размножения болезнетворных бактерий, например... . Шестой вопрос Зная о существовании (бактерий-невидимок), важно соблюдать правила гигиены: ... . Даю 60 баллов

Все живые организмы на нашей планете официальной наукой принято подразделять на несколько больших групп, включающих в себя великое множество видов и подвидов. Почему бактерии выделяют в особое царство? На это есть особые причины, позволяющие ученым применять подобную классификацию. Давайте и мы с вами разберемся в данном вопросе.

Две группы

Почему бактерии выделяют в особое царство? Ответ довольно прост: всю живность на нашей планете можно поделить условно на 2 огромные группы: прокариоты и эукариоты. Во вторую входят грибы с растениями и животными - многоклеточные организмы.

Первая же широко представлена бактериями (также и циановодорослями с микроскопическими грибами). Представители первой группы имеют коренные отличия, позволяющие выделять бактерии как особые живые существа, обособляя их от всех остальных. Почему же бактерии выделяют в особое царство? В чем разница, чем их отличила от других эволюция?

Основное различие, или Почему бактерии выделяют в особое царство?

Основное различие, позволяющее проводить подобную классификацию: прокариота не имеет ядра, кольцевая ДНК существует прямо в цитоплазме (данный ее сегмент называют нуклеоидом). У эукариоты, напротив, ядра оформлены четко, а наследственные данные отделяются от цитоплазм их оболочками. Таким образом, мы видим, что бактерии довольно сильно отличаются от других живых существ, обитающих на Земле, по своему внутреннему строению.

К тому же подавляющее большинство представителей трех остальных царств - животные с растениями и грибами - существа многоклеточные. А практически все бактерии одноклеточны.

Дополнительные отличительные особенности

Существуют и дополнительные причины, позволяющие понять, почему бактерии выделяют в особое царство.

  • Поскольку у прокариот ядра отсутствуют, то здесь нет такого понятия, как митоз. Они размножаются простым разделением клеток пополам.
  • У эукариоты крупные рибосомы, имеются органоиды: митохондрии и клеточные центры и эндоплазматическая сеть. А у бактерий роль осуществляют мезосомы - выросты на плазматической мембране, и рибосомы - мелкие немембранные органоиды.
  • Клетка прокариоты намного меньше, чем у эукариот (диаметром - примерно в 10 раз, объемом - примерно в тысячу).

Сходства обеих групп

Однако представители всех групп имеют сходство в своем строении. Клетки любого живого организма содержат: во-первых, плазматическую мембрану, во-вторых, цитоплазму, в-третьих, рибосомы. Это правило распространяется на всех представителей имеющихся в природе царств.

Многообразие

Таким образом, мы установили, почему бактерии выделяют в особое царство живых организмов. А царство это поистине огромно и включает в себя широкое видовое разнообразие, объединяя архебактерии и эубактерии, микроскопические грибы и сине-зеленые водоросли. Под бактериями сегодняшней наукой понимаются самые мельчайшие организмы-прокариоты, которые характеризуются клеточным строением (размеры - 0,1-30 мкм).

Эти существа увидеть визуально, без помощи специальных оптических приспособлений, физически невозможно. Неслучайно до изобретения прибора микроскопа и даже какое-то время после некоторые светила науки (к ним относился, к примеру, и знаменитый Карл Линней) отрицали наличие в природе этих очень важных организмов, приписывая их игре воображения. На сегодня ученые изучили только около двух с половиной тысяч разновидностей данного царства. Но многое еще предстоит открыть - ведь не все еще виды известны. А изучением различных бактерий занимается особая отрасль науки - микробиология. Она и исследует самых многочисленных обитателей нашей планеты, которые невидимы невооруженным глазом.

Тест по биологии Царство Прокариоты для учащихся 7 класса с ответами. Тест включает в себя 2 варианта, каждый вариант состоит из 3 частей (часть А, часть Б, часть В). В части А - 9 заданий, в части Б - 3 задания, В части В — 1 задание.

1 вариант

А1. Все бактерии, населяющие планету Земля, объединяют в царство

1) Прокариоты
2) Грибы
3) Растения
4) Животные

А2. Оформленного ядра не имеют

1) грибы
2) растения
3) бактерии
4) животные

А3. Жгутик бактерий представляет собой органоид для

1) передвижения
2) запасания белка
3) размножения

А4. Споры бактерий служат для

1) питания
2) дыхания
3) размножения
4) перенесения неблагоприятных условий

А5. Организмы, которые питаются готовыми органическими веществами, называют

1) аэробы
2) анаэробы
3) автотрофы
4) гетеротрофы

А6. Организмы, которые в процессе дыхания поглощают кислород, называют

1) аэробы
2) анаэробы
3) автотрофы
4) гетеротрофы

А7. Превращают остатки мертвых тел организмов в неорганические вещества бактерии

1) разрушители
2) симбионты
3) клубеньковые
4) болезнетворные

А8. Способ питания большинства цианобактерий — это

А9. Метанообразующие бактерии обитают в

1) болотах
2) соленых озерах
3) корнях растений
4) родниковой воде

Б1.

А. Хемосинтез — процесс образования органических ве­ществ за счет энергии неорганических соединений.
Б. Кефир получают, используя бактерии брожения.

1) Верно только А
2) Верно только Б
3) Верны оба суждения
4) Неверны оба суждения

Б2.

В состав бактериальной клетки входят

1) оформленное ядро
2) хлоропласт
3) цитоплазма
4) наружная мембрана
5) митохондрия
6) жгутик

Б3. Установите соответствие между особенностью питания и экологической группой бактерий.

Особенность питания

А. Питаются соками живых орга­низмов, нанося им вред
Б. Сами образуют органические вещества за счет энергии сол­нечного света
В. Осуществляют превращения ор­ганических веществ мертвых тел в неорганические соединения

Экологическая группа бактерий

B1.

Организмы, которые сами производят органические вещест­ва, относят к группе … (А), а организмы, поглощающие готовые органические вещества, — это … (Б). Из них растительные орга­низмы, в которых первичным источником энергии служит солнечный свет, называют … (В).

1. Фототрофы.
2. Автотрофы.
3. Гетеротрофы.

2 вариант

А1. Самые древние обитатели нашей планеты —

1) грибы
2) растения
3) бактерии
4) животные

А2. Наследственный материал клетки не отделен от цитоплазмы у

1) грибов
2) растений
3) бактерий
4) животных

А3. Бактериальную клетку от окружающей среды отделяет

1) цитоплазма
2) жгутик
3) ядерная оболочка
4) наружная мембрана

А4. Бактериальные клетки размножаются

1) спорами
2) жгутиками
3) участками цитоплазмы
4) делением клетки

А5. Организмы, которые способны синтезировать органические вещества из неорганических соединений, называют

1) аэробы
2) анаэробы
3) автотрофы
4) гетеротрофы

А6. Организмы, которые существуют в бескислородной среде, называют

1) аэробы
2) анаэробы
3) автотрофы
4) гетеротрофы

А7. Бактерии, которые взаимодействуют с другими организмами с обоюдной пользой, называют

1) разрушители
2) симбионты
3) болезнетворные
4) хищные

А8. Взаимовыгодные отношения цианобактерий с грибами называют

А9. Галобактерии обитают в

1) болотах
2) соленых озерах
3) корнях растений
4) пресных водоемах

Б1. Верны ли следующие утверждения?

А. Фотосинтез — процесс образования органических ве­ществ за счет энергии солнечного света.
Б. Болезнетворные бактерии поражают только тело чело­века и не встречаются в организме растений и животных.

1) Верно только А
3) Верно только Б
4) Верны оба суждения
5) Неверны оба суждения

Б2. Выберите три верных утверждения.

Бактерии осуществляют процессы жизнедеятельности

1) деление клетки пополам
2) размножение семенами
3) дыхание
4) образование тканей
5) питание
6) формирование органов

Б3. Установите соответствие между особенностью питания бактерий и способом питания.

Особенность питания бактерий

А. Обитают в телах других орга­низмов и приносят им пользу
Б. Поедают другие бактерии
В. Сами образуют органические вещества за счет энергии неор­ганических соединений

Способ питания

1. Автотрофный
2. Симбиоз
3. Хищничество

В1. Прочитайте текст. Вставьте в места пропусков цифры, ко­торыми обозначены слова ниже.

Содержимое бактериальной клетки ограничивает … (А). В прокариотической клетке отсутствует … (Б). Бактерии, которые в процессе дыхания поглощают кислород, называются … (В), а использующие для окисления другие вещества, — это … (Г).

1. Анаэробы.
2. Плазматическая мембрана.
3. Аэ­робы.
4. Ядерная оболочка.

Ответы на тест по биологии Царство Прокариоты
1 вариант
А1-1
А2-3
А3-1
А4-4
А5-4
А6-1
А7-1
А8-1
А9-1
Б1-3
Б2-346
Б3-231
В1-231
2 вариант
А1-3
А2-3
А3-4
А4-4
А5-3
А6-2
А7-2
А8-1
А9-2
Б1-1
Б2-134
Б3-231
В1-2431

Текущая страница: 2 (всего у книги 6 страниц) [доступный отрывок для чтения: 2 страниц]

Шрифт:

100% +

Часть 1. Царство Бактерии

Подцарство Настоящие бактерии

Подцарство Архебактерии

Подцарство Оксифотобактерии



В царство бактерий (от греч. «бактерион» – палочка) объединяют самых древних обитателей нашей планеты, которых в обиходе часто называют микробами. Эти организмы имеют клеточное строение, но их наследственный материал не отделён от цитоплазмы оболочкой, – другими словами, они лишены оформленного ядра. По размерам большинство из них значительно крупнее вирусов. Царство бактерий на основе важных особенностей жизнедеятельности, и прежде всего обмена веществ, учёные подразделяют на три подцарства: Архебактерии, Настоящие бактерии и Оксифотобактерии.

Изучением строения и особенностей жизнедеятельности микроорганизмов занимается наука микробиология.


Подцарство Настоящие бактерии

Рассмотрим особенности строения бактерий на примере представителей подцарства Настоящие бактерии.

Это очень древние организмы, появившиеся, по-видимому, более 3 млрд лет назад. Бактерии микроскопически малы, но их скопления (колонии) нередко видимы невооружённым глазом. По форме и особенностям объединения клеток в группы различают несколько категорий настоящих бактерий. Кокки имеют шарообразную форму; диплококки состоят из попарно сближенных клеток шаровидной формы; стрептококки образованы кокками, сближенными в виде цепочки; сарцины – скопления кокков, имеющие вид плотных пачек; стафилококки – комплекс кокков в виде виноградной грозди. Бациллы, или палочки, – вытянутые в длину бактерии; вибрионы – дугообразно изогнутые бактерии, а спириллы – бактерии с вытянутой, штопорообразно извитой формой и т. д.

На поверхности клеток бактерий часто имеются жгутики – органоиды движения, с помощью которых они передвигаются в жидкой среде. По своей организации они отличаются от жгутиков и ресничек растений и животных. Некоторые бактерии перемещаются «реактивным» способом, выбрасывая в окружающую среду порцию слизи. Клеточная стенка бактерий построена очень своеобразно и включает соединения, не встречающиеся у растений, грибов и животных. Обычно она достаточно прочна, её основу составляет вещество муреин, представляющее собой смесь полисахаридов и белков. Клеточная стенка многих бактерий сверху покрыта слоем слизи. Цитоплазма окружена мембраной, отделяющей её изнутри от клеточной стенки.


Форма бактерий


Расположение жгутиков у бактерий


В цитоплазме бактерий мембран мало, и они представляют собой не самостоятельные структуры, а впячивания наружной цитоплазматической мембраны. Совсем нет органоидов, окружённых мембраной (митохондрий и пластид). Синтез белков осуществляют рибосомы, имеющие меньший размер, чем у эукариот. Все ферменты, обеспечивающие процессы жизнедеятельности, рассеяны в цитоплазме или прикреплены к внутренней поверхности цитоплазматической мембраны.

Обычно бактерии размножаются делением надвое. Вначале клетка удлиняется, в ней происходит удвоение кольцевой хромосомы, постепенно образуется поперечная перетяжка, а затем дочерние клетки расходятся или остаются связанными в характерные группы – цепочки, пакеты и т. д.

В неблагоприятных условиях, например при повышении температуры или высушивании, многие бактерии образуют споры. При этом часть цитоплазмы, содержащая наследственный материал, выделяется и покрывается толстой многослойной капсулой. Клетка как бы высыхает – процессы обмена веществ в ней прекращаются. Споры бактерий очень устойчивы; они могут сохранять жизнеспособность в сухом состоянии многие годы, а также выживать в организме больного человека, несмотря на активное лечение антибиотиками. Споры бактерий распространяются ветром и другими путями. Попадая в благоприятные условия, спора преобразуется в активную бактериальную клетку.


Схема спорообразования


Размножение бактериальной клетки делением надвое


Автотрофных бактерий (от греч. «авто» – сам и «трофос» – питаю), которые самостоятельно синтезируют органические вещества из неорганических, немного. Часть из них способна к хемосинтезу – синтезу органических веществ, образующих их тело, из неорганических с помощью энергии окисления неорганических соединений. Другие образуют органические молекулы из неорганических в процессе фотосинтеза, используя энергию солнечного света.

По отношению к кислороду бактерии делятся на аэробов (существующих только в кислородной среде) и анаэробов (существующих в бескислородной среде). Кроме того, известны группы бактерий, живущих как в кислородной, так и в бескислородной среде.


Патогенные бактерии


В природе бактерии распространены чрезвычайно широко. Они населяют почву, играя роль разрушителей органического вещества – остатков погибших животных и растений. Преобразуя органические молекулы в неорганические, бактерии тем самым очищают поверхность планеты от гниющих остатков и возвращают химические элементы в биологический круговорот.

И в жизни человека роль бактерий огромна. Так, получение многих пищевых и технических продуктов невозможно без участия различных бродильных бактерий. В результате жизнедеятельности бактерий получают простоквашу, кефир, сыр, кумыс, а также ферменты, спирты, лимонную кислоту. Процессы квашения пищевых продуктов тоже связаны с бактериальной активностью.

Встречаются бактерии-симбионты (от лат. «сим» – вместе, «биос» – жизнь), которые живут в организмах растений и животных, принося им определённую пользу. Например, клубеньковые бактерии, поселяющиеся в корнях некоторых растений, способны усваивать газообразный азот из почвенного воздуха, превращать его в растворимые соединения и таким образом снабжать эти растения азотом, необходимым для их жизнедеятельности. Отмирая, растения обогащают почву соединениями азота, что было бы невозможно без участия таких бактерий.

Известны хищные бактерии, поедающие представителей других видов прокариот.

Велика и отрицательная роль бактерий. Различные виды бактерий вызывают порчу пищевых продуктов, выделяя в них продукты своего обмена, ядовитые для человека. Наиболее опасны патогенные (от греч. «патос» – болезнь и «генезис» – происхождение) бактерии – источник различных заболеваний человека и животных, таких как воспаление лёгких, туберкулёз, ангина, сибирская язва, сальмонеллёз, чума, холера и др. Поражают бактерии и растения.


Бактерии-симбионты образуют клубеньки на корнях растений


Результат деятельности бактерий – разрушителей древесины

Подцарство Архебактерии*

Архебактерии (от греч. «архиос» – древнейший), возможно, древнейшие из ныне живущих прокариот, а следовательно, и из всех других живых организмов; они появились на нашей планете более 3,8 млрд лет назад.

Всего описано немногим более 40 видов архебактерий. Некоторые из них способны обитать в экстремальных условиях.

Среди архебактерий наиболее известны метанообразующие бактерии, которые в результате обмена веществ выделяют горючий газ метан. Значительную часть метана на Земле (10–15×10 6 т ежегодно) образует только эта группа прокариот. Обитают метанообразующие архебактерии в строго анаэробных условиях: в затопляемых почвах, болотах, иле водоёмов, очистных сооружениях, рубце жвачных.

Другая группа архебактерий – так называемые галобактерии – организмы, способные к росту при очень высокой концентрации солей. Они живут в солёных озёрах.

Среди архебактерий есть и такие, которые окисляют серу и её неорганические соединения с образованием серной кислоты и поэтому могут быть причиной разрушения каменных и бетонных сооружений, коррозии металлов и др.


Галобактерии


Галобактерии живут в солёных отложениях Мёртвого моря


Серобактерии


Метанообразующие архебактерии обитают в болотах

Подцарство Оксифотобактерии*

Подцарство включает несколько групп бактерий, в частности отдел цианобактерий, нередко называемых синезелёными водорослями. Они очень широко распространены по всему миру. Известно около 2 тыс. видов цианобактерий. Это древние организмы, возникшие около 3 млрд лет назад. Предполагается, что изменения в составе древней атмосферы Земли и обогащение её кислородом связаны с фотосинтетической активностью цианобактерий.

Клетки цианобактерий, по форме округлые, эллиптические, цилиндрические, бочонковидные или иные, могут оставаться одиночными, объединяться в колонии, образовывать многоклеточные нити. Часто они выделяют слизь в виде толстого чехла, окружённого у некоторых форм плотной оболочкой. У некоторых видов нити ветвятся и местами образуют многорядные слоевища. Нитчатые формы цианобактерий, помимо обычных клеток, имеют такие, которые способны усваивать азот атмосферного воздуха, переводя его в состав различных растворимых неорганических веществ. Эти клетки снабжают соединениями азота прочие клетки нити. Жгутиков цианобактерии, в отличие от настоящих бактерий, никогда не имеют. Размножаются цианобактерии обычно путём деления клетки надвое, полового процесса у них нет.


Разные формы цианобактерий


Цианобактерии и архебактерии в горячем источнике


Цианобактерии часто вызывают «цветение» воды в прудах


Цианобактерии образуют зелёные пятна на камнях


Большинство цианобактерий – автотрофные организмы и могут синтезировать все вещества клетки за счёт энергии света. Однако они способны и к смешанному типу питания.

Часто цианобактерии вступают в симбиоз с другими организмами. А в симбиозе с грибами образуют такие организмы, как лишайники.

Большинство видов населяют пресноводные бассейны, немногие живут в морях. При массовом размножении цианобактерии часто вызывают «цветение» воды в прудах, что отрицательно сказывается на жизни обитателей водоёма, так как многие цианобактерии в процессе жизнедеятельности выделяют ядовитые вещества. Кроме того, из-за массовой гибели цианобактерий вода начинает загнивать, появляется неприятный запах. Пить воду из таких водоёмов нельзя. На суше цианобактерии живут в почве, образуют характерные зелёные налёты на камнях и коре деревьев.

Виды рода анабена искусственно разводят в тропиках на рисовых полях для обогащения почвы соединениями азота. Благодаря азотфиксирующим свойствам этой бактерии, обитающей в полостях листьев водного папоротника азоллы, рис может долго расти на одном и том же месте без внесения удобрений. Некоторые цианобактерии в странах Востока используют в пищу.


Микрофотографии различных цианобактерий

Вопросы и задания

1. Каковы особенности строения бактериальной клетки? Какие химические вещества образуют тело бактерий?

2. Назовите основные формы бактериальных клеток.

3. Как перемещаются бактерии?

4. Используя материал учебника, составьте таблицу и внесите в неё группы бактерий и способы получения ими энергии.

5. Встречаются ли среди бактерий хищники?

6. Какую систематическую группу образуют архебактерии?

7. Какие организмы называют аэробами? Почему? В чём их отличия от анаэробов?

8. Перечислите особенности строения клеток цианобактерий.

9. Как размножаются бактерии?

10. Как вы думаете, почему бактерии считают наиболее древними организмами?

11. Обсудите в классе, как можно предотвратить цветение водоёмов.

12. Составьте развёрнутый план параграфа.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните предложенные задания.

1. http://artsiz.ucoz.ua/publ/shkolnikam_na_zametku/prokarioty/2-1-0-1 (Общая характеристика прокариот)

2. http://www.worldofnature.ru/dia/?act=viewcat&cid=578 (Прокариоты: информация и иллюстрации)

Часть 2. Царство Грибы

Отдел Хитридиомикота

Отдел Зигомикота

Отдел Базидиомикота

Группа Несовершенные грибы

Отдел Оомикота

Группа Лишайники



Современные биологи относят грибы к самостоятельному царству организмов, которые существенно отличаются от растений и животных.

Изучением царства грибов, включающего не менее 100 тыс. видов, занимается наука микология (от греч. «микос» – гриб, «логос» – учение).

Учёные полагают, что грибы представляют собой сборную группу организмов, имеющих различное происхождение. Не исключено, что грибы – одни из первых эукариот, однако их ранняя история практически неизвестна. Подавляющее большинство современных грибов обитает на суше. Однако древнейшие грибы, очевидно, были пресноводными или морскими организмами.

Грибы лишены пигмента, обеспечивающего фотосинтез, – хлорофилла и являются гетеротрофами. Некоторые свойства грибов сближают их с животными: в качестве запасного питательного вещества они накапливают в клетках гликоген, а не крахмал, как растения; в состав клеточной оболочки входит хитин, сходный с хитином членистоногих; в качестве продукта азотистого обмена веществ образуют мочевину. С другой стороны, по способу питания (путём всасывания, а не заглатывания пищи), по неограниченному росту и неподвижности они напоминают растения.

Отличительный признак грибов – строение их вегетативного тела. Это грибница, или мицелий, состоящий из тонких ветвящихся нитевидных трубочек – гиф.


Шляпочные грибы


Грибы по строению разнообразны и широко распространены в различных местах обитания. Их размеры колеблются в широких пределах: от микроскопически малых (одноклеточные формы – дрожжи) до крупных экземпляров, тело которых в диаметре достигает полуметра и более (это, например, крупные шаровидные дождевики, а также съедобные грибы – белый, подберёзовик и др.).

Грибница, или мицелий, обладает огромной площадью поверхности, через которую поглощает питательные вещества. Часть грибницы, расположенная в почве, носит название почвенной грибницы. Наружная часть – то, что мы обычно называем грибом, – тоже состоит из гиф, но очень плотно переплетённых. Это – плодовое тело гриба. На нём формируются органы размножения.

У большинства грибов мицелий разделён перегородками на отдельные клетки. В перегородках имеются поры, через которые сообщается цитоплазма соседних клеток. Объединяясь в пучки, гифы образуют крупные тяжи, иногда достигающие в длину нескольких метров. Такие тяжи выполняют, в частности, проводящую функцию. В ряде случаев плотные переплетения гиф образуют утолщения, богатые запасными питательными веществами, обеспечивают выживание гриба в неблагоприятных условиях, когда основная часть грибницы погибает. Из них в подходящих для существования условиях вновь развивается мицелий.


Строение гриба


Грибная клетка, как правило, имеет хорошо выраженную клеточную стенку. В цитоплазме расположено значительное число рибосом и митохондрий, аппарат Гольджи развит слабо. В вакуолях часто можно обнаружить гранулы белков. Большое количество включений представлено гранулами гликогена и каплями жира. Наследственный, или генетический, аппарат клетки сосредоточен в ядрах, число которых колеблется от одного до нескольких десятков.

Некоторые одноклеточные грибы, например дрожжи, имеют тело, образованное одной почкующейся клеткой. Если отпочковавшиеся дочерние клетки не расходятся друг от друга, образуется мицелий, состоящий из нескольких клеток.

Грибы размножаются в основном бесполым путём – спорами либо вегетативно – частями мицелия. Споры развиваются на специализированных гифах – спорангиеносцах, поднимающихся над почвой или другими субстратами. Имеется также половое размножение.


Облако спор, образованных грибами


Гифы грибов в почве


Схема строения клетки гриба


Между корнями деревьев и грибницей некоторых грибов устанавливается тесная связь, полезная как грибу, так и растению, – возникает симбиоз. Нити грибницы оплетают корень и даже проникают внутрь его, образуя микоризу (от греч. «микос» – гриб и «риза» – корень). Грибница поглощает из почвы воду и растворённые минеральные вещества, которые поступают из неё в корни деревьев. Таким образом, грибница может частично заменять деревьям корневые волоски. Из корней растения грибница, в свою очередь, получает органические вещества, необходимые ей для питания и образования плодовых тел.

В хозяйственной деятельности человека грибы играют и положительную, и отрицательную роль. Большое значение в пищевой промышленности имеют дрожжи, вызывающие процесс брожения. Многие грибы образуют биологически активные вещества, ферменты, органические кислоты. Их используют в микробиологической промышленности для производства лимонной и других органических кислот, а также ферментов и витаминов. Ряд видов, например спорынью, чагу, используют в качестве сырья для получения лекарственных препаратов.

Грибы традиционно употребляют в пищу. На территории нашей страны встречается свыше 150 видов съедобных грибов, но широко используется лишь несколько десятков.

Известны грибы – возбудители заболеваний человека, например микоза стоп и кистей, ногтей. Некоторые грибы служат причиной болезней домашних животных, нанося вред животноводству. Пример такого грибкового заболевания – стригущий лишай. Многие грибы вызывают болезни растений – трутовики на деревьях, спорынья злаков и др.


Половое размножение базидиомицетных грибов



Возбудители – грибы хитридиомикота


Спорангии со спорами


В царство грибов микологи включают несколько отделов: Хитридиомикота, Зигомикота, Оомикота, Аскомикота и Базидиомикота. Наиболее крупные из них – Аскомикота и Базидиомикота.

Отдельную группу образуют Несовершенные грибы, которые размножаются только бесполым путём или вегетативно и никогда не образуют плодовых тел.

Отдел Хитридиомикота*
Отдел Зигомикота

Пилобол на навозе


Мукор на хлебе


Мортирелла

Отдел Аскомикота, или Сумчатые грибы

Аскомикота – один из наиболее обширных отделов (около 30 тыс. видов). Своё название они получили благодаря образованию замкнутых структур – сумок (асок), содержащих споры. К отделу Аскомикота относят, в частности, дрожжи, представленные одиночными почкующимися клетками, многочисленные многоклеточные грибы с крупными плодовыми телами, например сморчки́ и строчки́.

Представители аскомикота широко распространены во всех природных зонах и регионах. По способу питания это гетеротрофы, обитают они в почве, лесной подстилке, на различных растительных субстратах и питаются гниющими остатками. Одни виды аскомикота развиваются на субстратах животного происхождения, другие участвуют в разложении растительных остатков, содержащих целлюлозу, до неорганических молекул.

Многие виды аскомикота образуют вещества, применяемые в медицине для лечения инфекционных заболеваний (антибиотики), ферменты, органические кислоты и используются для их промышленного получения.

Широко используемая человеком группа из отдела Аскомикота – дрожжи. Важно отметить, что среди дрожжей нет видов, образующих токсические для человека вещества. При порче пищевых продуктов, вызываемой дрожжами, меняются вкус и внешний вид, но не накапливаются вредно действующие вещества, как это отмечается у ядовитых грибов и бактерий. Пекарские дрожжи существуют только в культуре. Они представлены сотнями рас: винными, хлебопекарными, пивными и спиртовыми.


Сумка (аска) со спорами



Клетки спорыньи содержат высокотоксичные (ядовитые) вещества, что может вызвать отравление при их попадании в муку или в корм для животных. Вещества, выделяемые из спорыньи, широко применяют в современной медицине для лечения сердечно-сосудистых, нервных и других заболеваний. Особенно эффективны они в акушерско-гинекологической практике.

Некоторые представители аскомикота, например сморчки и трюфели, съедобны.


Спорынья




Внимание! Это ознакомительный фрагмент книги.

Если начало книги вам понравилось, то полную версию можно приобрести у нашего партнёра - распространителя легального контента ООО "ЛитРес".

Включайся в дискуссию
Читайте также
Нежные сырники: все тонкости приготовления
Оладьи на молоке с разрыхлителем
Как приготовить беляши с мясом на сковороде