Тема 3. Разнообразие жизни на земле: вирусы, бактерии, грибы, растения и животные (4 часа)
План:
1. Неклеточные формы жизни и прокариоты.
2. Особенности строения грибов.
3. Царство растений.
4. Царство животных.
В процессе длительного эволюционного развития органического мира на Земле появились разнообразные живые организмы, их видовой и количественный состав непрестанно меняется. В настоящее время на Земле существуют как примитивные, так и высокоорганизованные живые организмы, которые находятся в сложных взаимоотношениях друг с другом и с веществами неживой природы, образуя сложный круговорот.
Неклеточные формы жизни
ВИРУСЫ – Vira, Virus (от лат. - яд) – неклеточные формы жизни, являются внутриклеточными паразитами на генетическом уровне.
Субмикроскопические объекты доклеточного уровня организации, способные проникать в определенные живые клетки и размножаться только внутри клеток (облигатные паразиты). Открыты рус. биологом Д.И. Ивановским в 1892 г., в 1898 г. М. Бейеринк ввел термин вирус. Вирусы распространены в природе повсеместно, поражают все группы живых организмов, в настоящее время описано около 500 вирусов. Вирусы – возбудители заболеваний растений, животных и человека. Вирусные болезни животных – ящур крупного рогатого скота, чума птиц, рожистое воспаление свиней. У растений вирусы вызывают следующие заболевания: мозаика листьев (желтые пятна на листьях), карликовость или морщинистость листьев. Среди заболеваний человека вирусную природу имеют грипп, оспа, ВИЧ, свинка и др.
Вирусы устроены очень просто. Они состоят из фрагмента генетического материала, либо ДНК, либо РНК, составляющей сердцевину вируса, которая окружена защитной белковой оболочкой, ее называют капсидом. Полностью сформированная инфекционная частица называется вирионом. У некоторых вирусов (герпес, грипп) есть еще дополнительная липопротеидная оболочка, которая возникает из плазматической мембраны клетки-хозяина. В вирусе всегда только один тип нуклеиновой кислоты (либо ДНК, либо РНК), поэтому вирусы подразделяются на ДНК-содержащие и РНК-содержащие. Вирионы самой разнообразной формы и видимы только в электронный микроскоп.
Все активные процессы вирусов протекают в клетке-хозяине. Попав внутрь клетки-хозяина, они «выключают» инактивируют хозяйскую ДНК и, используя свою собственную ДНК или РНК, дают клетке команду синтезировать новые копии вируса. Вирусы передаются из клетки в клетку в виде инертных частиц. Некоторые вирусы, попав внутри клетки-хозяина, не реплицируются. Вместо этого их нуклеиновая кислота включается в ДНК хозяина и может оставаться в течение длительного времени, реплицируясь вместе с собственной ДНК хозяина. Такой неактивный вирус называется провирусом.
Прокариоты:
БАКТЕРИИ Bacteriobionta –одноклеточные организмы самой разнообразной формы: бациллы (палочковидная), кокки (шаровидная), стафилококки (напоминают виноградную гроздь), стрептококки (образуют цепочки клеток), спириллы (спиралевидные) и т.д. Бывают неподвижные, но могут двигаться с помощью жгутиков.
В основе классификации лежит строение их клеточной стенки, которая придает клетке определенную форму и жесткость. Бактерии делятся на грамположительные и грамотрицательные. В клеточной стенке и тех и других есть особая жесткая решетка, состоящая из муреина, который играет роль структурного компонента подобно целлюлозе в клеточных стенках растений, свойствен только прокариотам. Молекула муреина представляет собой правильную сеть из параллельно расположенных полисахаридных цепей, сшитых друг с другом короткими цепями пептидов. Таким образом, каждая клетка окружена сетевидным мешком, составленным всего из одной молекулы.
У грамположительных бактерий в муреиновую сетку встроены другие вещества, главным образом, полисахариды и белки. Так вокруг клетки создается сравнительно толстая и жесткая упаковка. У грамотрицательных бактерий клеточная стенка гораздо тоньше, но устроена она сложнее. Муреиновый слой снаружи покрыт мягким и гладким слоем липидов, что защищает их от лизоцима (антибактериальный агент, фермент, разрушающий клеточные стенки бактерий путём гидролиза).
Бактериальная клетка имеет специфическое строение: снаружи она окружена плотной оболочкой, иногда покрыта слизистой капсулой. В цитоплазме бактерий нет митохондрий, ЭР. Рибосомы расположены в цитоплазме, оформленное ядро отсутствует, ряд бактерий содержит пигмент бактериохлорофилл, близкий по составу к хлорофиллу.
Характерным признаком является образование спор, которые образуются в результате сжатия содержимого клетки и потери воды. Образовавшийся плотный комочек одет плотной оболочкой, которая предохраняет от высыхания.
Живут бактерии либо одиночными клетками, либо колониями, окруженными ослизняющимися оболочками (капсулами). Размножаются делением клетки на две части (при благоприятных условиях через 15-25 минут).
Бактерии – космополиты, широко распространены на всех материках. По физиологическому разнообразию бактерии превосходят все известные биологические формы. Они получают энергию за счет биологического окисления неорганических соединений (хемотрофы). В зависимости от природы окисляемого соединения, используемого в обмене веществ, бактерии делятся на органотрофы (энергетический источник – органическое вещество) и литотрофы (получают энергию за счет окисления неорганического вещества). Бактерии играли важную роль в процессах, происходящих в природе, на протяжении все истории Земли, они сформировали биосферу, от жизнедеятельности бактерий зависит постоянство газового состава атмосферы.
Бактерии активно участвуют в минерализации органических соединений, образуя необходимые для растений питательные вещества; гнилостные бактерии разлагают белок с образованием аммиака, окисляемого нитрифицирующими бактериями до нитритов, а другими формами – до нитратов и свободного азота.
Гниение – это разрушение белковых, азотистых органических веществ, которое осуществляется разными видами бактерий, которые выполняют гигиеническую роль в обезвреживании трупов животных. Брожение – сложный процесс распада углеводистых органических веществ. По характеру продуктов распада углеводистых веществ различают несколько типов брожения: молочно-кислое, масляно-кислое, уксусно-кислое.
Бактерии оказывают большое влияние на почвообразовательные процессы. В результате синтетической деятельности бактерий совместно с другими микроорганизмами в почве создается перегной, повышая плодородие. Бактерии подразделяют на 2 группы: аэробные (развиваются при наличии воздуха) и анаэробные (без доступа воздуха).
В природе и практике с/х огромное значение приобретают азотфиксирующие бактерии (азотобактер), которые, поселяясь в почве, способны усваивать азот из воздуха, переводить его в связные соединения, доступные растениям, и обогащать ими почву. Немаловажная роль в этом отношении и клубеньковых бактерий, которые вступают в симбиоз с корнями бобовых растений. Бактерии также участвуют в круговороте железа, фосфора, кальция и кремния. Многие из них являются возбудителями тяжелых инфекционных заболеваний – дизентерии, брюшного тифа, туберкулеза и т.д. У растений бактерии вызывают заболевания, известные под названием бактериозы.
Бактерии широко используются в народном хозяйстве: для выщелачивания металлов из руд, получения различных органических веществ. Кроме того они способны синтезировать витамины, антибиотики, ферменты, аминокислоты – с этой целью применяются в современной биотехнологии. Молочнокислые бактерии используются для приготовления кисломолочных продуктов. Все более возрастает значение бактерий как источника пищевого и кормового белка, а также энергетических продуктов – водорода и метана.
СИНЕ-ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ – Cyanophyta Algae -распространены повсеместно, растут там, где не могут произрастать никакие другие растения и первыми заселяют вновь образующиеся поверхности Земли. Большинство сине-зеленых водорослей обитает в пресных водоемах. Планктонные виды имеют в клетках газовые вакуоли, благодаря чему всплывают на поверхность воды. Среди сине-зеленых распространен симбиоз.
Сине-зеленые водоросли относятся к прокариотам. Бывают одноклеточные, колониальные, нитчатые водоросли. Пигменты, встречающиеся в клетках: хлорофилл А, каротин, фикоцианин, фикоэритрин. Клетки сине-зеленых лишены типичных ядер, митохондрий, хроматофоров, вакуолей с клеточным соком. Оболочка клетки сине-зеленых состоит из пектиновых веществ и снаружи покрыта слизистым веществом. Цитоплазма пропитана пигментами и называется хроматоплазмой. В качестве запасного продукта накапливается углевод гликоген (животный крахмал).
Размножаются очень быстро, простым делением клеток пополам. Половой процесс - отсутствует. У нитчатых сине-зеленых водорослей размножение происходит участками, на которые распадаются эти водоросли. Такие участки называются гормогониями.
При неблагоприятных условиях водоросли образуют споры из обычных клеток, которые покрываются утолщенной оболочкой (как бактерии), что предохраняет содержимое от неблагоприятных условий, благодаря чему длительное время сохраняется их жизнеспособность. При наступлении благоприятных условий споры прорастают, дают начало новой клетке. По своему упрощенному строению они значительно отличаются от других водорослей и ближе всего стоят к бактериям.
Представители этого отдела:
Хроококк (chroococcus) - одноклеточная водоросль шаровидной формы. Широко распространена на болотах, между кочками и среди тины.
Осциллярия (oscillaria) – нитяатая водоросль, распространена в водоемах со стоячей водой, часто образуя темно-зеленую пленку на поверхности воды.
Носток (nostoc) –нитчатая водоросль, нити или цепочки ее соединены в колонии шаровидной формы размером с плод сливы. Снаружи эти колонии покрыты студенистой массой. Встречается по берегам прудов и озер, на влажной почве.