Підцарство Альвеоляти - Alveolates

Об'єднує організми, в яких клітини мають альвеольовані покриви, в утворенні яких значну роль відіграють мікротрубочки. Для альвеолят характерні різні варіанти ядерного апарату, які помітно відрізняються від типової схеми будови ядра евкаріот. Ретронеми у альвеолят відсутні.

16. Dinophyta - динофітові водорості.

Евкаріотичні первинно гетеротрофні, фотоавтотрофні та вторинно гетеротрофні тубулокристати, в яких клітини вкриті альвеольованою амфієсмою. Пластиди вторинно симбіотичні і досить різноманітні -хлорофітного та родофітного типів. У примітивних представників ядро типово евкаріотичне, в еволюційно розвинутих є особливим варіантом ядерного апарату - динокаріоном.

Додаток: тип Apicomplexa - апікомплекси.

Евкаріотичні вторинно гетеротрофні облігатні паразити, які втратили мітохондрії, проте зберігають редуковані пластиди та пластидний геном.

Царство Платикристати - Platycristates

Представники царства характеризуються наявністю пластинчастих (інколи - також трубчастих) неперешнурованих при основі мітохондріальних крист.

17. Plasmodiophoromycota - плазмодіофоромікотові слизовики. Евкаріотичні первинно гетеротрофні твариноподібні платикристати, вегетативне тіло яких представлене голим амебоїдом, а мітохондрії мають крім пластинчастих ще й трубчасті кристи, проте неперешнуровані при основі. Облігатні внутрішньоклітинні паразити вищих рослин.

Підцарство Рослини – Plantae

18. Haptophyta - гаптофітові водорості.

Евкаріотичні фотоавтотрофні та вторинно гетеротрофні платикристати, що мають мітохондрії з трубчастими кристами (проте не перешнурованими при основі), клітинний покрив - плазмалема, яка із зовнішнього боку вкрита субмікроскопічними органо-мінеральними лусочками, а з внутрішнього підстелена оперезуючою цистерною ендоплазматичної сітки. Пластиди вторинно симбіотичні, родофітного типу.

19. Cryptophyta - криптофітові водорості.

Евкаріотичні фотоавтотрофні та вторинно гетеротрофні платикристати, що мають клітинний покрив, представлений перипластом. Пластиди вторинно симбіотичні, родофітного типу, з нуклеоморфом.

20. Glaucocystophyta - глаукоцистофітові водорості. Евкаріотичні фотоавтотрофні платикристати, що мають амфієсмоподібний клітинний покрив. Пластиди первинно симбіотичні, глаукоцистофітного типу (ціанели), між зовнішньою та внутрішньою мембранами хлоропластної оболонки зберігається шар муреїну. Продукт асиміляції - крохмаль, що відкладається у цитоплазмі.

21. Rhodophyta - червоні водорості.

Евкаріотичні фотоавтотрофні платикристати, клітини яких вкриті целюлозно-пектиновою оболонкою з фікоколоїдами. Пластиди первинно симбіотичні, родофітного типу (родопласти), з поодинокими тилакоїдами. Продукт асиміляції - багрянковий крохмаль, що відкладається у цитоплазмі. Специфічна ознака - повна відсутність джгутикових стадій.

22. Chlorophyta - зелені водорості.

Евкаріотичні фотоавтотрофні платикристати, вкриті плазмалемою або клітинною оболонкою. Пластиди первинно симбіотичні, хлорофітного типу (хлоропласти). Продукт асиміляції-крохмаль, що відкладається у хлоропласті.

Підцарство Гриби - Fungi

Евкаріотичні первинно гетеротрофні платикристати, що живляться осмотрофно, розмножуються за допомогою спор. Вегетативне тіло та (або) спори мають клітинні покриви, до складу яких входить хітин.

23. Chytridiomycota - хітридіомікотові гриби.

Гриби, в яких вегетативне тіло представлене амебоїдом, ризоміцелієм або нерозгалуженим неклітинним міцелієм. Специфічна ознака - наявність монадних репродуктивних клітин. Ці клітини мають один задній гладенький батогоподібний джгутик.

24. Zygomycota - зигомікотові гриби.

Гриби, в яких вегетативне тіло представлене розгалуженим неклітинним або клітинним міцелієм. Вегетативні клітини гаплоїдні. Статевий процес - зигогамія. Статеве спороношення - спорангій зі спорангіоспорами. Монадні стадії повністю відсутні.

25. Ascomycota - аскомікотові гриби.

Гриби, в яких вегетативне тіло представлене розгалуженим клітинним міцелієм (зрідка - міцелієм, що брунькується). Вегетативні клітини гаплоїдні або дикаріонтичні, причому гаплоїдна стадія за тривалістю переважає. Статевий процес - гаметангіогамія. Статеве спороношення - аск з аскоспорами. Монадні стадії повністю відсутні.

26. Basidiomycota - базидіомікотові гриби.

Гриби, в яких вегетативне тіло представлене розгалуженим клітинним міцелієм. Вегетативні клітини гаплоїдні або дикаріонтичні, причому дикаріонтична стадія за тривалістю переважає. Статевий процес - соматогамія. Статеве спороношення - базидія з базидіоспорами. Монадні стадії повністю відсутні.

Розвиток комплексу пристосувань, пов'язаний із вдосконаленням певної стратегії живлення - фотоавтотрофної або гетеротрофної - обумовив існування у світі так званих «нижчих рослин» численних проявів конвергентної морфологічної та біохімічної схожості між організмами філогенетично віддалених груп. Це є однією з головних причин, що зумовили подальше подання матеріалу із збереженням традиційного поділу нижчих рослин на дві частини: водорості та гриби (включаючи грибоподібні організми). В межах кожної з цих частин збережено систематичний порядок викладення матеріалу.

Тема 2. Царство Еубактерії(Eubacteria)

Мета: Висвітлити характерні ознаки і властивості бактерій і ціаней, як прокаріотичних організмів

Професійна спрямованість: Матеріал даної теми необхідний вчителю біології при поясненні тем розділу „Царство Дроб’янки”. Біологія. 6 клас.

План

1.Відділ Еубактерії. Загальна характеристика таксону.

2.Класифікація бактерій.

3.Значення бактерій в природі та житті людини. Патогенні бактерії (самостійно).

4.Відділ Ціанеї. Загальна характеристика таксону.

5.Система відділу Ціанеї.

6.Роль синьозелених водоростей в природі та житті людини.

Основні поняття теми: Прокаріоти, бактерії, ціанеї.

Обрані методи: лекція

 

Питання для самостійного вивчення та осмислення

1.Особливості прокаріотичних клітин.

2.Специфіка хімічного складу клітин ціаней.

3.Основні риси екології синьо-зелених водоростей.

4.Способи живлення бактерій та ціаней.

 

Питання для самоаналізу та самоперевірки

1.Яких органоїдів немає в клітинах ціаней?

2.На які порядки поділяють відділ Ціанеї?

3.У представників якого порядку немає клітин гетероцист?

4.Назвіть основні пігменти синьозелених водоростей?

5.Які синьозелені водорості мають газові вакуолі?

6.У яких представників ціаней є слизові піхви?

7.Які синьозелені спричинюють явище “цвітіння води”? Як з цим боротися?

8.Які запасні поживні речовини характерні для ціаней?

 

Рекомендована література

1. Липа О. Л. Ботаніка. Систематика нижчих і вищих рослин / О.Л.Липа, І.А. Добровольський. – К.: Вища школа, 1975. – С. 40-60
2. Ботаника. Систематика растений / Комарницкий Н.А.[та інші] – М.: Просвещение, 1975. –с. 21-40.

3. Ботаніка. Водорості та гриби: Навчальний посібник, 2-ге видання, переробл / Костіков І.Ю. [та інші] – К.: Арістей, 2006. – 476 с.

4. Практический курс систематики растений / Гордеева Т.Н [та інші] и др. М.:Просвещение, 1986. – С. 4 – 9.

5. Морозюк С. С. Систематика рослин. Лабораторні заняття / С. С. Морозюк К.: Вища школа, 1988. – С. 9 – 13.

 

І

Бактерії від слова “bacterion” – паличка. Це прості, найдрібніші, та найбільш поширені організми. Вони були єдиною формою життя на Землі на протязі 2 млрд. р.

Діаметр бактеріальної клітини = 1 мкм.,(інколи 0,1 мкм), довжина деяких з них досягає 10- 30 мкм. Зараз відомо біля 2500 видів бактерій.

Бактерії не мають відокремленого ядра – аналогом є нуклеоїд ДНК. Також в клітині бактерій відсутні мітохондрії, хлоропласти та особлива будова та склад мембранних структур і клітинних оболонок – такі клітини називаються прокаріотичними – доядерними. Клітини бактерій мають щільну оболонку, яку добре видно і при плазмолізі, целюлози і хітину в ній немає, але є речовина муреїн. У складі оболонки є аміноцукри і амінокислоти. Багато бактерій утворюють навколо клітини слизову капсулу (азотобактер, пневмокок). В протоплазмі старих бактерій є невеликі вакуолі. Запасні продукти: жир, глікоген, волютин - крохмалю немає. В протопласті міститься 40% нуклеопротеїдів – це більше ніж в клітинах будь – якого іншого організму, нуклеопротеїди бувають кулеподібної, еліпсовидної форми, їх нерідко приймають за ядро і називають нуклеоїдами, але у них немає оболонки і при поділі не формується веретено поділу. В нуклеоїдах зосереджена ДНК, поділ нуклеодів відбувається поперечно чи повздовжньо.

Бактерії відрізняються різноманітністю форм: паличкоподібні – бацили, сферичні –коки, спіральні – спірили, вібріони, спірохети. Сферичні внаслідок поділу утворюють диплококи, ланцюжки – стрептококи, грона – стафілококи.

Актиноміцети утворюють гіфи, які формують міцелій. Клітини мікоплазм не мають щільної оболонки – тому можуть мати самі дивовижні форми.

Першовідкривачем бактерій був Антоні Левенгук (гол. ХVІІ ст.) який досяг збільшення в 160- 270 р. Світловий мікроскоп дає збільшення в 2000 разів, електронний в 200000- 500000. Під електронним мікроскопом були знайдені рибосоми, у деяких бактерій є носії пігментів, величиною 0,05 мкм., в них міститься бактеріохлорофіл та каротиноїди. Вони мають ламелярну будову, але не мають своєї мембрани. Біля зовнішньої мембрани бактеріальної клітини розміщуються базальні тільця джгутиків – завдяки їм багато клітин рухомі, клітина може їх скидати. Джгутик має гвинтоподібну будову, довжина 3- 12 мкм. Бактерії можуть мати різну форму джгутиків та різну їх кількість. Бактерій з одним джгутиком називають монотрихами, з двома – амфітрихами, з пучком на одному або двох кінцях клітини – лофотрихами, з багатьма джгутиками більш-менш розміщеними по поверхні – перитрихами. У коків джгутиків немає.

Розмноження відбувається простим поділом (20 – 30 хв.). Потомство бактерії за 5- 6 днів може заповнити всі водойми, через 10 днів по об’єму може дорівнювати масі планети Земля. Цього не відбувається внаслідок нестачі поживного середовища. При несприятливих умовах утворюються спори (ендоспори). У деяких бактерій відомий статевий процес розмноження.

Бактерії поширені скрізь: в найчистішій воді, в ґрунті, повітрі, в літосфері на глибині 4 км. (в нафтових свердловинах), в пустелях, на скелях. Можуть жити в гарячих джерелах з t⁰ + 80⁰ С. Дуже добре переносять несприятливі умови висушування, сильний холод, t⁰ - 80⁰ - 90⁰ С, не втрачаючи життєздатності. А спори витримують навіть кип’ятіння.

 

ІІ

Класифікація бактерій досить складне питання. Для створення класифікації бактерій залучають різні методи систематики: морфологічний, анатомічний, історичний застосовувати важко (скам’янілі рештки малочисельні і мало що дають), географічний також не може бути використаний, так як для бактерій характерний космополітизм. Бажаний і можливий метод – біохімічний. Для виявлення спорідненості бактерій використовують метод експериментальної мінливості.

В сучасних умовах притримуються системи бактерій розробленої мікробіологом Красильниковим в 1949 р. Він поділив всі бактерії на 4 класи:

1. Еубактерії. Істині бактерії. (Eubacteriae)

2. Актиноміцети (Actinomycetes)

3. Міксобактерії (Myxobacteriae)

4. Спірохети (Spirochaetae)

Клас Істинні бактерії – Eubacteriae - це організми з клітинами, що не галузяться і мають щільні клітинні стінки. Мають форму паличок, коків, тонких ниток і спіральну форму. Серед них є рухомі і нерухомі форми. Рухомі рухаються при допомозі джгутиків. Деякі з них формують ендогенні термостійкі спори. Розмножуються поділом. Деякі утворюють гонідії. Даний клас має 4 порядки:

1. Eubacteriales (еубактерії)

2. Chlamydobaсteriales (хламідобактерії)

3. Ferribaсteriales (залізобактерії)

4. Trichobaсteriales (сіркобактерії)

Клас Actinomycetes. Представники складаються з міцелієвидних, паличковидних і коковидних грампозитивних клітин. Мають міцелій, що галузиться. Є перехідні форми, що мають бокові вирости - рудименти гілок. Клас поділяється на 4 порядки:

1. Actinomycetales– актиноміцети, що не утворюють рухомих клітин.

2. Actinoplanales – актиноміцети з рухомими клітинами.

3. Mycobakteriales– мікобактерії (сапрофіти і паразити, до них відноситься збудник туберкульозу).

4. Coccales – коки.

Клас Myxobacteriae (міксобактерії). Представлений паличковидними і коковидними клітинами, які мають тонку оболонку, тому при русі можуть міняти свою форму. Джгутиків не мають. Рух здійснюють по типу ковзання. Можуть утворювати мікроцисти, а також особливі плодові тіла, які мають найрізноманітнішу форму. Клас містить один порядок: Myxobacteriales- міксобактерії.

Клас Spirochaetae - рухомі клітини спіральної форми. В них наявна еластична стінка. Рух здійснюється при допомозі осьової нитки. Входить один порядок Spirochaetales.

Тепер виділяють ще 2 класи.

І - Microtatobitae – мікротатобіти – облігатні внутрішньоклітинні паразити.

ІІ - Мікоплазми – сапрофітні і паразитичні форми, клітини яких позбавлені клітинної оболонки.

ІІІ

Неможливо переоцінити значення бактерій в біосфері, в кругообігу хімічних елементів.

Встановлено, що понад 90% СО₂ утворюється в біосфері в результаті діяльності бактерій та грибів.

Велика роль бактерій в мінералізації органічних речовин, відмерлих решток, продуктів життєдіяльності. Так білки розкладаються мікроорганізмами до пептидів, далі до амінокислот, амінокислоти розкладаються з виділенням іону амонію, амоній

окисляється до нітритів Nitrosomonas,нітрити до нітратів Nitrobakter. Цей процес називається нітрифікацією, іде виділення енергії, що використовується хемоавтотрофами. Інші бактерії перетворюють NО₃ →NО₂→ NН₄⁺ .

Денітрифікація – перетворення NО₃ →N₂ газоподібний, чи в оксид азоту (ІV) – що призводить до зменшення азоту в грунті. Зворотний процес називається фіксацією азоту, його здійснюють декілька видів бактерій, з них найвідоміша Rhizobum утворює бульбочки на корінцях бобових, бульбочки також утворюють деякі актиноміцети у дерев’янистих порід, наприклад, у вільхи.

Хемоавтотрофні бактерії, наприклад Thiobacillus окисляють S до сульфатів (SО₄) і тим самим роблять її доступнішою для рослин. Інші бактерії при розкладі білків сприяють виділенню Н₂S, далі сірководень сіркобактеріями перетворюється на сульфати легко доступні рослинам.

Для людини бактерії мають як позитивне так і негативне значення. Негативне значення полягає в тому, що бактерії викликають хвороби як людини так і тварин і рослин. Хвороби людини, такі як бактеріальна пневмонія, коклюш, дифтерія, скарлатина, туберкульоз передаються повітряно - крапельним шляхом; через їжу і воду передається черевний тиф, паратиф, дизентерія та інші кишкові інфекції. Внаслідок життєдіяльності багатьох цих бактерій утворюються отруйні речовини – токсини (збудник дифтерії), може призвести до загибелі. Дуже небезпечна хвороба правець.

Бактерії викликають гниття продуктів харчування, що може бути небезпечним для людини. Так Glostridium botulinum спричиняє хворобу ботулізм, що може призвести до смерті. Щоб запобігти цьому використовують різні методи:

Позитивна роль бактерій. Молочнокислі бактерії дають можливість мати молочнокислі продукти. Сприяють консервуванню продуктів, солінню, силосуванню. Оцтові бактерії використовують для виготовлення оцту з вина. Бактерії сприяють процесу травлення.

В промисловості бактерії використовують для отримання масляної, молочної та пропіонової кислоти, а також ацетону, бутилового спирту.

Відомо використання бактеріальних добрив, що сприяють збільшенню вмісту азоту, фосфору в грунті; їх вносять в грунт з посівним і посадочним матеріалом.

 

ІV

Відділ Синьозелені водорості – Cyanophyta

Синьозелені водорості (Cyanophyta), або ціанобактерії, об’єднують всі прокаріотичні фотоавтотрофні рослини і нараховують приблизно 2000 видів. Синьозелені водорості є однією з найдавніших груп на планеті. Вважають, що Cyanophyta виникли біля 3,5-3,8 млрд. років тому.

Біохімічні особливості. Синьозелені водорості забарвлені переважно у блакитно-зелений колір, в екстремальних умовах частіше мають забарвлення з різними відтінками червоного кольору. Зеленого відтінку клітинам надає хлорофіл «а». червоний або блакитний колір обумовлений наявністю значної кількості фікобілінових пігментів – фікоціаніну, алофікоціаніну (сині пігменти) та фікоеритрину (червоний пігмент). Каротиноїди представлені лише β-каротином, ксантофілами лютеїнового циклу (лютеїном та зеаксантином) та специфічними ксантофілами синьозелених водоростей – переважно осцилоксантином, міксоксантином, афаніцином та афанізофілом.

Майже у всіх Cyanophyta основним продуктом асиміляції є глікогеноподібний полісахарид – крохмаль синьозелених водоростей. Крім вуглеводів, більшість синьозелених водоростей запасає також ціанофіцин та волютин.

Цитологічні особливості. Клітини Cyanophyta мають типову прокаріотичну будову: вони позбавлені морфологічно оформленого ядра, мітохондрій, хлоропластів, ендоплазматичної сітки, комплексу Гольджі, лізосом. У Cyanophyta відсутні будь-які структури, побудовані з мікротрубочок – джгутики, їх базальні тіла, мікротубулярні елементи цитоскелета, центріолі, веретено поділу. Синьозелені водорості не здатні до мітозу, мейозу та типового для евкаріот статевого процесу.

Клітинні покриви у Cyanophyta – це двошарова клітинна оболонка. Внутрішній шар утворений пептидогліканом – муреїном. Зовнішній шар побудований переважно з пектинових речовин та мікрофібрил, до складу яких входять скоротливі білки. Останні обумовлюють здатність багатьох синьозелених водоростей до активного ковзаючого або обертального руху. Назовні від клітинної оболонки у більшості видів виділяються пектинові речовини, що утворюють колоніальний слиз або слизові піхви.

Справжнього ядра немає, а його функції виконує нуклеоїд. ДНК нуклеоїду не пов’язана з білками-гістонами, не має хромосомної організації, хоча і розглядається як аналог однієї хромосоми. Звичайно основна маса нуклеоїду зосереджується у центрі клітини, через що цю зону цитоплазми називають нуклеоплазмою або центроплазмою.

Фотосинтезуючий апарат представлений тилакоїдами, що є похідними інвагінацій плазмалеми. Тилакоїди розташовуються поодиноко, у переферичному шарі цитоплазми. В оптичний мікроскоп зона розташування тилакоїдів виглядає інтенсивно забарвленою, через що її називають хроматоплазмою. На поверхні тилакоїдів є особливі структури – фікобілісоми, що складаються з фікобілінових пігментів.

Включення представлені дрібними гранулами крохмалю синьозелених водоростей, великими ціанофіциновими та поліфосфатними гранулами. У деяких (переважно – планктонних) видів у цитоплазмі є газові вакуолі. При сприятливих умовах вони заповнюються газом і зменшують питому вагу клітини.

Фізіологічні особливості. Cyanophyta мають принаймні одну важливу фізіолого-біохімічну особливість, яку можна розглядати як фізіологічний атавізм: це здатність фіксувати атмосферний азот.

Будова талому. Синьозелені водорості бувають як одно-, так і багатоклітинними, поодинокими або в різноманітних колоніях, де індивіди найчастіше утримуються разом за допомогою колоніального слизу.

Обов’язковим елементом тіла багатоклітинних водоростей є трихом – сукупність фізіологічно пов’язаних клітин. Зв'язок відбувається за допомогою плазмодесм, що проходять через пори поперечних перегородок клітин. Зовні трихому можуть знаходитись структуровані слизові утвори – піхви. Трихом разом із піхвою називають ниткою. У видів, позбавлених піхв, трихом і нитка є синонімічними поняттями. Трихоми можуть бути нерозгалуженими та розгалуженими.

У синьозелених водоростей розрізняють три основні типи клітин: а) вегетативні клітини, що здійснюють фотосинтез та здатні до поділу; б) гетероцисти – спеціалізовані клітини, що виконують функцію фіксації атмосферного азоту в аеробних умовах; в) акінети – спочиваючі клітини, за допомогою яких водорості переносять несприятливі умови. Вегетативні клітини властиві всім Cyanophyta, гетероцисти та акінети – лише частині багатоклітинних представників. Трихоми, що складаютьсялише з вегетативних клітин, називають гомоцитними, а ті, які складаються з вегетативних клітин, гетероцист та акінет – гетероцитними.

Поділ клітин та розмноження. В основі процесів розмноження у всіх синьозелених водоростей лежить клітинний поділ. При клітинному поділі спочатку плазма лема, а за нею і муреїновий шар клітинної оболонки доцентрово вростають у протопласт, розділяючи клітину на дві (зрідка – більше) рівні або нерівні частини. Клітинний поділ у синьозелених водоростей може бути повним або неповним.

При повному поділі плазма лема та клітинна перегородка повністю відокремлюють дочірні клітини одна від одної. При цьому пори та плазмодесми не утворюються, і кожна дочірня клітини являє собою фізіологічно самостійний індивід. Повний поділ властивий одноклітинним Cyanophyta.

При неповному поділі поперечна перегородка не повністю розділяє дочірні клітини, і вони залишаються з’єднаними плазмодесмами, що проходять через пори в поперечній клітинній перегородці. Внаслідок такого поділу утворюються багатоклітинні ниткоподібні трихоми. Короткі рухливі фрагменти триномів, що складаються з 2-50 клітин, називають гормогоніями, нерухомі – гормоцитами. Гормогонії та гормоцити є спеціалізованими репродуктивними структурами багатоклітинних Cyanophyta.

Колоніальні одно- та багатоклітинні синьозелені водорості здатні розмножуватися також шляхом фрагментації колоній.

V