4. Характеристика основных таксономических категорий

Современная систематика бактерий

Три домена – филы (группы м/о, объединенные общим родством) – секции – субсекции – рода – кластеры – виды - штаммы

5. Три домена живой природы. Теория существования прокариот

Три домена живой природы (три основные эволюционные ветви - домены)

• Археи (архебактерии)

• Эубактерии

• Эукариоты (водоросли, простейшие, грибы)

Отличие археев (архебактерий) от бактерий (эубактерий)

1.По строению клеточной стенки (нет муреина).

2. Особый жгутик.

3. РНК-pol комплекс транскрипции эукариотического типа.

4. В геноме гистоноподобные белки.

5. Никогда не вызывают заболеваний.

6. Приспособлены к существованию в организме человека.

Теория существования прокариот

Основоположники клеточной теории (1839): Теодор ШВАНН (зоолог), Маттиас ШЛЕЙДЕН (ботаник)

Согласно клеточной теории Т. ШВАННА и М. ШЛЕЙДЕНА

В каждой клетке должно быть ядро.

В бактериях ядер не обнаруживали.

Считали, что вся клетка МО – большое ядро, а по краям - тонкая прослойка цитоплазмы.

К какой группе живых организмов их отнести?

Получалось, что клеточная теория на них не распространялась.

Этапы формирования теории существования прокариот 1925 г.

термин "прокариоты" (рrokaryota) для объединения различных форм неядерных микроорганизмов. 1962 г. Р. Стейннер и К. Ван Ниль -сформировали теорию существования прокариот

• У прокариот нет ядра - специального компартмента для хранения генетического материала.

• МО, имеющие клеточное строение, разделены на 2 группы:

• 1. прокариоты (нет ядра, вместо ядра - нуклеоид)

• 2. эукариоты (есть ядро)

Это две ветви (дихотомическое ветвление) эволюционного дерева

6. Главный современный критерий систематизации прокариот

Главный современный критерий систематизации прокариот

Определяет таксономическое положение бактерий - эволюционное родство!!!

Таксоны - группы

Классические критерии систематизации прокариот

Критерии сравнительно-морфологического подхода:

1. Морфологические свойства: форма и размеры бактерий (кокки, палочки, вибрионы, извитые формы).

2. Характер взаимного расположения клеток (диплококки, цепочки, группы, пакеты, хаотично).

К концу XIX века потребовались новые критерии:

3. Биохимические свойства.

4. Физиологические свойства.

3 Раздела мб по объектам –эукариоты, прокариоты, вирусы

I- эукариоты - клетки с ядром:

1. простейшие – наука протистология (или протозоология)

2. водоросли – наука альгология, 3.микроскопические грибы – наука микология

II – прокариоты – клетки без ядра:

1. бактерии, 2. цианобактерии, 3. археи – наука бактериология

III – вирусы - неклеточные формы жизни – наука вирусология

Прокариоты не имеют ядра!!!

Нуклеоид с хромосомой и рибосомы

Не могут иметь мембранных органелл, таких как ядро, митохондрии, АГ, ЭПС

Клетка прокариот не может быть меньше 0,05 мкм (50 нм), т.к. диаметр рибосомы – 20 нм.

Археи – обитают в экстремальных условиях, неинфекционные микроорганизмы, не вызывают патологических состояний, чаще симбионты.

7. Значение бактерий в эволюции жизни на земле

Роль бактерий в эволюции жизни на Земле

4,5 млрд. лет Земле.

4 млрд. лет - цианобактерии (СЗВ).

Гибридные бактерии (слияние ядерной клетки и пурпурных бактерий → митохондрии).

Специализированные клетки → сообщества клеток →Многоклеточный организм →Специализация → тканевой организм → Органная структура

Бактерии наряду с археями были одними из первых живых организмов на Земле, появившись около 3,9—3,5 млрд лет назад. Эволюционные взаимоотношения между этими группами ещё до конца не изучены, есть как минимум три основные гипотезы: Н. Пэйс предполагает наличие у них общего предка протобактерии,Заварзинсчитает архей тупиковой ветвью эволюции эубактерий, освоившей экстремальные местообитания; наконец, по третьей гипотезе археи — первые живые организмы, от которых произошли бактерии.

Эукариотывозникли в результатесимбиогенезаиз бактериальных клеток намного позже: около 1,9—1,3 млрд лет назад. Для эволюции бактерий характерен ярко выраженный физиолого-биохимический уклон: при относительной бедности жизненных форм и примитивном строении, они освоили практически все известные сейчас биохимические процессы. Прокариотнаябиосфераимела уже все существующие сейчас пути трансформации вещества. Эукариоты, внедрившись в неё, изменили лишь количественные аспекты их функционирования, но не качественные, на многих этапах циклов элементов бактерии по-прежнему сохраняют монопольное положение.

Одними из древнейших бактерий являются цианобактерии. В породах, образованных 3,5 млрд лет назад, обнаружены продукты их жизнедеятельности — строматолиты, бесспорные свидетельства существования цианобактерий относятся ко времени 2,2—2,0 млрд лет назад. Благодаря им в атмосфере начал накапливаться кислород, который 2 млрд лет назад достиг концентраций, достаточных для начала аэробногодыхания. К этому времени относятся образования, свойственные облигатно аэробнойMetallogenium.

Появление кислорода в атмосфере (кислородная катастрофа) нанесло серьёзный удар по анаэробным бактериям. Они либо вымирают, либо уходят в локально сохранившиеся бескислородные зоны. Общее видовое разнообразие бактерий в это время сокращается.

Предполагается, что из-за отсутствия полового процесса, эволюциябактерий идёт по совершенно иному механизму, нежели у эукариот^[7]. Постоянный горизонтальный перенос генов приводит к неоднозначностям в картине эволюционных связей, эволюция протекает крайне медленно (а, возможно, с появлением эукариот и вовсе прекратилась), зато в изменяющихся условиях происходит быстрое перераспределение генов между клетками при неизменном общем генетическом пуле.

Значение бактерий в жизни человека

Негативная роль:

1. возбудители заболеваний

2. бактериальная коррозия

3. выделение токсинов

Позитивная роль:

1.круговорот веществ в природе, почва

2. бактерии - редуценты

3. бактерии – симбионты

4. использование в биотехнологии