Традиционно все живые организмы подразделяются на три домена (надцарства) и шесть царств, однако в некоторых источниках может быть указана другая система классификации.
Организмы помещаются в царства на основе сходства или общих характеристик. Некоторые из признаков, которые используются для определения царства включают: тип клетки, получение питательных веществ и размножение. Двумя основными типами клеток являются и клетки.
Обычные способы получения питательных веществ включают , абсорбцию и проглатывание. Типы размножения включают и .
Ниже приведен список шести царств жизни и краткая характеристика организмов, состоящих в них
Археи, растущие в озере «утренней славы» в национальном парке Йеллоустоун, производят яркий цвет
Первоначально эти прокариоты с одной считались бактериями. Они находятся в и имеют уникальный тип рибосомальной РНК. Состав этих организмов позволяет им жить в очень сложных условиях, включая горячие источники и гидротермальные отверстия.
Примечание: в некоторых случаях археи относят к Царству Бактерий, однако большинство ученых выделяют их в отдельное Царство. Фактически данные анализа ДНК и РНК показывают, что археи и бактерии настолько различные, что их нельзя совмещать в одно Царство.
Кишечная палочка
Эти организмы считаются настоящими бактериями и классифицируются под доменом бактерий. Хотя большинство бактерий не вызывают заболевания, некоторые могут спровоцировать серьезные болезни. При оптимальных условиях они размножаются с угрожающей скоростью. Большинство бактерий размножается бинарным делением.
Включают как одноклеточные (дрожжи и плесени), так и многоклеточные (грибы) организмы. Они являются разлагающими организмами и получают питательные вещества через поглощение.
Чрезвычайно важны для всей жизни на Земле, поскольку они выделяют кислород, и обеспечивают других живых организмов кровом, продуктами питания и т.п. Эта разнообразная группа содержит сосудистые или бессосудистые растения, цветковые или нецветковые растения, и др.
В это Царство входят все . Эти многоклеточные эукариоты зависят от растений и других организмов для поддержания жизнедеятельности. Большинство животных обитают в водных средах и варьируются от крошечных тихоходок до чрезвычайно больших голубых китов.
Задание уровня А
Выберете один правильный ответ из четырёх предложенных.
В 17 веке микроскоп изготовил
2) А. Левенгук
Самую значимую систему классификации живых организмов в 1735 году разработал
4) К.Линней
Основной систематической категорией в биологии является
Двойное название животных включает
2) Род и вид
Наука, изучающая поведение животных, - это
2) Этологий
Китообразные - это
Переходные формы между представлениями некоторых классов позвоночных животных были описаны благодаря
1) Изучению ископаемых животных
Самым большим царством живых организмов является царство
1) Животных
Представителей царства животных изучает
2) Зоология
Клетки животных отличаются от клеток растений
1) строением оболочки, не содержащей целлюлозы, и отсутствием пластид
Задания уровня В
Выберите три правильных ответа из шести предложенных
В1. Накопление знаний о животных в древности привело к тому, что люди
2) создавали орудия ложа и добычи и совершенствовали способы загонной охоты
3) сооружали гигантские постройки для содержания животных рядом со своими поселениями
6) осваивали новые варианты использования продуктов промысла и животноводства
В2. О промысловых животных древние охотники знали
1) поведение и места обитания представителей каждого вида
3) предпочитаемые корма
4) пути сезонных миграций
В3. Знания, полученные в результате изучения животного мира, важны для
1) разработки безвредных для человека биологических методов борьбы с вредителями сельского хозяйства
2) искусственного разведения ценных пород рыб и сохранения животных, находящихся на грани вымирания
4) выведения новых пород домашних животных и одомашнивания диких животных
В4. Укажите соответствие между учеными и их достижениями в области изучения животных.
ДОСТИЖЕНИЯ
А) описал образ жизни, поведение и места обитания животных
Б) ввел в науку систематические категории
В) предложил классификацию животного мира
Г) поставил систематическую сводку животных - «Лестницу существа»
Д) описал спячку, линьку и питание различных животных
Е) предложил использовать латинский язык для обозначения видов животных
1) К.Линней
2)Аристотель
В6. Установите соответствие между достижениями в области зоологии и их значением
А) разработка мер борьбы с вредителями запасов продовольствия
Б) акклиматизация промысловых позвоночных
В) восстановление численности соболя, бобра, морского котика и др.
Г) повышение продуктивности сельскохозяйственных животных
Д) создание заповедников
Е) выведение новых пород сельскохозяйственных животных
ЗНАЧЕНИЕ
1) решение проблемы потемки людей
Со времён Аристотеля все натуралисты и естествоиспытатели собирали коллекции и сведения об организмах. Одним из существенных результатов такой деятельности стало разделение орга-низмов на группы, что сделало их изучение более удобным.
Примеры на рисунке: 1. сине-зеленые водоросли; 2. перидинеи; 3. эвгленовые; 4. диатомеи; 5. хламидомонада; 6. ламинария; 7. одонталия; 8. папирус; 9. ризофора; 10. зостера; 11. морской котик; 12. пеликан; 11. бычок.
Учёные разделили всё живое на планете на группы по родственным признакам. Пять самых больших групп называются царства.
Определение и помещение в систему различных групп организмов — основная задача таксономии (греч. «таксис» — расположение в порядке + «номос» закон). Кроме того, таксономия определяет правила, по которым тот или иной организм следует помещать в какую-либо группу, что также является одной из задач естествознания.
Таксономия не ставит своей задачей выявление природных законов в явном виде, её цель другая — разделение множества организмов на группы, то есть создание системы и порядка, иными словами, способа, с помощью которого людям удобнее воспринимать всё многообразие живых организмов.
Поскольку система классификации организмов создана человеком, то не существует раз и навсегда установленного способа классификации . Вместо этого есть довольно большое число систем раз-деления организмов на царства, используемых различными систе-матиками. Система, где все организмы разделены на пять царств, пожалуй, является одной из самых простых.
В современной классификации из пяти царств три представляют собой многоклеточные организмы, а оставшиеся два — одноклеточные . Согласно данной системе любой многоклеточный организм является либо растением (Plantae), либо грибом (Fungi), либо животным (Animalia). Ясно, что именно растения, грибы и животные и есть царства. Соответственно одноклеточный организм может быть либо , либо монерой (Мопе rа).
Самое представительное царство — . Сюда входят все организмы, питающиеся готовыми органическими соединениями (растениями или другими животными).
К относятся в основном многоклеточные организмы, не способные самостоятельно передвигаться. Растения с помощью фотосинтеза, используя энергию солнечных лучей, преобразовывают неорганические вещества в органические.
Составляют организмы, не являющиеся ни животными, ни растениями — это, например, плесень, съедобные и ядовитые грибы.
В (лат. «протос» — первичный) входят простейшие. В царство протистов (эукариотов) включают микроскопические, обычно одноклеточные, организмы, имеющие ядра в клетках. Протистов и вправду в чём-то можно считать «самыми первыми» хотя бы потому, что они наиболее древние и в каком-то смысле самые простые из эукариотов. Ядро у них есть, и клетка может быть устроена весьма сложно, но как целостный организм они всё-таки проще, чем растения, грибы или животные. В качестве примера простейшего можно привести амебу. Амеба — это одноклеточный эукариот, который всё время меняет форму своего тела. При этом амеба двигается благодаря изменениям формы тела. Самые известные протисты — диатомеи (диатомические водоросли), перидинеи и эвгленовые, и другие жгутиковые водоросли.
Царство Monera — единственное царство, которое включает в себя бактерии , а также других прокариот. Клетки прокариот не могут быть устроены достаточно сложно, они также не могут образовывать многоклеточные организмы, или, образно говоря, остают-ся одни (греч. «mono» — один, одиночный). У бактерий и других монер всегда отсутствуют такие органеллы, образованные мембран-ными пузырьками, как, например, митохондрии или аппарат Гольджи. Таким образом, для монер характерны совсем другие черты клеточной анатомии и физиологии.
К (прокариотам) относят микроскопические, как правило одноклеточные, организмы, без ядра в клетках. Кроме собственно бактерий (стафилококки, вибрионы, спириллы и т.д), к царству Монер часто относят сине-зеленые водоросли (цианеи), примитивные одноклеточные.
Несмотря на маленький размер клетки и относительную простоту структурной организации, распространенность бактерий (и других монер) очень велика. Они составляют большую часть биомассы («живого веса») Земли. Все бактерии на планете весят больше, чем все слоны, киты, люди и жуки, вместе взятые!
Жизнь на Земле зародилась в океане. Поэтому в воде встречаются представители всех пяти царств живой природы, всех типов животных и многих отделов растений. В процессе эволюции многие из них покинули водную среду, а потом вторично вошли в неё.
Следующая ступень классификации — типы (у растений — отделы).
Основная категория биологической систематики — вид. Каждый вид (например, Человек разумный — Homo sapiens) имеет двой-ное латинское название, состоящее из родового и видового имён. Ро-довое имя пишется с заглавной буквы, видовое — со строчной.
А теперь рассмотрим биологическую систематику более подробно. Таксономические категории биологической систематики представляют следующую иерархию:
царство (regnum);
тип (phylum);
подтип (subphylum);
класс (classiis);
подкласс (subclassis);
отряд (у растений — порядок) (ordo);
подотряд (subordo);
семейство (familia);
подсемейство (subfamilia);
род (genus);
подрод (subgenus);
вид (species);
подвид (subspecies);
разновидность (varietas);
форма (forma).
В таксономии приняты правила, что каждому виду даётся уникальное латинское название, состоящее из двух слов. Первое сло-во — это название рода, оно является существительным и пишется с большой буквы, а второе слово — видовой эпитет — прилагатель-ное, которое пишется с маленькой. Например, современный чело-век имеет название Homo sapiens — человек разумный. Возможно, человека, если посмотреть на то, как он себя ведёт, и на то, какие проблемы в связи с этим возникают, и не всегда можно назвать разумным, однако это лишь биологическое название единственного ныне живущего вида рода Homo. Из палеонтологической летописи нам известны и другие (ныне вымершие) виды рода Homo: напри-мер, Homo habilis и Homo erectus.
№ Биология
Тема Деление царств на группы.
Цель: познакомить учащихся с основными царствами живой природы.
Задачи:
дать начальные представления о классификации живых организмов, царствах живой природы.
повторить и закрепить знания о клетке, истории ее открытия, многообразии клеток;
развивать у учащихся словесно-логическое мышление, способности сравнивать и анализировать;
С тревогой, самые старые деревья, от ста до трехсот лет, умирают, - предупреждают ученые в последней «Науке». Это явление относится к лесным ландшафтам, саваннам, фермам и даже городам по всему миру. Похоже, что это влияет на деревья в большинстве типов лесов, - отметил главный автор работы, проф.
Тот факт, что это не хорошо со старыми деревьями, проф. Исследователи обнаружили, что старые деревья массово убиты в результате пожаров, и в годы, когда нет пожаров, они погибают в 10 раз чаще, чем раньше, скорее всего, из-за засухи, более высоких температур, рубки и т.д. Ученые начали рассматривать это явление по всему миру. Аналогичные тенденции наблюдаются в различных географических зонах, таких как Калифорнийский Йосемитский национальный парк, африканские саванны, тропические леса Бразилии, леса умеренной зоны в Европе и бореальные леса на севере.
продолжить развитие навыков работы с учебником, тестовыми заданиями, опрными схемами;
воспитывать у учащихся бережное отношение к природе, умение слушать учителя и своих одноклассников.
Оборудование: компьютер; проектор; интерактивная доска; мультимедийная презентация “ Разнообразие живых организмов”, таблица “Схема развития растительного мира”, таблица “Схема развития животного мира”
Убытки крупных деревьев также были ясны в сельскохозяйственных районах и в городах, где люди интенсивно пытаются их защитить. Мы говорим об утрате крупнейших живых организмов в мире, крупнейших покрытосеменных растений на Земле, организмов, которые играют ключевую роль в регулировании и обогащении нашего мира, - говорит профессор Билл Лоранс из Университета Джеймса Кука.
Он подчеркивает, что большие, старые деревья играют важную экологическую роль. Существуют экосистемы, в которых до трети всех птиц и животных живут в сучьях и впадинах этих деревьев. Эти деревья связывают огромное количество углерода, а также способствуют циркуляции воды и питательных веществ из почвы. Они совместно создают растительные полосы, которые являются местом для жизни других организмов. Они влияют на местный климат. Большие деревья обеспечивают пищу для многих животных в виде фруктов, цветов, листьев и нектара, а птицы и животные защищают себя в своих пустотах, например, находящийся под угрозой исчезновения австралийский лидер.
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Повторение пройденного материала. Мультимедийная презентация “Разнообразие живых организмов
Сегодня мы с вами на уроке продолжаем исследовать разнообразие живых организмов, но прежде чем продолжить исследование нам необходимо вспомнить что мы уже знаем о живых организмах и выделить то над чем нам с вами нужно будет поработать.
Потеря деревьев может означать исчезновение таких существ, - пишут исследователи. Старые деревья так быстро снижаются, из-за их прямой рубки, а также сбора урожая для сельскохозяйственных нужд, нападений насекомых или быстрого изменения климата - оценивает проф.
Исследователи рассматривают проблему глобального исчезновения старых деревьев в контексте исчезновения крупнейших млекопитающих, например слонов, носорогов, тигров или китообразных. «Как и во многих частях света, эти крупные животные исчезают, поэтому у нас есть все больше доказательств того, что старые, большие деревья могут угрожать подобным образом», предупреждают авторы публикации.
Для этого я приготовила блиц-опрос, ваша задача отвечать полным ответом. Пожалуйста, кто желает показать нам свои знания.
Каковы важнейшие признаки живых организмов?
Чем растения отличаются от животных?
Почему ботаники длительное время считали, что грибы – это растения?
Расскажите о самых микроскопических организмах.
Что изучает систематика
Назовите основные отделы растений и их представителей
Чем руководствуются ученые систематики, обьеденяя организмы в различные группы.
III. Изучение нового материала. Существует множество классификаций живых организмов. Познакомимся с некоторыми из них.
1. Деление организмов на эукариоты и прокариоты. По наличию ядра в клетках.
2 . Рассказ учителя с примерами организмов эукариотов и прокариотов. Записать схему в тетрадь:
Прокариоты - одноклеточные живые организмы, не обладающие (в отличие от эукариот) оформленным клеточным ядром. К ним относятся ТОЛЬКО бактерии и археи.
Например: кишечная палочка (бактерия) , серая анаэробная бактерия (архея) .
Эукариоты - живых организмов, клетки которых содержат ядра. Все организмы, кроме бактерий и архей, являются ядерными (вирусы и вироиды также не являются эукариотами, но не все биологи считают их живыми организмами) .
Например: кошка, человек, рыба, рак, муха, и т. д.)) Короче все грибы, животные, растения и протисты (любые простейшие)
Все многоклеточные как правило эукариоты.
2. Характеристика царств живой природы. Назвать, показать, дать пояснения.
. Примеры организмов, которые называют учащиеся. Записать схему в тетрадь.
Самые большие группы жизни на Земле объединены в царства. Давайте посмотрим, в какие царства объединили ученые различные формы жизни.
***
Царство бактерий (прокариотов) .
Здесь объединены микроскопические (как правило, одноклеточные) организмы, не имеющие в своих клетках ядра. Кроме собственно бактерий (стафилококки, вибрионы
и т. д.) сюда часто относят и примитивные одноклеточные водоросли - цианеи (или сине-зеленые водоросли)
. Сине-зеленые водоросли являются одной из древнейших форм жизни на Земле. Они появились, по мнению ученых, более 2 млрд. лет назад. Водорослями их можно назвать лишь условно, из-за примитивности строения.
Царство протистов (эукариотов) .
В отличие от представителей царства бактерий, царство протистов представлено микроорганизмами, имеющими в своих клетках ядро. Самые известные представители этого царства - диатомеи (диатомические водоросли) , перидинеи и эвгленовые, а также другие жгутиковые водоросли.
Диатомовые одноклеточные относятся к наиболее распространенным представителям царства протистов. Их насчитывается более 10 тыс. разновидностей, среди которых большая часть - морские жители. Под линзой обычного микроскопа диатомеи выглядят как кружочки, овальчики, звездочки и т. д. Однако если разглядеть диатомею под более мощным микроскопом, то можно увидеть, что ее студенистое тело покоится в прочной сетчатой раковине крохотного размера. Этот внешний скелет животного построен из кремнезема. Диатомеи не умеют двигаться самостоятельно и перемещаются водными течениями. Но есть среди процистов и животные, способные к самостоятельному передвижению, например одноклеточная жгутиковая водоросль эвглена.
Эвгленовые насчитывают в своих рядах около 60 видов. Обитают они лишь в пресных водах.
Царство растений.
Это царство объединяет многоклеточные организмы, не способные самостоятельно передвигаться и использующие энергию солнечных лучей для преобразования неорганических веществ в органические (фотосинтез) . Думаю, что нет необходимости приводить примеры представителей этого царства - это самые различные виды растений воды и суши с более сложной организацией, чем одноклеточные.
Царство грибов.
Грибы не случайно выделены в отдельное царство. Эти живые организмы не являются ни животными, ни растениями, не попадая под классификационные признаки представителей этих царств. Грибы включают многие споровые организмы, плесень, собственно грибы (ядовитые и съедобные) .
Царство животных.
Самое многочисленное и представительное царство. Сюда входят все организмы, питающиеся готовыми органическими соединениями (растениями или другими животными, в т. ч. их останками) . К животным относятся и одноклеточные живые организмы (амебы, инфузории) , и огромные млекопитающие (киты, слоны, рыбы, гигантские медузы и т. д.)
К этому царству причислены и интересующие нас акулы, и даже мы с Вами.
2. Характеристика царства Бактерии. Особенности строения, образ жизни, примеры представителей царства.
Царство бактерий. Общая характеристика.
Известно около 2500 видов. Имеют клеточное строение, но не имеют ядра, отделенного мембраной от цитоплазмы.
Большинство не содержит хлорофилла и питается готовыми органическими веществами – гетеротрофно.
Живут практически везде: в почве, в пыли, в воздухе, в воде, на теле животных, внутри живых организмов.
Размножаются каждые 20–30 минут.
Имеют очень важное значение для человека.
1)При жизнедеятельности почвенных бактерий происходит образование гумуса, который представляет собой разложившееся органическое вещество, содержащее все необходимые вещества для жизни растений.
2)Для очистки сточных вод применяются микроорганизмы, которые в короткие сроки могут перевести большинство органических соединений в неорганические.
3)В кишечнике многих животных и человека обитает микрофлора, которая способна переваривать потребляемую организмом пищу и синтезируют витамины (бактерии симбионты) .
4)Путем брожения человек может получать различные вещества, например, уксусная кислота, силос, спирт, кисломолочные продукты.
5)Производство антибиотиков. Эти вещества выделяются некоторыми бактериями и грибами. Они вызывают угнетение жизнедеятельности других бактерий.
6)Производство кормового белка.
7)Производство ферментов и генная инженерия. Возможность промышленно производить инсулин, получать спирты, органические кислоты, полимерные вещества.
8)Биологические методы борьбы с вредителями, различные бактерии могут заражать и вызывать гибель вредителей сельского хозяйства.
3. Характеристика царства Растений. Классификация царства с приведением примеров. .
Обратить внимание учащихся на таблицу в классе “Схема развития растительного мира”, акцентируя внимание на низших и высших растениях. Записать схему в тетрадь, обращая внимание на написание новых слов.
Общая характеристика царства растений Все живые организмы можно разделить на четыре царства: растения, животные, грибы и бактерии. Признаки царства растений следующие:
являются эукариотами, то есть клетки растений содержат ядра;
являются автотрофами, то есть образуют из неорганических органические вещества в процессе фотосинтеза за счет энергии солнечного света;
ведут относительно неподвижный образ жизни;
неограниченны в росте в течение всей жизни;
в качестве запасного питательного вещества используют крахмал;
наличие хлорофилла
4. Характеристика Царства Животные. Перечислить особенности царства. Деление их позвоночных и беспозвоночных. .Привести примеры.
IV. Минутка релаксации. Гимнастика для глаз (делается стоя у своих рабочих мест).
– Крепко зажмурить глаза на 5 секунд, затем открыть. (Повторить 10 раз..)
– Посмотреть в окно, выбрать самую дальнюю точку за окном и самую ближнюю в классе. Попеременно смотреть на эти точки по 10 секунд. (Повторить 10 раз.)
V. Закрепление изученного материала.
2. Л/Р №1 «Разнообразие отделов растений».
Самостоятельная работа
VI. Итог: познакомились с основными царствами живой природы, многообразием живых организмов.
VII. Домашнее задание: пар.4 стр.16-17 (вопросы)
Лабораторная работа №1
Нарисуйте ваш вариант представителей отделов растений. Напиши названия отделов.
Немного истории. Аристотель пытался все объекты природы систематизировать. У него была "лестница существ". Внизу наиболее примитивно организованные камни, потом растения, животные и человек. Стремление к линейной классификации довольно долго сохранялось, но потом его пришлось отвергнуть, так как объекты живой природы не выстраиваются в единую лестницу. Деление на растения и животные известно давно. Эти группы называют царствами: царство растений и царство животных. Потом были описаны простые одноклеточные растения и животные, о которых не всегда понятно, растения они или животные. Они были выделены в группу одноклеточные (Протисты). Затем открыли бактероий и выделили их в отдельное царство. Позже было в отдельное царство были выделены грибы. Для нас они кажутся похожими на растения, но, тем не менее, от растений они существенно отличаются, в частности, тем, что, как животные, запасают гликоген, а не крахмал.
Итак, живые организмы разделили на царства Растений, Грибов, Животных и Простейших (одноклеточных), и царство бактерий, в которую входили все прокариоты. Но когда изучали бактерий, оказалось, что они также делятся на две сильно отличающиеся группы. Соответственно, их пришлось разделить на два царства: Эубактерии (собственно бактерии) и Архебактерии (другое название - Археи). Последние также не имеют ядра, но по структуре сильно отличаются от бактерий.
Такое деление возникло недавно. В 1990 году вышла посвященная этой теме публикация. Деление было сделано на основе последовательности рибосомной РНК. Если раньше для того, чтобы описать какой-либо новый вид, нужно было изучить организм, описать, как он питается, его морфологию, и только после этого его можно было классифицировать, то сейчас классификацию организма можно провести, даже не зная, как он выглядит. Достаточно просеквенировать (определить последовательность нуклеотидов) его рибосомную РНК. И поскольку для многих организмов последовательность рибосомной РНК известна, то по степени сходства этих РНК строится классификация, а не по внешнему сходству или по особенностям метаболизма. Некоторые группы архебактерий так и были описаны: рибосомные РНК есть, а сами организмы пока никто не видел. В чем же смысл перехода к классификации по степени сходства рибосомной РНК? Рибосомная РНК отражает родство по происхождению, в то время, как одинаковая форма может быть у совершенно неродственных животных. Если вспомнить лягушку, крокодила и бегемота, то окажется, что глаза у них из воды торчат похожим образом. Но эти животные относятся к разным классам. То есть, построение классификации на основе рибосомной РНК отображает родство организмов, но зато зачастую не отражает сходство в образе их жизни. Почему выбрана именно рибосомная РНК? Потому что это самая консервативная, т.е. наиболее медленно меняющаяся, часть генома. Ниже на рисунке представлено дерево родства разных организмов. На нем выделяются группы бактерий, архей и эукариот.Эти группы, более высокого ранга, чем царства. Их называют надцарства или домены. Термин домен используется в разных науках. В данном случае, в систематике, «домен» обозначает группу (рангом выше царства), объединяющую разные организмы, обладающие определенным набором общих черт.
Что же общего у бактерий и архей, что отличает их от эукариот?
Строение клетки прокариот
У прокариотических клеток есть цитоплазматическая мембрана, также как и эукариотических. У бактерий мембрана двуслойная (липидный бислой), у архей мембрана довольно часто бывает однослойной. Мембрана архей состоит из веществ, отличных от тех, из которых состоит мембрана бактерий. Поверхность клеток может быть покрыта капсулой, чехлом или слизью. У них могут быть жгутики и ворсинки.
Клеточное ядро, такое как у эукариот, у прокариот отсутствует. ДНК находится внутри клетки, упорядоченно свернутая и поддерживаемая белками. Этот ДНК-белковый комплекс называется нуклеоид. У эубактерий белки, которые поддерживают, ДНК отличаются от гистонов, которые образуют нуклеосомы (у эукариот). А у архибактерий гистоны есть, и этим они похожи на эукариот. Энергетические процессы у прокариотов идут в цитоплазме и на специальных структурах - мезосомах (выростах клеточной мембраны, которые закручены в спираль для увеличения площади поверхности, на которой происходит синтез АТФ). Внутри клетки могут находиться газовые пузырьки, запасные вещества в виде гранул полифосфатов, гранул углеводов, жировых капель. Могут присутствовать включения серы (образующейся, например, в результате бескислородного фотосинтеза). У фотосинтетических бактерий имеются складчатые структуры, называемые тилакоидами, на которых идет фотосинтез. Таким образом, у прокариот, в принципе, имеются те же самые элементы, но без перегородок, без внутренних мембран. Те перегородки, которые имеются, являются выростами клеточной мембраны.
Форма прокариотических клеток не так уж и разнообразна. Круглые клетки называются кокки. Такую форму могут иметь как археи, так и эубактерии. Стрептококки - это кокки, вытянутые в цепочку. Стафилококки - это «грозди» кокков, диплококки -кокки, объединенные по две клетки, тетрады - по четыре, и сарцины - по восемь. Палочкообразные бактерии называются бациллами. Две палочки - диплобациллы, вытянутые в цепочку - стрептобациллы. Еще выделяют коринеформные бактерии (с расширением на концах, похожим на булаву), спириллы (длинные завитые клетки), вибрионы (коротенькие загнутые клетки) и спирохеты (завиваются не так, как спириллы). Ниже проиллюстрировано все выше сказанное и приведены два представителя архебактерий.
Хотя и археи, и бактерии относятся к прокариотическим (безядерным) организмам, строение их клеток имеет некоторые существенные отличия. Как уже было отмечено выше, бактерии имеют липидный бислой (когда гидрофобные концы погружены в мембрану, а заряженные головки торчат с двух сторон наружу), а археи могут иметь монослойную мембрану (заряженные головки имеются с двух сторон, а внутри единая целая молекула; эта структура может быть более жесткой, чем бислой). Ниже представлено строение клеточной мембраны архебактерии.
Бактерии и археи отличаются строением и размером РНК-полимеры. В состав бактериальных РНК-полимераз входит 4-8 белковых субъединиц, в сотав эукариотических РНК-полимераз входит 10-14 белковых субъединиц, а у архей размер промежуточный: 5-11 субъединиц. Рибосомы бактерий меньше рибосом эукариот и меньше, чем рибосомы архей (которые также имеют промежуточные размеры).
Фотосинтез и азотфиксация
Некоторые виды бактерий и архей способны к фиксации азота. Примерно половина азота, входящего в состав живых организов, фиксируется бактериями. Азотфиксация, то есть превращение атмосферного азота в различные соединения, осуществляется ферментом нитрогеназой. Фиксация азота - один из наиболее дорогих биохимических процессов: на фиксацию одной молекулы азота расходуется 16 молекул АТФ. Есть менее эффективные системы фиксации, которые расходуют для этих целей до 35 молекул АТФ. Есть и небиологическая фиксация азота. После того, как начали производить удобрения (промышленная фиксация азота), человек вполне успешно может конкурировать с биологическими фиксаторами и биосферой в количестве фиксируемого азота.
Фиксировать азот могут только прокариотические организмы. Все организмы, способные фиксировать азот, имеют сходные ферменты нитрогеназы. Нитрогеназа способна работать только в анаэробных условиях, в присуствии кислорода фермент инактивируется и фиксация азота останавливается.
Фиксированный азот уходит в органические соединения. Это процесс могут проводить бактерии и растения. Мы можем только переводить органические соединение в аммиак. Соединения аммиака также могут переходить в окиси азота, после фиксации которого бактериями вновь получается азот.
Фиксацию азота осуществляют около 250 штаммов эубактерий: азотобактерии, клостридии и др. Половину этих штаммов составляют разные виды цианобактерий, ранее называемые сине-зелеными водорослями.
Как уже говорилось, нитрогеназа чувствительна к кислороду. В его присутствии она инактивируется и тогда не обратима. А сине-зеленые водоросли занимаются фотосинтезом, при котором образуется кислород, и процесс фиксации азота несовместим с процессом фотосинтеза. В результате, днем нитчатая цианобактерия осциллятория занимается фотосинтезом, а ночью, когда фотосинтез не идет, она занимается фиксацией азота.
Единственный организм, способного одновременно проводить и фиксацию азота и фотосинтез, это цианобактерия Anabaena. Каким образом это осуществляется? Фотосинтез происходит в большинстве клеток (зеленые клетки на рисунке) на свету, и цианобактерия может использовать источники азота, растворенные в окружающей среде. Однако если азота не хватает, она переходит к фиксации азота. Для этого отдельные клетки, которые раньше занимались фотосинтезом, дифференцируются. Они называются гетероцисты. Это более крупные клетки, покрытые плотной оболочкой. Фотосинтез в них прекращается, и ферменты фотосинтеза из них исчезают. Зато начинается синтез нитрогеназы. Толстая оболочка не пропускает внутрь кислород, и в гетероцистах происходит фиксация азота, в то время, как все остальные клетки занимаются фотосинтезом. Все, что нужно гетероцисте для работы (в том числе и азот), она получает от соседних клеток через специальные межклеточные контакты, а сама гетероциста отдает соседним клеткам аминокислоту глутамин (посмотрите строение аминокислот в лекции 4), которая синтезируется после фиксации азота.
К фотосинтезу способны многие представители прокариот. Раньше мы упоминали уже, что фотосинтез бывает оксигенный и аноксигенный фотосинтез. Совмещают оба этих вида опять же цианобактерии. Большинство бактерий способны поводить только один из двух типов фотосинтеза. Встречаются фотосинтетики и среди архей.
Для фотосинтеза необходим свет. При этом используются световые волны определенного диапазаноа, который зависит от "настройки" биоантенн, улавливающих квант света. Жесткий ультрафиолет использоваться не может, так как он повреждает ДНК и белки. Растения реагируют на свет длиной волны до 700 нм.
Прокариоты пользуются более широким спектром излучения. Наиболее простая схема фотосинтеза - у археи галобактерии, живущей в Мертвом море. Красноватая окраска этих бактерий обусловлена наличием пигментов каротиноидов, защищающих клетки от фотоповреждений, которые вполне возможны при высокой интенсивности солнечного света. Фотосинтез у галобактерий проводится специальным белком бактериородопсином. Этот белок находится в клеточной мембране, улавливает квант света и переводит его энергию в электрохимический заряд на мембране (DmH). В качествен "антенны", улавливающей свет в бактериородопсине, используется ретиналь - светочувствительная молекула, такая же, как та, что содержится в родопсине, светочувстительном белке высших организмов.
Фотоантенной у цианобактерий и высших растений служат хлорофиллы. Это сложные полициклические соединения с наличием сопряженных связей.
Где живут бактерии
Мы рассмотрели некоторые особенности строения и функционирования прокариот, теперь рассмотрим, где они обитают.
Бактерии могут вступать в симбиоз как с одноклеточными, так и с многоклеточными эукариотами. Примеры - жгутиконосец цианофора и корненожка. Клетка цианофоры содержит две цианобактерии. Когда жгутиковая цианофора делится, то каждой дочерней клетке достается по одной цианобактерии, которые потом также делятся, чтобы восстановить количество цианобактерий на клетку цианофоры. Когда жгутиконосец содержит цианобактерии, он обладает фототаксисом, т.е. движением по направлению к свету или от него.
Корненожка также содержит внутри клетки цианобактерии, но другого вида. Cвободноживущие бакетрии и бактерии-симбионты отличаются по своим свойствам. Некоторые виды симбионтов способны покидать своего хозяина и переходить к самостоятельному образу жизни, тогда как другие виды цианобактерии не могут жить отдельно от хозяина. Такие утратившие самостоятельность цианобактерии называются цианеллами. Считается, что именно через симбиоз возникли хлоропласты высших растений. Предки хлоропластов - это свободноживущие цианобактерии.
Пример симбиоза животного с фотосинтезирующими одноклеточными предстваляет моллюск тридакна. Мантия моллюска набита водорослями зооксантеллами. Причем их так много, что моллюск не может затащить мантию внутрь. Водоросли занимаются фотосинтезом, а моллюск обеспеспечивает их безопасность.
Многие азотофиксирующие бактерии могут жить сами по себе. Некоторые виды также могут обитать в клубеньках бобовых растений. Как было сказано выше, эукариоты не способны к азотофиксации. Поэтому некоторые бактерии в симбиозе с высшими растениями обеспечивают их азотом. Симбиотические азотфиксирующие бактерии живут в клубеньках, которые образуются на корне растения в ответ на проникновение в него бактерий из почвы. На рисунке ниже показаны клубеньки на корнях бобового растения. Клетки такого клубенька набиты азотофиксирующими бактериями. Чтобы изолировать бактерии от кислорода растения синтезируют белок леггемоглобин, похожий по структуре на гемоглобин, который связывает кислород и защищает симбионтов от его действия.
Очень интересные организмы, похожие на растения, образуются при симбиозе некоторых видов грибов и бактерий, в том числе уже знакомых нам цианобактерий. Это лишайники. Для жизни им нужны лишь минимальные количества воды, так как бактерия обеспечивает фотосинтез, а гифы гриба защищают бактерий от высыхания и добывают воду. В симбиотическом состоянии бактерия продуцирует большое количество питательных веществ, которые передаются грибу, тогда как в свободном состоянии она обеспечивает только свои нужды. При улучшении условий составляющие лишайники бактерии и грибы могут выходить из симбиотического взаимодействия и жить самостоятельно. Лишайники - это тоже форма существования бактерий.
Еще один вид симбиоза представлен светящимися бактериями. Люминесценция некоторых подводных рыб обусловлена тем, что в их светящихся органах живут симбиотические бактерии. Свечение обусловлено работой бактериального фермента люциферазы. Ген, кодирующий этот фермент, выделен и используется в научных исследованиях /
Бактериальные симбионты человека составляют его нормальную микрофлору. Они живут в кишечнике, на коже, на слизистых, обеспечивая либо защиту (конкурентным способом не давая другим, зловредным, бактериям заселить эти участки), либо участвуя в переваривании пищи и синтезировании некоторых, необходимых человеку витаминов. Мы уже упоминали симбионта человека кишечную палочку . Всего к нормальной микрофлоре человека относится около 500 видов бактерий. Если убить всех бактерий на коже или в кишечнике человека, то ничего хорошего из этого не получится. Роль нормальной микрофлоры изучена на стерильных животных. В специальных условиях выращивают животных (крыс или мышей), и смотрят, что с ними происходит в отсутствии бактерий. Надо отметить, что живут они не очень хорошо. Таким образом, каждый реальный человек - это не просто представитель вида Homo sapiens , а целая коллекция различных организмов.
Половым путем также могут передаваться вирусы, например, вирус герпеса. Вирус герпеса вызывает образование пузырьков на коже, наполненных вирусными частицами ("лихорадку"). Среди населения западных стран 70-90% инфицированы вирусом герпеса, у 30% бывают высыпания, у 10% - генитальные формы заболевания. Половым путем могут передаваться вирусы иммунодефицита человека (вызывает СПИД - синдром прогрессирующего муунодефицита), гепатита В и С (поражают печень), папилломавирусы (вызвают разрастания кожного эпителия и образование бородаок; некоторые виды провоцируют развитие рака).
Среди возбудителей заболеваний, передающихся половым путем, ранее других были описаны гонококк, бледная спирохета и эукариотический орагнизм трихомонада. Долгое время, ели у больного имелись признаки мочеполовой инфекции, но ни один из этих трех возбудителей не был выявлен, ему ставили диагноз "неспецифический уретрит". Однако во второй половине ХХ века были найдены возбудители "неспецифического" воспаления. К ним относятся гарднерелла, хламидия, уреаплазма, микоплазма и некоторые другие виды. Вызываемые ими заболевания отличаются тем, что часто проходят малосимптомно, остаются незамеченными носителем и переходят в хроническую форму. Хотя бы один из этих возбудителей встречаются у 30-50% людей, у части людей (имеющих несколько половых партнеров) можно обнаружить целый "букет" возбудителей. До сих пор некоторые врачи считают, что эти бактерии неопасны. Это, неверно, давно уже показано, что эти бактерии являются не только возбудителями мочеполовых инфекций, одним из самых тяжелых осложнений которых является бесплодие, но и ряда общих заболеваний, просто устоявшиеся представления меняются медленно.
Бактерия гарднерелла , вызывающее гарднереллез - воспалительное заболевание мочеполовых путей - была описана в середине двадцатого века. Гарднерелла немного крупнее гонококка, имеет характерное для прокариот строение. В препаратах, полученных от больных, клетки эпителия полового тракта выглядят как бы «приперченными»; эти перчинки - как раз и есть гарднереллы. Они также вызывают воспаление урогенитального тракта, и самым тяжелым последствием такого заболевания является бесплодие.
Перейдем к вирусам.
Вирусы не относятся к прокариотам. Иногда их выделяют в отдельное царство, иногда описывают вне царств природы. Существуют некоторые проблемы с классификацией вирусов, споры на тему, считать вирусы живыми или неживыми. Раньше вирусы считались наиболее простыми организмами, так как они самые маленькие, и в них меньше всего белков и ДНК, и полагали, что от вирусов произошли все остальные организмы. Но сейчас, когда установлено, что вирусы без клетки жить не могут, нет оснований думать, что они появились раньше клетки. Видимо, наиболее близко к истине представление о том, что вирусы - это "взбесившиеся" гены, т.е. это гены, которые стали автономными и приобрели систему собственного размножения.
Несмотря на все различия в форме и размерах, все вирусы образованы сходным образом. Все они покрыты белковой оболочкой и в их состав входит нуклеиновая кислота - РНК или ДНК. ДНК может быть кольцевой или линейной, РНК может быть одноцепочечной или двуцепочечной.
Рассмотрим строение частиц вируса на примере вируса герпеса . Белковая оболочка вируса, называемая нуклеокапсид, построена из белков и представляет правильный шестигранник. Вокруг имеется оболочка, которую вирус сторит из кусков клеточных мембран, которые организм не атакует, так как это мембраны его собственных клеток. Правда, эти мембрана инкрустирована вирусными белками, поэтому иммунная система вирус герпеса все-таки может распознать. «Заворачивание» в мембрану - это способ защиты вируса. Внутри белкового шестигранника находится линейная двуспиральная молекула ДНК. Ниже на рисунке справа изображена клетка, «нафаршированная» частицами созревающего вируса. Вирус герпеса размножается в клетках кожного эпителия, но при размножении частицы вируса инфицируют нервы, и по нерву вирус проникает в спинной мозг. Там вирусная ДНК встраивается в геном клеток корешков спинного мозга, поэтому, раз инфицировавшись, человек несет в себе вирусную ДНК. Излечить его навсегда невозможно, разве что вместе с клетками спинного мозга удалить. Время от времени геномные копии могут синтезировать новые вирусные ДНК. Но если у человека хорошо работает имунная система, то у него имеются антитела, защищающие его от этого вируса. Эти антитела не дают вирусу выбраться из своего укрытия. Но при ослаблении иммунной системы, например, при простуде, титр антител в крови падает, вирусы выходят из клеток спинного мозга и по нерву добирается до кожного эпителия, и там он уже начинает размножаться. Поэтому пузырьки, высыпающие в тех местах, через которые вирус попал в организм - чаще всего на лице, на губах - называют "простудой".
Близким родственником вируса герпеса является вирус ветрянки. Ветрянкой человек болеет один раз в жизни, обычно в детстве. Все тело ребенка покрывается герпетическими пузырьками; потом вирус ветрянки также поселяется в спинном мозге, и активация вируса вызывает воспаление нервов и высыпания на кожи, которые называются опоясывающий лишай. Процесс довольно болезненный и может лишить человека работоспособности на месяц.
Папилломавирус гораздо более мелкий, по сравнению с вирусом герпеса. Принципиально строение такое же. Передается при непосредственном контакте, в том числе при половом контакте. Папилломавирус довольно распространен; он вызывает разрастание эпителия (образуются бородавки и папилломы). Некоторые штаммы этого вируса онкогенны - они вызывают рак шейки матки у женщин. То есть, это форма рака, передающаяся половым путем. Сейчас разработаны вакцины, предохраняющие человека от этой формы рака.
Царство – одно из подразделений классификации живых организмов в природе с научной точки зрения. Одним из пяти основных царств живых организмов является царство бактерий. Иначе они называются дробянки.
Data-lazy-type="image" data-src="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/03/shema-carstva-zhivoj-prirody.png" alt="Схема царства живой природы" width="700" height="524" srcset="" data-srcset="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/03/shema-carstva-zhivoj-prirody..png 300w" sizes="(max-width: 700px) 100vw, 700px">
Данная ступень классификации объединяет такие подцарства, как:
Подцарство бактерий последних объединяет представителей архебактерий и . Под бактериями понимают самые мелкие организмы-прокариоты, характеризующиеся клеточным строением. составляют 0,1-30 мкм, и увидеть их визуально невозможно. Сегодня изучено около 2500 в природе. Изучением бактерий занимается микробиология. Она исследует представителей царства бактерий, которые не видны без специального оборудования (микроорганизмы):
Микробиология их систематизирует в царства, анализирует морфологию, биохимию, физиологию, эволюцию и роль в экологических системах.
Отличительной особенностью представителей царства бактерий является отсутствие окруженного мембраной ядра, отделенного от цитоплазмы. Часть из них имеют , которая делает их устойчивыми к фагоцитозу. Представители данного царства способны к размножению каждые 20-30 минут. Возможно как половым путем, так и почкованием у некоторых видов. Также есть разновидности, способные к спорообразованию (как и грибы).
Data-lazy-type="image" data-src="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/03/Stroenie-bakterialnoj-kletki1.png" alt="Строение бактериальной клетки" width="699" height="544" srcset="" data-srcset="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/03/Stroenie-bakterialnoj-kletki1..png 300w" sizes="(max-width: 699px) 100vw, 699px">
В зависимости от формы бактериальной клетки различают:
По способу усвоения питательных веществ из окружающей природы представители этого царства , и разделяются на следующие группы:
По способу питания бактерии похожи на грибы (сапротрофы, симбионты). Бактерии живут в природе везде, где есть хоть какая-то органика: пыль, вода, почва, воздух, на животных, внутри других живых организмов. Их численность растет каждые 20-30 минут. Кроме того, есть еще группа микроскопических организмов, которые являются . Это цианобактерии. Они способны фотосинтезировать благодаря пигментам, сходным по свойствам с теми, которые есть у растений и водорослей. , благодаря пигменту, могут быть сине-зеленого и зеленого цвета. Живут колониально, нитчатыми образованиями и по одиночке. Благодаря их сходству с водорослями они могут состоять в симбиозе с грибами, образуя группу лишайников. :
Data-lazy-type="image" data-src="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/03/Bakterii-v-organizme-cheloveka.jpg" alt="Бактерии в организме человека" width="700" height="349" srcset="" data-srcset="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/03/Bakterii-v-organizme-cheloveka..jpg 300w" sizes="(max-width: 700px) 100vw, 700px">
Играют огромную роль, что объясняется следующими фактами:
Помимо всех перечисленных положительных свойств микроорганизмов, следует упомянуть, что некоторые бактерии могут вызывать заболевания. Их называют , которые способны спровоцировать возникновение таких заболеваний, как , сифилис, рак желудка, лепра, и другие.
Бактериальные болезни могут поражать как фауну, так и флору. Существует ряд живых микроорганизмов, которые присутствуют внутри организма человека постоянно, никак себя не проявляя, однако при ослабленном иммунитете вызывают развитие патологии.
В отдельное царство объединяются грибы. Они заметно отличаются от животного и растительного мира. , встречаются в любой среде обитания. По типу питания грибы также относятся к группе гетеротрофов. Размножаются грибы бесполым, половым и вегетативным путем.
