Надцарство прокариот (Prokaryota, Archikaryota) Перейдем к простейшим микроорганизмам, которых называют доядерными — прокариотами, в обиходе — микробами и бактериями. Это уже настоящие клетки (в отличие от вирусов).

Строение прокариот. Прокариоты значительно крупнее вирусов (в среднем 0,5 — 5 мкм), впрочем, самые мелкие из них могут быть мельче вируса оспы. Самые крупные бактерии можно увидеть невооруженным глазом в виде точек и палочек, но это исключения. Обычно прокариотные клетки рассматривают под оптическим микроскопом. Впервые бактерии заметил в конце XVII в. голландский натуралист А. ван Левенгук в простейший микроскоп — лупу из одной крошечной каплевидной линзы.

Прокариотная клетка обычно покрыта оболочкой (клеточной стенкой), как клетка растения. Но состоит эта упругая, как автомобильная шина, оболочка не из целлюлозы, а из близкого к ней вещества муреина (от латинского слова «мура» — стенка). Некоторые бактерии (микоплазмы) потеряли оболочку вторично.

Многие бактерии имеют жгутики. Вращаясь со скоростью 3000 об/мин, они тянут за собой клетку. Другие микроорганизмы могут двигаться, изменяя форму клетки, например, змеевидно ползая по твердой поверхности.

Основные формы клеток прокариот довольно просты: шарики (кокки), иногда объединенные по два (двойные кокки, диплококки), образующие цепочки (стрептококки, например, возбудитель ангины) или склеенные в некое подобие виноградной грозди (стафилококки, от греческого «стафилус» -виноград), склеенные по четыре (сарцины), палочки (бациллы), искривленные палочки (вибрионы) и штопорообразные (спириллы). Куда реже встречаются ветвящиеся формы клеток.

Размножение прокариот. Размножаются прокариоты чаще всего простыми делениями клетки. Реже встречается почкование, когда отшнуровывающася молодая клетка много мельче материнской. Разделившиеся клетки часто остаются вместе, образуя нити, а иногда и более сложные структуры. В благоприятных условиях прокариоты растут очень быстро, по геометрической прогрессии.

В неблагоприятных условиях некоторые бактерии образуют споры — покоящиеся стадии, покрытые прочной оболочкой. В виде спор они выносят высокую, порой выше 100 град С температуру и остаются жизнеспособными многие годы. Наоборот, растущие, делящиеся клетки большинства прокариот погибают уже при 80 град С. Есть, однако, и любители высокой температуры — термофилы, живущие в горячих источниках.

Образ жизни прокариот. Хотя микроорганизмы незаметны в природе, они распространены в огромных количествах везде, особенно в почве. Фактически весь облик Земли создан ими. Питаться они могут практически всем, исключая созданные человеком пластмассы, стиральные порошки и яды вроде ДДТ. Все прочее может усваиваться всевозможными бактериями.

Микроорганизмы характеризуют по природе источников трех необходимых компонент жизни: энергии, углерода и водорода.

По источнику энергии различают две категории организмов: фототрофы (использующие солнечный свет) и хемотрофы (использующие энергию химических связей в питательных веществах).

По источнику углерода выделяют автотрофы (СО2) и гетеротрофы (органическое вещество).

По источнику водорода (электронов) различают органотрофы (потребляющие органику) и литотрофы (потребляющие не обязательно камни (по-гречески «литос» — камень), а производные литосферы — каменной оболочки Земли).

В отдельную группу необходимо выделить бактерии — паразиты.

В мире прокариот встречаются самые удивительные сочетания.

Источник: school.bakai.ru

Надцарство прокариот представлен царством дробьянок (Schizophita). До этого царства принадлежат два отдела: бактерий и сине-зеленых водорослей (фикоциан).

Бактерии (Bacteriophyta) (греч. ^ AKT ^ piov – палочка) – микроскопические, преимущественно одноклеточные, очень разнообразны по функциям и форме организмы. Для них характерно наличие клеточной оболочки, цитоплазмы с органеллами, различных включений, но нет оформленного ядра митохондрий и хлоропластов. Поэтому почти все бактерии бесцветные. Только некоторые из них содержат в цитоплазме пигменты, напоминающие хлорофилл (греч. XXojpoQ зеленый и yvXXov – листок) и фикоэритрин (греч. Фикод – водоросли и ериврод – красный).

В клетке бактерии, в том числе бациллы (лат. Bacillum – палочка), образуется спора, которая имеет защитную оболочку и таким образом защищает клетку в неблагоприятных условиях окружающей среды. Спора может выдержать длительное высушивание, нагревание свыше 100 ° С и охлаждения почти до абсолютного нуля. Они в термальных водах с температурой до 80 ° С, в полярных морях, соленых водах с 20% содержанием поваренной соли.

По форме выделяют шаровидные (кокки), нитчатые, извилистые и палочковидные бактерии. Бацилла объединяют те из них, которые не образуют спор (собственно бактерии) и спороутворювальни. Размер бактериальных клеток не превышает нескольких микрометров (мкм -1 х 10-6), редко достигая 20 мкм, например, Ibiophusa macrophusa. Некоторые бактерии могут проходить сквозь бактериальные фильтры, в частности микоплазмы.

Многие бактерии способны к самостоятельному передвижению. Такие бактерии имеют жгутики. В зависимости от места расположения жгутиков на клетке их разделяют на монотрихи – с одним жгутиком на конце, лофотрихи -с несколькими жгутиками на конце, перетрихы – со многими жгутиками на всей поверхности.

Размножаются бактерии поперечным делением, иногда почкованием; некоторым бактериям присущ примитивный половой процесс. Бактериям, как и другим организмам, присущие явления изменчивости и наследственности. В клетке бактерии содержится от 10 до 22% ДНК. Выделяя ДНК из клетки одного штамма и добавляя ее к культуре другого, можно вызвать образование мутантов с новыми, наследственно закрепленными свойственно стями. По физиологии питания среди бактерий выделяют гетеротрофов и автотрофов. Гетеротрофы, потребляя отмершие остатки растений и животных, возвращают их в минерализованной форме в биологический круг-обращение веществ. Процесс разложения белковых веществ в результате воздействия бактерий называют гниением, а расписания углеродсодержащих небелковых веществ – брожением.

Зеленые и пурпурные бактерии по образцу зеленых растений являются автотрофами и способны к фотосинтезу или образования органического вещества с помощью солнечной энергии. Большая часть автотрофных бактерий образует органическое вещество с помощью хемосинтеза (лат. Chemia -химия и греч. ObvQemq – соединение) из углекислого газа в результате энергии окисления неорганических веществ. Таковы нитрифицирующие, сернистые и железобактериями (азотобактер, клостридий, род Sulfolobus) и др.

По типу дыхания бактерии разделяют на аэробных и анаэробных. Аэробные могут существовать при наличии свободного молекулярного кислорода, анаэробные – в безвоздушной среде, но кислород получают в результате разложения минеральных и органических соединений. Бактерии, как и вирусы, – вездесущи. Они содержатся в воздухе и почве, воде и живых организмах, вступая с ними в разные взаимоотношения. Значительная роль бактерий в формировании почв. Синтезируя собственные клетки, они накапливают большое количество органических соединений почвы. В одном грамме почвы насчитывают миллионы бактерий.

Особое значение имеют азотфиксирующие, в частности пузырь-е, бактерии, способные накапливать азот из атмосферного воздуха. Кроме повышения плодородия почв и воздействия на урожайность сельскохозяйственных культур, бактерии используют в процессе изготовления витаминов, аминокислот, антибиотиков, ферментных препаратов, некоторых пищевых продуктов и тому подобное.

Также бактерии выполняют важнейшую санитарную функцию, очищая окружающую среду от отмерших остатков организмов, часть из них, в частности патогенные, могут вызывать в организме человека различные инфекционные заболевания. Степень патогенности (греч. NaOos – страдание, болезнь и yevvarn – порождает) бактерий (как и вирусов) зависит от их способности проникать в организм, размножаться и распространяться в нем, а также производить ядовитые продукты – токсины (греч. Ro & Kov – яд). Определенные виды бактерий являются возбудителями туберкулеза, чумы, дифтерии, туляремии, холеры, брюшного тифа и других инфекционных заболеваний. Известно около трех тысяч видов бактерий.

Природу бактерий, прежде всего патогенных, изучали такие всемирно известные микробиологи как Л. Пастер, Р. Кох (1843-1910), а также украинские ученые М. Гамалия (1859-1949), Д. Заболотный (1866-1929) и другие.

Источник: moyaosvita.com.ua

Условия существования

Прокариоты способны существовать в несравненно большем диапазоне условий внешней среды, чем эукариотные организмы. Среди прокариот есть организмы, которые при обязательном наличии воды могут жить и размножаться без кислорода, в подводных вулканических источниках при температуре до 300°С, кислой (pH 1 и ниже) и щелочной (pH 11 и выше) средах, при давлении 1000 атмосфер, высоких концентрациях тяжелых металлов и соли (до 30%), высоких уровнях радиации. Но не могут расти в аэрозолях и во льду.

Систематика прокариот

  1. Спирохеты. Spirochaetales. Тонкие спиралевидные одноклеточные формы, обладающие своеобразной морфологией и способом движения. Склонны к образованию аномальных форм (гранул, цист). Размножаются поперечным делением. Клетки состоят из протоплазменного цилиндра, аксиальной нити и тонкой эластичной наружной оболочки, которая обеспечивает спирохетам своеобразный способ передвижения. Грамотрицательны. Среди них есть формы свободноживущие в пресных и соленых озерах, переносят среды с высоким содержанием H2S; есть безвредные виды, обитающие в желудочно-кишечном тракте пресноводных и морских моллюсков, и паразиты. Некоторые виды патогенны: Treponema pallidum — возбудитель сифилиса, Borrelia recurrentis — возбудитель возвратного тифа.
  2. Аэробные, подвижные спиралевидные или изогнутые грамотрицательные бактерии. Имеют жесткую клеточную стенку, передвигаются с помощью одного или нескольких жгутиков. К роду Spirillum относятся в основном сапрофиты, обитающие в стоячих и загрязненных водах, на гниющих растительных и животных остатках. Ряд свободноживущих форм — обитатели морских вод. Есть паразиты. Некоторые виды патогенны. Обнаруженный в 1963 г. род прокариот, названный Bdellovibrio bacteriovorus («пожиратель бактерий»), может паразитировать внутри клеток других бактерий. Это мелкая, слегка изогнутая палочка с одним полярно расположенным утолщённым жгутиком. Bdellovibrio обладают способностью перемещаться значительно быстрее многих других бактерий, что помогает ему настигать жертву. Количество Bdellovibrio, размножившихся в клетке-хозяине, может достигать 20 — 50 в зависимости от размеров бактерии-жертвы. Они обитают в почве, морских и пресных водах и используются для борьбы с возбудителями эпидемических заболеваний, например холеры.
  3. Неподвижные грамотрицательные изогнутые бактерии.
  4. Грамотрицательные аэробные палочки и кокки. Группа представлена 8 семействами. К семейству Pseudomonadaceae относятся одиночные прямые или слегка изогнутые подвижные палочки. Движение осуществляется с помощью полярно расположенных жгутиков. Типичные представители семейства объединены в род Pseudomonas. Некоторые представители рода могут получать энергию за счет окисления молекулярного водорода или окиси углерода. Они постоянные обитатели воздуха, почв, морских и пресных вод, илов, сточных вод, где им принадлежит активная роль в минерализации органических веществ. Многие виды образуют водорастворимые и флюоресцирующие пигменты, обладающие антибиотической активностью против грибов, дрожжей, грамположительных и грамотрицательных бактерий. Ряд видов Pseudomonas используют в микробиологической промышленности для получения различных органических соединений: кислот (пировиноградной, глюконовой, aкетоглутаровой), аминокислот (глутаминовой, аспарагиновой, валина и др.), ферментов (аспарагиназы, пероксидазы). Некоторые виды вызывают заболевания растений и животных. Семейство Azotobacteraceae объединяет виды, имеющие крупные клетки, с изменчивыми формами, есть как подвижные так и неподвижные. Бактерии рода Azotobacter образуют цисты. Обитают в почве, воде и на поверхности растений, способны усваивать и фиксировать молекулярный азот из воздуха. В род Rhizobium (клубеньковые бактерии) объединены бактерии, вызывающие образование клубеньков на корнях бобовых растений и способные фиксировать азот в условиях взаимовыгодного симбиоза с ними: растение получает азот, клубеньковые бактерии — углеродсодержащие вещества и минеральные соли. Остальные бактерии, принадлежащие к роду Agrobacterium, являются паразитами растений. Например, типичный представитель рода A. tumefaciens вызывает образование галлов у растений, относящихся более чем к 40 семействам. К семейству Methylococcaceae относятся бактерии, общим свойством которых является способность использовать метан в качестве единственного источника углерода и энергии.
  5. Факультативно анаэробные грамотрицательные палочки. Объединяет 3 семейства: Enterobacteriaceae, Vibrionaceae и Pasteurellaceae. В состав первого семейства входят подвижные или неподвижные бесспоровые палочки. Некоторые виды образуют капсулы. Энергию получают за счет дыхания или брожения. Среди них много патогенных и сапрофитных видов. Это обитатели почв, морских и пресных вод, разлагающихся остатков животных и растений, постоянные обитатели кишечника человека и млекопитающих, птиц, рептилий, рыб. Наиболее изученный представитель семейства — Escherichia coli. Эта бактерия всегда содержится в кишечнике человека и животных, относится к числу условно патогенных бактерий, т. е. является постоянным компонентом микрофлоры кишечника человека, но при ослаблении защитных функций организма может проникать в другие органы и вызывать сильные воспалительные процессы. Наииболее опасны: Salmonella typhi — возбудитель брюшного тифа; разные виды Shigella — возбудители дизентерии.
  6. Анаэробные грамотрицательные прямые, изогнутые или спиралевидные палочки, бесспоровые, неподвижные или подвижные. Облигатные анаэробы. Хемоорганогетеротрофы. Основное семейство Bacteroidaceae. При сбраживании глюкозы образуют смесь кислот. Основное место обитания — кишечник человека и животных, пищеварительный тракт насекомых. Некоторые виды патогенны и вызывают различные поражения кожных покровов, а также других органов и тканей тела.
  7. Бактерии, характеризующиеся диссимиляционным восстановлением серы или сульфата: грамотрицательные, использующие в качестве акцептора электронов молекулярную серу или ее окисленные соединения, которые восстанавливаются при этом до H2S. Некоторые виды способны к брожению. Есть азотфиксаторы.
  8. Анаэробные грамотрицательные кокки. Представлена одним семейством Veillonellaceae. В эту группу входят только паразиты теплокровных животных: обитатели пищеварительного тракта, ротовой полости и дыхательных путей человека и животных.
  9. Риккетсии и хламидии. В состав группы включены два порядка: Rickettsiales и Chlamydiales. Первый объединяет бактерии, характеризующиеся в большинстве случаев совокупностью следующих признаков: плеоморфные, неподвижные, грамотрицательные, с клеточными стенками, размножающиеся делением внутри клеток-хозяев. Среди риккетсий имеются подвижные виды. У них найдена цитохромная система и показано запасание энергии, освобождающейся в процессе дыхания, в виде АТФ. Риккетсии могут осуществлять биосинтез белка и липидов. Порядок Chlamydiales включает одно семейство Chlamydiacaaa и один род Chlamydia. Это —внутриклеточные паразиты позвоночных птиц, млекопитающих, вызывают у человека ряд заболеваний, например трахому и воспаления дыхательных органов.
  10. Микоплазмы — формы, у которых отсутствует клеточная стенка. В культуре одного вида можно одновременно обнаружить крупные шаровидные тела, мелкие зерна, клетки эллипсовидной, дискообразной, палочковидной и нитевидной формы. Для микоплазм описаны различные способы размножения: бинарное деление, фрагментация крупных тел и нитей, процесс, сходный с почкованием. В культурах микоплазм обнаружены формы с наименьшими из всех известных клеточных микроорганизмов размерами. Отсутствие клеточной стенки обусловливает еще одну отличительную особенность микоплазм — их нечувствительность к антибиотикам, в первую очередь, к пенициллину и его аналогам. Микоплазмы находят в почве и сточных водах, они выделены из каменного угля и горячих источников. Помимо свободноживущих форм, описаны микоплазмы, существующие в различных симбиотических ассоциациях с бактериями, низшими грибами, растениями, птицами, высшими животными и человеком. Многие паразитические формы микоплазм патогенны, например, М. pneumoniae — возбудитель острых респираторных заболеваний и пневмоний у человека.
  11. Эндосимбионты. В эту группу выделены симбионты простейших, насекомых, грибов и беспозвоночных.
  12. Грамположительные кокки. В состав группы входят представители 15 родов. Энергию получают за счет дыхания и/или брожения. Бактерии, объединяемые в семейство Micrococcaceae — кокки, делящиеся более чем в одной плоскости, склонные не расходиться после деления и поэтому образующие скопления сферической или неправильной формы. Разрушая многие сложные органические вещества, выполняют функцию «мусорщиков». К этой же группе отнесены род Streptococcus и род Leuconostoc, представители которых получают энергию, осуществляя молочнокислое брожение. Представители этой группы обнаружены в почве, на поверхности злаков, в ротовой полости, желудочном тракте и дыхательных путях человека и животных. Некоторые виды, преимущественно относящиеся к роду Staphylococcus, патогенны.
  13. Грамположительные палочки и кокки, образующие эндоспоры. В составе группы представители 6 родов. Род Bacillus объединяет подвижные палочковидные клетки, размеры которых колеблются в довольно широких пределах. Жгутики расположены перитрихиально. Бактерии рода Bacillus синтезируют различные литические ферменты, расщепляющие полисахариды, белки, жиры и другие макромолекулы. Некоторые виды образуют антибиотики, такие как бацитрацин, субтилизин. Основное место их обитания — почва. Есть среди них и патогенные для животных и человека формы, например B. anthracis — возбудитель сибирской язвы, а также виды, вызывающие различные заболевания членистоногих. Большинство бактерий рода Clostridium — сапрофиты, обитатели почвы. Некоторые виды живут в кишечнике человека и животных. К этому роду относятся весьма опасные патогенные формы: С. tetani — возбудитель столбняка, С. perfringens и некоторые другие виды клостридиев — возбудители газовой гангрены, С. botulinum — продуцент экзотоксина, одного из самых сильных биологических ядов.
  14. Грамположительные, не образующие спор палочки правильной формы. Группа — конгломерат, состоящий из 7 родов, объединенных несколькими общими морфологическими и физиологическими признаками: клетки палочковидной формы (от кокковидных до удлиненных, одиночных или образующих цепочки). Представители рода Lactobacillus, в составе которого около 50 видов, получают энергию в процессе молочнокислого брожения: их можно обнаружить в почве, на разлагающихся остатках животного и растительного происхождения, в молоке и молочных продуктах, в кишечнике позвоночных; лишь единичные представители рода Lactobacillus обладают патогенными свойствами.
  15. Грамположительные, не образующие спор палочки неправильной формы. Группа разнообразна. Так, к роду Corynebacterium относятся формы, склонные к морфологической изменчивости. Кроме коротких палочек в культуре можно обнаружить кокковидные формы, клетки, имеющие булавовидные выпячивания, слабоветвящиеся формы. Для представителей этого рода характерно образование фигур, состоящих из расположенных под углом или примыкающих друг к другу дочерних клеток. Неподвижны. Энергию получают за счет брожения. В состав рода входят свободноживущие виды, а также паразиты человека и животных. Некоторые из них патогенные, например, С. diphteriae — возбудитель дифтерии. Большая группа коринебактерий — возбудители болезней растений. Бактерии рода Arthrobacter — основные представители микрофлоры почвы, активно участвующие в разложении органических веществ.
  16. Микобактерии. Объединены в семейство Micobacteriaceae и представлены одним родом Mycobacterium. Микобактерии — грамположительные, неподвижные палочки, прямые или неправильных очертаний. В процессе развития палочковидные формы превращаются в кокковидные. Характерным морфологическим признаком микобактерий является образование ветвящихся форм. На некоторых стадиях роста характерна повышенная устойчивость к кислотам и спиртам. Большинство микобактерий — сапрофиты, живущие в почве и использующие различные органические соединения (белки, углеводы, жиры, воска, парафины). Некоторые виды патогенны, например, М. tuberculosis — возбудитель туберкулеза, М. leprae — возбудитель проказы.
  17. Нокардиоформы. В этой группе объединены бактерии, в цикле развития которых существует мицелиальная стадия. В старых культурах мицелий распадается на палочковидные или коккоидные элементы. Настоящих спор нет.
  18. Фототрофные бактерии, осуществляющие бескислородный фотосинтез. В эту группу отнесены фотосинтезирующие бактерии, характеризующиеся специфическим набором пигментов и особым типом фотосинтеза: пигменты представлены различными видами бактериохлорофилла и каротиноидов; фотосинтез не сопровождается выделением кислорода.
  19. Фототрофные бактерии, осуществляющие кислородный фотосинтез. Группа представлена бактериями, содержащими разные наборы фотосинтетических пигментов, но обязательно — хлорофиллa; фотосинтез сопровождается выделением молекулярного кислорода.
  20. Аэробные хемолитотрофные бактерии и близкие к ним организмы. К этой группе относятся прокариоты, получающие энергию за счет окисления восстановленных неорганических соединений азота, серы, железа, а также молекулярного водорода. Группа разделена на 4 подгруппы в зависимости от химической природы окисляемых неорганических соединений. В первую подгруппу включены грамотрицательные бактерии, объединенные в семейство Nitrobacteraceae, источником энергии для которых являются процессы окисления аммонийного азота или нитритов. Во второй подгруппе объединены бактерии, способные окислять неорганические восстановленные соединения серы. У большинства из них доказана способность использовать этот процесс для получения клеточной энергии. Облигатно хемолитотрофные водородные бактерии, представленные одним родом Hydrogenobacter, выделены в третью подгруппу. В четвертую подгруппу отнесены бактерии, способные окислять и/или откладывать вне клетки окислы железа и марганца. Последние накапливаются в капсулах или во внеклеточном материале, редко — внутри клетки.
  21. Почкующиеся и/или стебельковые бактерии. В эту группу входят бактерии, образующие состоящие из слизи отростки (стебельки), не связанные с цитоплазмой клетки, или нитевидные клеточные выросты — простеки. Бактерии рода Nevskia образуют слизистые отростки, не связанные с цитоплазмой клетки. Слизь, выделяющаяся с одной стороны клетки, имеет вид стебелька, на конце которого располагается клетка. Стебельки обнаруживают дихотомическое ветвление, повторяющее деление зрелых клеток (рис. 43, 1). Своеобразный вид имеют стебельки, образуемые бактериями рода Gallionella: клетки, имеющие бобовидную форму, на вогнутой стороне выделяют гидроокись железа в коллоидной форме в виде многочисленных тонких фибрилл, образующих спирально извитую ленту. Изучение Gallionella в чистой культуре показало, что энергия, освобождающаяся при окислении железа, не используется клеткой. Выросты представляют собой выпячивание клеточного содержимого, не отделенного от цитоплазмы клетки. Окружены клеточной стенкой. В них можно различить цитоплазматическую мембрану, цитоплазму с рибосомами, иногда ядерный материал и мезосомы. При дефиците питательных веществ выросты удлиняются. С увеличением концентрации необходимых для роста питательных компонентов выросты сильно сокращаются или исчезают совсем. У некоторых бактерий выросты имеют отношение к функции почкования.
  22. Бактерии, образующие слизистую оболочку (влагалище). Влагалище состоит из гетерополисахарида, часто инкрустированного окислами железа или марганца. Клетки размножаются внутри влагалища поперечным делением. Выходящие из влагалища одиночные клетки могут быть снабжены жгутиками, с помощью которых они перемещаются, или же жгутики отсутствуют, и одиночные клетки не способны к активному движению. Бактерии рода Sphaerotilus — типичные обитатели сточных вод. Они хорошо растут в проточной воде, богатой органическими веществами, а представители рода Leptothrix — в бедных органическими веществами местах с высоким содержанием железа.
  23. Нефотосинтезирующие скользящие бактерии, не образующие плодовых тел. Большинство объединяет способность передвигаться по твердой поверхности без помощи жгутиков. Внутри группы выделены 3 порядка. Основной по числу представителей — порядок Cytophagales. В него помещены грамотрицательные бактерии, имеющие палочковидную форму, часто плеоморфные. Способны использовать различные полисахариды (агар, целлюлозу, хитин, крахмал, пектин и др.). Источником энергии служит дыхание, но некоторые могут получать энергию за счет брожения. В порядок Beggiatoales объединены нитчатые формы. Нити эластичны и способны к скользящему движению. Разделение на роды осуществляется в зависимости от способности откладывать или нет в клетке гранулы серы при росте в присутствии сульфида. Сходной морфологией обладают бактерии рода Leucothrix. Они образуют длинные нити, состоящие из овальных или цилиндрических клеток. Нити обычно прикреплены к субстрату и неподвижны. Размножаются с помощью одиночных подвижных клеток, выходящих из нити. Во многих отношениях напоминают нитчатые цианобактерии, отличаясь отсутствием фотосинтетических пигментов.
  24. Скользящие бактерии, образующие плодовые тела: миксобактерии. Включает один порядок Myxococcales, подразделяющийся на 4 семейства. Это палочковидные грамотрицательные бактерии, имеющие тонкие эластичные клеточные стенки. Для них характерно образование слоя слизи, окружающего клетку. Бактерии могут передвигаться по твердому субстрату скользящими движениями. Жгутики отсутствуют. Энергию получают только за счет дыхания. Синтезируют активные литические ферменты, способные гидролизовать такие макромолекулы, как полисахариды (целлюлоза, клетчатка, хитин), белки, нуклеиновые кислоты, эфиры жирных кислот. С этим связана роль миксобактерии в природе: они активно разрушают мертвые растительные остатки. Основное место обитания — почва.
  25. Актиномицеты. Большое разнообразие бактерий, особая группа, обнаруживающая родство на основании данных анализа 16S рРНК и гибридизации ДНК.
  26. Археи, выделяемые ныне в отдельное царство. Разделены на 5 подгрупп. В I, самую большую, подгруппу включены метаногенные археи, главным и характерным признаком которых является способность образовывать метан в качестве конечного продукта энергетического метаболизма. Во II подгруппу отнесены экстремально термофильные, строго анаэробные формы, образующие H2S из сульфата в процессе диссимиляционной сульфатредукции. Археи, составляющие III подгруппу, представлены грамположительными или грамотрицательными формами, с характерной потребностью в высоких концентрациях NaCl. Некоторые виды содержат бактериородопсин и способны использовать энергию света для синтеза АТФ. В природе распространены в местах с высокой концентрацией соли: в соленых озерах, белковых продуктах, законсервированных с помощью соли, например в соленой рыбе. IV группа представлена археями без клеточной стенки. В ее составе один род Thermoplasma, вид Т. acidophilum. К V подгруппе отнесены археи, характеризующиеся совокупностью множества признаков. Метаболизм большинства из них связан с молекулярной серой (S0). Представители порядка Thermoproteales в процессе роста получают энергию в реакции: H2 + S0 « H2S.

См. также

  • Эукариоты
  • Жгутик

Источник: creationwiki.org

Общие сведения

Надцарство: ЭукариотовЭукарио́ты, или Я́дерные (лат. Eucaryota от греч. εύ- — хорошо и κάρυον — ядро) — надцарство живых организмов, клетки которых содержат ядра. Все организмы, кроме бактерий и археев, являются ядерными.

Животные, растения, грибы, а также группы организмов под общим названием протисты — все являются эукариотическими организмами. Они могут быть одноклеточными и многоклеточными, но все имеют общий план строения клеток. Считается, что все эти столь несхожие организмы имеют общее происхождение, поэтому группа ядерных рассматривается как монофилетический таксон наивысшего ранга. Важную роль в эволюции эукариот сыграл симбиогенез — симбиоз между эукариотической клеткой, видимо, уже имевшей ядро и способной к фагоцитозу, и проглоченными этой клеткой бактериями — предшественниками митохондрий и хлоропластов.

Существует несколько вариантов деления надцарства эукариот на царства. Первыми были выделены царства растений и животных. Затем было выделено царство грибов, которые из-за биохимических особенностей, по мнению большинства биологов, не могут быть причислены ни к одному из этих царств. Также некоторые авторы выделяют царства простейших, миксомицетов, хромистов. Некоторые системы насчитывают до 20 царств.

Сейчас каталогизировано 1 124 516 видов эукариотических организмов и предпологается, что на нашей планете обитает около 9,92 млн эукариотов из них в морях и океанах обитает около 2 150 000 видов среди 171 082 известных (табл.1). [1]

Табл. 1. Количество открытых и проживаемых видов эукареотических организмов.

Царство Место обитания
На планете В океане
Статус Каталогизировано Предполагаемое к-во ± видов Каталогизировано Предполагаемое к-во ± видов
Животные 953 434 7 770 000 958 000 171 082 215 0000 145 000
Грибы 43 271 611 000 30 500 4 859 7 400 9 640
Растения 215 644 298 000 8 200 8 600 16 600 9 130
Протисты 8 118 36 400 6 690 8 118 36 400 6 690
Хромисты 13 033 27 500 30 500 4 859 7 400 9 640
Всего 1 233 500 8 740 000 1 300 000 193 756 2 210 000 182 000

Строение эукареотической клетки

Эндомембранная система и её компоненты. Рис. 1. Эндомембранная система и её компоненты. Эукариотические клетки в среднем намного крупнее прокариотических, разница в объёме достигает тысяч раз. Клетки эукариот включают около десятка видов различных структур, известных как органоиды (или органеллы, что, правда, несколько искажает первоначальное значение этого термина), из которых многие отделены от цитоплазмы одной или несколькими мембранами. В прокариотических клетках всегда присутствуют клеточная мембрана, рибосомы (существенно отличные от эукариотических рибосом) и генетический материал — бактериальная хромосома, или генофор, однако внутренние органоиды, окруженные мембраной, встречаются редко. Ядро — это часть клетки, окружённая у эукариот двойной мембраной (двумя элементарными мембранами) и содержащая генетический материал: молекулы ДНК, «упакованные» в хромосомы. Ядро обычно одно, но бывают и многоядерные клетки.

Отличия эукариот от прокариот

Важнейшая, основополагающая особенность эукариотических клеток связана с расположением генетического аппарата в клетке. Генетический аппарат всех эукариот находится в ядре и защищен ядерной оболочкой (по-гречески «эукариот» значит имеющий ядро). ДНК эукариот линейная (у прокариот ДНК кольцевая и свободно плавает в цитоплазме). Она связана с белками-гистонами и другими белками хромосом, которых нет у бактерий. В жизненном цикле эукариот обычно присутствуют две ядерные фазы (гаплофаза и диплофаза). Первая фаза характеризуется гаплоидным (одинарным) набором хромосом, далее, сливаясь, две гаплоидные клетки (или два ядра) образуют диплоидную клетку (ядро), содержащую двойной (диплоидный) набор хромосом. Спустя несколько делений клетка вновь становится гаплоидной. Такой жизненный цикл и в целом диплоидность для прокариот не характерны.

Диаграма типичной клетки животного. Отмеченные органоиды (органеллы): 1. Ядрышко, 2. Ядро, 3. Рибосома, 4. Везикула, 5. Шероховатый (гранулярный) эндоплазматический ретикулум, 6. Аппарат Гольджи, 7. Клеточная стенка, 8. Гладкий (агранулярный) эндоплазматический ретикулум, 9. Митохондрия, 10. Вакуоль, 11. Гиалоплазма, 12. Лизосома, 13. Центросома (Центриоль). Рис. 2. Диаграма типичной клетки животного. Отмеченные органоиды (органеллы): 1. Ядрышко, 2. Ядро, 3. Рибосома, 4. Везикула, 5. Шероховатый (гранулярный) эндоплазматический ретикулум, 6. Аппарат Гольджи, 7. Клеточная стенка, 8. Гладкий (агранулярный) эндоплазматический ретикулум, 9. Митохондрия, 10. Вакуоль, 11. Гиалоплазма, 12. Лизосома, 13. Центросома (Центриоль). Третье, пожалуй, самое интересное отличие, — это наличие у эукариотических клеток особых органелл, имеющих свой генетический аппарат, размножающихся делением и окруженных мембраной. Эти органеллы — митохондрии и пластиды. По своему строению и жизнедеятельности они поразительно похожи на бактерий. Это обстоятельство натолкнуло современных ученых на мысль, что подобные организмы являются потомками бактерий, вступившими в симбиотические отношения с эукариотами. Прокариоты характеризуются малым количеством органелл, и ни одна из них не окружена двойной мембраной. В клетках прокариот нет эндоплазматического ретикулума, аппарата Гольджи, лизосом.

Не менее важно, описывая различия между прокариотами и эукариотами, сказать о таком явлении у эукариотических клеток, как фагоцитоз. Фагоцитозом (дословно «поедание») называют способность эукариотических клеток захватывать и переваривать самые разные твёрдые частицы. Этот процесс обеспечивает в организме важную защитную функцию. Впервые он был открыт И.И. Мечниковым у морских звезд. Появление фагоцитоза у эукариот скорее всего связано со средними размерами (далее о размерных различиях написано подробнее). Размеры прокариотических клеток несоизмеримо меньше и поэтому в процессе эволюционного развития перед эукариотами возникла проблема снабжения организма большим количеством пищи, и как следствие в группе эукариот появляются первые хищники.

Большинство бактерий имеет клеточную стенку, отличную от эукариотической (далеко не все эукариоты имеют ее). У прокариот это прочная структура, состоящая главным образом из муреина. Строение муреина таково, что каждая клетка окружена особым сетчатым мешком, являющимся одной огромной молекулой. Среди эукариот клеточную стенку имеют грибы и растения. У грибов она состоит из хитина и глюканов, у низших растений — из целлюлозы и гликопротеинов, диатомовые водоросли синтезируют клеточную стенку из кремниевых кислот, у высших растений — из целлюлозы, гемицеллюлозы и пектина. Видимо для более крупных эукариотических клеток стало невозможно создавать клеточную стенку из одной молекулы высокую по прочности. Это обстоятельство могло заставить эукариот использовать иной материал для клеточной стенки. 

Разнообразен и обмен веществ у бактерий. Вообще всего выделяют четыре типа питания, и среди бактерий встречаются все. Это фотоавтотрофные, фотогетеротрофные, хемоавтотрофные, хемогетеротрофные (фототрофные используют энергию солнечного света, хемотрофные используют химическую энергию). Эукариоты же либо сами синтезируют энергию из солнечного света, либо используют готовую энергию такого происхождения. Это может быть связано с появлением среди эукариотов хищников, необходимость синтезировать энергию, для которых отпала.

Ещё одно отличие — строение жгутиков. У бактерий они тонкие — всего 15—20 нм в диаметре. Это полые нити из белка флагеллина. Строение жгутиков эукариот гораздо сложнее. Они представляют собой вырост клетки, окруженный мембраной, и содержат цитоскелет (аксонему) из девяти пар периферических микротрубочек и двух микротрубочек в центре. В отличие от вращающихся прокариотическох жгутиков жгутики эукариот изгибаются или извиваются. Две группы рассматриваемых нами организмов, как уже было сказано, сильно отличаются и по своим средним размерам. Диаметр прокариотической клетки составляет обычно 0,5—10 мкм, когда тот же показатель у эукариот составляет 10—100 мкм. Объём такой клетки в 1000—10000 раз больше, чем прокариотической. У прокариот рибосомы мелкие (70S-типа). У эукариот рибосомы более крупные (80S-типа). [2]

 Эволюция эукариот

Первые эукариоты появились более 2 млрд лет назад. Последующие 1,5 млрд лет шло усложнение эукариотической клетки и примерно 630 млн. лет назад в эдикарском периоде появились первые многоклеточные существа. 

Предположительно первоначально в многоклеточные структуры объединялись простейшие хоанофлагеллаты, которые, как полагают, стоят на грани между одноклеточностью и многоклеточностью, образуют зародышеобразные колонии только с помощью бактериального липида, который получают из съеденных бактерий (прокариот). Следующим щагом было появление в этом же периоде первых настоящих многоклеточных макроогранизмов — эти организмы появились на Земле сразу после Мариноанского оледенения – одной из стадий глобального оледенения, когда нашу планету в течение многих миллионов лет сплошь покрывали льды. Первые многоклеточные существа были мягкотелыми организмами, состоящими из отдельных фракталов. Размеры их тела варьировались от одного сантиметра до одного метра. Выглядели они настолько необычно, что долгое время ученые спорили, к какому царству – растений или животных их можно отнести.

Около 480-460 млн лет назад в силурийском периоде на суше появились первые растения (по другим данным это произошло в верхнем кембрии 499-488 млн. лет назад), а еще спустя 50 млн лет в девонском периоде вслед за растениями на сушу вышли и первые животные (хотя существуют некоторые данные, показывающие, что первые сухопутные животные жили в силурийском (рис. 3) или даже вендском периодах). После этого начало бурное развитие всевозможных живых существ потомками, которых являемся и мы. [3]

Разделение классификации эукариот:

Подимперия: Клеточные организмы    
Надцарство: Эукариоты    
Царство: Животные   Грибы   Растения   Протисты

 

Источник: wwlife.ru

Что такое прокариоты и эукариоты

Известно, что все живые организмы по своей природе делятся на клеточные и неклеточные (вирусы). Причем первые тоже подразделяются на 2 категории: прокариоты (надцарство «Доядерные») и эукариоты (надцарство «Ядерные»).

Надцарство прокариоты

К прокариотам относятся:

  • бактерии;
  • водоросли.

К эукариотам:

  • грибы;
  • растения;
  • животные.

Чем же они отличаются? Рассмотрим ниже.

Признаки эукариотической клетки

Считается, что ядерные клеточные организмы появились около 1,5 миллиардов лет назад. Хотя в прошлые времена ученые слабо понимали суть явлений на клеточном уровне, но в своих трудах у них часто стали появляться приблизительные рисунки этой единицы организма.

Надцарство прокариоты

Подписи в каждом утверждают об одной отличительной особенности клеток данного типа – наличие ядра, покрытого двойным слоем мембраны.

Именно в ядре хранится основной генетический материал этих организмов. Кроме того в нем есть несколько ядрышек с большей частью объема всех типов РНК.

Также в такой клетке есть другие образования – органеллы, которые находятся в ее цитоплазме. К ним относят:

  • митохондрии – напоминают своей структурой белки, также содержат ДНК;
  • лизосомы – являются пузырьками, помогающими общему метаболизму этой клетки;
  • хлоропласты.

Эти соединения также разделены мембранами, основная роль которых является связь различных элементов единицы организма с внешней средой. Чтобы все элементы состава хорошо функционировали, для полного «скелета» в этой клетке есть нити и микротрубочки.

Процесс дыхания более распространен среди живых организмов, образованных этими клетками.

Строение клеток прокариотов

В отличие от предыдущего надцарства, у простейших отсутствует ядро в клетке.

Надцарство прокариоты

В ней вместо ядра находится одна хромосома в цитоплазме, передающая генетический материал.

Надцарство прокариоты

Размножаются просто – делением клетки. В клеточной жидкости очень мало различных видов структур. Они также покрыты мембраной. В их состав входят рибосомы.

Рассмотрим основных представителей этого надцарства.

Бактерии и циано-бактерии

Под первыми понимают одноклеточные микроорганизмы. С помощью жгутиков они очень подвижны.

Надцарство прокариоты

Обитают во всех сферах жизни. От внешней среды они защищены муреином и особой оболочкой.

Второй вид представлен простейшими клетками с маленькими рибосомами и одной наследственной хромосомой.

Водоросли

Обитают в основном в водной среде и на почве. У них автотрофное питание. Их плавучесть обуславливают вакуоли. Кроме того, для них, как и для представителей царства растений, характерен фотосинтез.

Надцарство прокариоты

Примеры представлены зелеными водорослями. Размножаются также простым делением. При очень неблагоприятных условиях для движения могут использовать споры.

Сходства и различия прокариот и эукариот

Сравнительная таблица «Характеристика надцарств» показывает признаки, по которым нетрудно выявить основные отличия.

Признаки Надцарство Прокариоты Надцарство Эукариоты
Размер D = 0,5 – 5 мкм D = 40 мкм
Наследственность ДНК в цитоплазме ДНК в ядре
Структура Мало образований, мембран практически нет. Есть внешние и внутренние мембраны, различные структуры, позволяющие проводить реакции пищеварения, дыхания и размножения.
Оболочка В состав входят полисахариды, аминокислоты и муреин. Основой оболочки растений является целлюлоза, а у грибов – хитин.
Фотосинтез Нет хлоропластов, но он протекает в мембранах. Протекает в специальных образованиях – пластидах.
Обмен азота У некоторых он есть. Он не происходит.

Заключение

Итак, без представителей этих двух надцарств невозможно представить жизнь на земле. Какова же их роль в природе? Все просто: простейшие являются организмами, без которых невозможны практически все биохимические процессы в биосистеме. Кроме того, многие участвуют в процессе фотосинтеза, служат источником питания и дыхания растений.

Эукариоты не только являются для других питанием, но и являются основной регулирующей силой популяции разных видов, т. е одним из механизмов естественного отбора.

Источник: 1001student.ru