Занятие 4. Бактерии и протоктисты.
Подимперия Прокариоты.
Вводные пояснения.
Царство Настоящие бактерии.
1. Классификация. Царство Настоящие бактерии включает подцарства:
Грамположительные бактерии
1) Лучистые бактерии
2) Настоящие грамположительные бактерии
3) Микоплазмы
Грамотрицательные бактерии
4) Оксифотобактерии
5) Аноксифотобактерии
6) Скотобактерии
7) Спирохеты
В составе царства 3000 видов.
2. Жизненная форма, анатомия и морфология. Каждая клетка прокариот – самостоятельный организм, окруженный двухслойными, липопротеидными мембранами. Морфологические типы: шарообразные кокки, диплококки, стрептококки (цепочки из кокков), сарцины (кокки, имеющие вид плотных пачек), стафилококки (в виде виноградной грозди из кокков), бациллы (палочки), вибрионы (дугообразные), спириллы (форма штопора) и др.
Бактерии передвигаются с помощью
- Жгутиков, состоящих из одной гигантской молекулы белка флагеллина спиралевидной формы. У большинства бактерий при передвижении жгутики совершают вращательные движения, некоторые перемещаются по типу реактивного снаряда, выбрасывая слизь.
- Фимбрий – нитевидные или трубчатые придатки клетки прямой или слабоизогнутой формы.
С помощью способа окраски анилиновыми красителями, предложенного в 1884 г. К.Грамом, все бактерии делят на 2 группы: грамположительные и грамотрицательные, т.е. способные и неспособные окрашиваться анилиновыми красителями. Это связано с особенностями структуры и химизма клеточной стенки.
3. Питание. А) Гетеротрофы (большинство): сапротрофы (обитатели гниющего органического материала), паразиты или симбионты.
Б) Автотрофы:
- хемотрофы – способны к хемосинтезу (усваивают углекислый газ за сичет окисления неорганических соединений),
- фототрофы – содержат пигмент, родственный хлорофиллу (бактериохлорофилл). Способны к фотосинтезу без выделения кислорода (аноксигенный тип фотосинтеза). Для усвоения углекислого газа используют серу, сероводород и др.
4. Дыхание. По отношению к кислороду делят на группы: аэробы (живут в кислородной среде), анаэробы (без кислорода), факультативные анаэробы (живут в любых условиях).
5. Размножение. Простым делением клетки. При благоприятных условиях деление происходит каждые 30 минут.
Некоторые виды (из цианобактерий) способны к вегетативному размножению, когда материнская клетка, делясь, образует нить из клеток, в которой, помимо остальных клеток, развиваются споры. Споры дают начало новым клеткам.
Половой процесс у бактерий неизвестен. Однако, известны случаи слияния (копуляции) – парасексуальный процесс.
6. Распространение. Повсеместно.
7. Значение в природе и жизни человека.
(+) Бродильные бактерии. Продуктами их жизнедеятельности являются молочные продукты, ферменты, спирт, лимонная кислота. Процессы квашения пищевых продуктов также связаны с активностью бактерий.
В с/х: обогащение почвы соединениями азота с помощью азотфиксирующих бактерий из рода ризобиум (образуют клубеньки на корнях бобовых растений). Цианобактерии (анабена) также обогащают рисовые поля азотом (анабена живет в полостях листьев водного папоротника азоллы).
(-) Вызывают порчу пищевых продуктов, некоторые являются источником инфекционных заболеваний человека и животных, поражают растения, вызывая бактериозы.
Задание:
Приготовьте временный микропрепарат – молочнокислые бактерии. Изучите. Зарисуйте.
Зарисуйте разные формы бактерий.
Клетки бактерий имеют разную форму: одноклеточные шаровидные формы называют кокками, прямые палочковидные — бациллами, имеющие форму запятой — вибрионами, спирально изогнутые — спириллами.
Если бактерии располагаются по одной, их называют монококки (от греч. «монос» — один и «коккус» — шарик), по две — диплококки (от греч. «диплос» — двойной и «коккус»), тетракокки (от греч. «тетра» — четыре и «коккус»); они могут иметь вид грозди — стафилококки (от греч. «стафилс» — виноградная гроздь и «коккус»), могут быть закручены — спирохеты (от лат. «спиpa» и греч. «хета» — щетинка).
Среди бактерий есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные передвигаются при помощи жгутиков, которых иногда бывает несколько. Есть и колониальные формы.
Задание: подпишите под каждым рисунком название формы бактерий.
Подимперия эукариоты
Вводные пояснения.
Царство Протоктисты.
Термин «протоктисты» предложила в начале 80-х годов 20 века Линн Марголис (англ.). К протоктистам относятся относительно просто устроенные эукариоты. Обычно они живут во влажной среде. Очень разнообразны по структуре: могут быть 1-клеточными, колониальными или многоклеточными. Питаются либо путем заглатывания (голозойное питание), либо всасывания, либо автотрофно. Способы размножения также различны: вегетативное, бесполое или половое. Но у всех протоктистов есть одно общее сходство – нет органов вегетативного тела. Царство Протоктисты принято разделять на 2 группы, хотя в систематике растений не используются для этого специальные таксоны.
I Грибоподобные протоктисты. Гетеротрофы. Их репродуктивные клетки подвижны и снабжены одним или двумя ундулиподиями (в отличие от настоящих грибов).
1. Классификация. К грибоподобным протоктистам относятся представители двух отделов: Оомикоты и Хитридиомикоты, включающие около 1100 видов.
2. Жизненная форма, анатомия и морфология. Большинство – микроскопически малы. Мицелий (тело) неклеточный, с большим количеством ядер и большим числом гиф. В период размножения у оомикот образуются поперечные перегородки, отделяющие органы размножения. У хитридиомикот таковых не образуется. Стенки мицелия образованы целлюлозой, в отличие от настоящих грибов (из хитина).
3. Размножение. Способы размножения:
- Бесполое. На концах гифов образуются конидии (зооспорангии) с зооспорами. После их созревания зооспоры выходят и поражают вегетативные органы высших растений.
- Половое.
А) Изогамия (копулируют одинаковые зооспоры) – у части хитридиомикот.
Б) Гетерогамия (копулируют разные по размерам, подвижные зооспоры) – у части хитридиомикот.
В) Оогамия – развиваются женские половые органы (оогонии) и мужские (антеридии). К оогонию прикладывается антеридий и изливает в него свое содержимое. Образующаяся зигота делится с образованием зооспор, которые заражают новое растение. Оогамия встречается у оомикот.
4. Распространение. Большинство живут в водной среде. Некоторые – в почве, но для размножения нуждаются в капельно-жидкой воде (с каплями передвигаются зооспоры).
5. Значение в природе и жизни человека. Большинство – паразиты. Например, ольпидиум (черная ножка) поселяется на рассаде культурных растений; фитофтора поражает ботву и клубни картофеля, плоды и листья томатов; синхитриум вызывает рак картофеля; питиум (корнеед) – паразит свеклы, капусты, редиса, салата; пласмопара виноградная вызывает ложную мучнистую росу – милдью.
Задание:
Изучите и зарисуйте жизненный цикл фитофторы
Отдел Оомикоты (Oomycota)
Род фитофтора (Phytophtora)
Вид картофельный гриб (Ph.infestans)
1 – разрез листа картофеля с выходящими из устьица спорогенными гифами; а – конидия; 2 – конидия (зооспорангий); 3 – конидия; заражение нового растения (проникает через устьица листа); 4 – конидия; ядро конидии многократно делится митозом с образованием зооспор; 5 – зооспорангий с зооспорами; 6 – разрыв стенки зооспорангия; выход зооспор; 7 – зооспора, способная проникнуть внутрь листа или в клубень; 8 – к шаровидному оогонию прикладывается антеридий, переливающий через оплодотворяющий вырост свое содержимое; 9 – образование зиготы; 10 – редукционное деление зиготы с образованием зооспор; 11 – выход зооспор; 12 – зооспора, готовая к заражению растения.
II Протоктисты – водоросли.
1. Классификация. 6 отделов: Эвгленовые, Багрянки (Красные), Перидинеи, Диатомовые, Бурые, Зеленые. Нет единого мнения о числе видов.
2. Жизненная форма, анатомия и морфология. Тело водорослей называют слоевищем (талломом). Слоевище может быть 1-клеточным, колониальным или многоклеточным. Не имеют настоящих листьев, стеблей, корней и пр., хотя имеются похожие на них части тела.
Морфологические типы строения тела:
1) Амебоидная форма. Клетки лишены твердой оболочки, вместо нее – пелликула (уплотненная периферийная часть протопласта). Передвигаются как амебы, выпуская псевдоподии.
2) Монадная. Также имеется у 1-клеточных водорослей, имеющих ундулиподии и твердую клеточную стенку.
3) Коккоидная – как и 2), только без ундулиподиев, поэтому неподвижны.
4) Пальмеллоидная. Множество коккоидных клеток, погруженных в общее слизистое тело.
5) Нитчатая. Клетки собраны в простые или ветвящиеся нити.
6) Пластинчатая. В виде пластинки из одного или многих слоев клетки.
7) Сифональная. Очень оригинальна. Формально одноклеточные, но клетки крупные (несколько десятков см), с большим числом ядер.
8) Харофитная. Крупные многоклеточные слоевища линейно-членистого строения.
У представителей разных отделов водорослей – свой набор пигментов, определяющих их цвет. Пластиды водорослей называют хроматофорами.
3. Размножение. Способы:
1) Вегетативное – от талломов отламываются отдельные части, дающие начало новой водоросли.
2) Бесполое (споровое). Осуществляется с помощью спор, различающихся у представителей разных отделов по активности: зооспор (подвижные клетки, снабженные ундулиподиями) или апланоспор (неподвижные, без ундулиподиев).
3) Половое. Различается у представителей разных отделов, но сущность одна – слияние двух половых клеток (гамет) с образованием зиготы. Гаметы образуются в гаметангиях. Формы полового процесса:
- хологамия (слияние двух одноклеточных особей),
- изогамия (слияние специально вырабатываемых талломом жгутиковых половых клеток, одинаковых по величине и строению,
- гетерогамия – слияние подвижных гамет разной величины (более крупную считают женской),
- оогамия - крупная неподвижная клетка (яйцеклетка) оплодотворяется подвижной жгутиковой мужской гаметой (сперматозоидом),
- конъюгация (слияние двух вегетативных недифференцированных клток, физиологически выполняющих функции гамет).
Следует отметить, что у водорослей впервые (чего не было у предыдущих таксонов) наблюдается смена (чередование) поколений. Половое гаплоидное поколение (гаметофит) сменяет диплоидное бесполое поколение (спорофит). Сменяющие друг друга поколения сильно различаются.
4. Распространение. Экологические группы водорослей:
1) Водные
- планктонные (свободноплавающие в толще воды),
- бентосные (прикрепленные ко дну водоема, обитают на глубине до 50 м.).
2) Наземные – микроскопически малы
- водоросли почвы (их скопления образуют позеленение камней, порошковатые налеты),
- водоросли льда и снега. Напр., одноклеточная хламидомонада снежная вызывает «покраснение» снега,
- водоросли-симбионты (фотосинтезирующая часть лишайников).
5. Значение в природе и жизни человека.
В природе. Имеют большое значение в биосферном круговороте веществ, прежде всего – кальция и кремния. Фотосинтезируя, являются одним из главных источников органических соединений в водоемах. Так, в мировом океане водоросли ежегодно создают около 500 млрд. тонн биомассы (около ¼ всех органических веществ планеты). Огромна роль водорослей в питании обитателей вод, особенно рыб, а также в обогащении гидросферы и атмосферы Земли кислородом. Почвенные водоросли активно участвуют в почвообразовании, образуя гумус. Многие виды водорослей являются индикаторами загрязнения и засоления местообитаний. Диатомовые водоросли, играют первостепенную роль в осадконакоплении, составляя диатомовые илы. Осадочная горная порода диатомит на 50-80% состоит из панцирей диатомей.
Для человека. В пищу используются представители бурых водорослей (ламинария). Водоросли питательны, богаты витаминами, солями йода и брома.
Водоросли являются сырьем для получения различных веществ. Например, альгин и альгинаты, извлекаемые из бурых водорослей, обладают клеящими свойствами: из них готовят агар-агар (пастила), добавляют в таблетки, используют при выделке кожи, производстве бумаги и тканей, а также растворимых нитей. Используемых в хирургии.
Некоторые бурые водоросли применяют как удобрения и для кормления домашних животных. В древности из некоторых средиземноморских красных водорослей изготавливали красную краску. Зеленая водоросль хлорелла является объектом для изучения фотосинтеза [очень быстро происходит].
Задание:
Изучите и зарисуйте жизненные циклы представителей разных отделов водорослей
1. немалиона
Империя Клеточные организмы (Cellulata)
Подимперия Ядерные организмы = Эукариоты (Eucaryota)
Царство Протоктисты (Protoctista)
Подцарство Протоктисты – водоросли
Отдел Багрянки = Красные водоросли (Rhodophycota = Rhodophyta)
Род немалион (Nemalion)
1 – внешний вид таллома;
2 – карпогониальная ветвь (женский гаметофикот; n);
а – брюшко карпогона;
б – трихогина;
в – два спермация, прилипшие к трихогине;
3 – антеридиальная ветвь (мужской гаметофикот; n);
в – спермации;
4 – продвижение спермациев по трихогине;
5 – копуляция ядра карпогона и спермация;
6 – образовавшаяся зигота (2n);
з – зигота;
7 – мейотическое деление ядра зиготы;
8, 9 – карпоспорофикот (2n), формирующийся на гаметофикоте;
10 – совокупность созревших карпоспорангиев – цистокарпий;
кс – карпоспорангии;
к – карпоспора;
11 – карпоспора (2n);
12 – прорастание карпоспоры;
13 – тетраспорофикот (2n) с тетраспорангием;
т – тетраспорангий;
14 – тетраспора (n), впоследствии прорастающая в гаметофикот.