Отличительные особенности предъядерных организмов.

1. Клетки не имеют ограниченного мембраной ядра.

2. Одноклеточные, колониальные и нитчатые организмы.

3. Клетки мелкие (0, 5...5 мкм).

4. В цитоплазме нет оформленных органелл.

5. Аналог ядра — генофор, или нуклеоид.

6. Некоторые обладают способностью фиксировать атмосферный азот.

В составе Надцарства предъядерные одно царство – Дробянки (Mychota), они названы так по способу размножения простым делением царство дробянок включает три отдела: архебактерии, настоящие бактерии (эубактерии) и цианобактерии (сине-зеленые водоросли).

Развившиеся в докембрийских морях (3 млрд. лет. назад) в огромном количестве цианобактерии изменили атмосферу древней Земли, обогатив ее свободным кислородом, а также явились первыми создателями органического вещества, ставшего пищей для гетеротрофных бактерий и животных.

Отдел Цианобактерии - Cyanobacteria.

Строение клеток:

Клеточная стенка – многослойная состоит из муреина, целлюлозы, пектиновых веществ и слизевых полисахаридов. Часто образуется вокруг клетки слизевый чехол. Есть поры.

Цитоплазма – смешана с клеточным соком (нет вакуолей). Имеются газовые вакуоли. Цитоплазма окрашена в периферических частях (хроматоплазма) и бесцветна в центре (центроплазма). В хроматоплазме находятся фотосинтезирующие одиночные тилакоиды (содержат пигменты: хлорофилл а, каротиноиды, дополнительные пигменты синие – фикоцианин, красный – фикоэритрин). В отличие от растений тилакоиды не отделены от цитоплазмы общей мембраной.

В зависимости от преобладания тех или иных пигментов определяется окраска цианобактерий – от сине-зеленой до фиолетовой и красноватой или почти черной. Фотосинтез аэробный с выделением кислорода.

В центроплазме находятся нуклеоид (состоящий из одной гигантской кольцевой молекулы ДНК, белков и РНК). В цитоплазме находятся включения запасных веществ: гликогена, волютина, белка цианофицина.

Имеются гетероцисты – крупные клетки, в которых происходит фиксация азота.

Размножение:

Митоз и мейоз отсутствуют. Вегетативное размножение у одноклеточных и колониальных происходит в результате деления клеток пополам после удвоения и расхождения хромосомы; у нитчатых - распадением нити.

Цианобактерии способны образовывать споры – крупные клетки с толстыми оболочками и запасом питательных веществ. Они могут выдерживать высыхание и затем прорастают, каждая в новую особь.

Способы питания и экология:

Способ питания: фотоавтотрофный и гетеротрофный, т.е. миксотрофный. Они способны фиксировать атмосферный азот и это свойство сочетается у них с фотосинтезом.

Местообитание: в почве, на почве, на коре деревьев, на камнях, на льдах, на снегу, в пресных водоемах, в соленых водах. Max температура +65⁰С и выше, min температура –83⁰С. Прижизненные выделения и продукты посмертного разложения у некоторых водорослей ядовиты.

Массовое развитие в верхнем слое воды цианобактерий медленно текущих рек, озер и прудов часто вызывают «цветение» воды. «Цветение» воды вообще, а вызванное сине-зелеными водорослями особенно считается стихийным бедствием, т.к. вода становиться почти ни к чему уже не пригодной. Особенно увеличивается их численность в загрязненных водоемах, куда поступают органические вещества и удобрения с полей. При отмирании и гниении клеток цианобактерий выделяются токсичные вещества, вода приобретает неприятный запах и становится непригодной для питья, происходит массовая гибель рыбы – так называемый замор – настоящее бедствие в прудовом хозяйстве. Отмирающие цианобактерии благодаря газовым вакуолям всплывают на поверхность и образуют грязно-зеленую пленку, не пропускающую воздух.

В некоторых странах их используют в пищу. Также используют для производства органического вещества. Цианобактерии используются в качестве зеленого удобрения (анабена). Некоторые виды спирулины используются в качестве пищевых добавок т.к. содержат ФАВ, йодосодержащие гормоны и простогландины.

3. Ядерные организмы. Царство Грибы.

Все эукариоты имеют ряд общих особенностей, отличающих их от прокариот. Отличительные особенности ядерных организмов.

1. Размер клеток в 1000... 10 000 раз больше, чем у прокариот.

2. Для них характерна компартментация.

3. Ядро отграничено двумембранной оболочкой от цитоплазмы.

4. Внутри ядра находятся хромосомы.

5. В цитоплазме много одномембранных органелл (эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли и др.).

6. Митохондрии и хлоропласты окружены двойной мембраной.

7. Ни один из ядерных организмов не способен к фиксации азота.

8. Фотосинтезирующие эукариоты, имеющие хлоропласты, стали растениями (автотрофиые эукариоты). Все остальные эукариоты — гетеротрофы.

Первыми эукариотами были различные одноклеточные жгутиковые, от которых произошли водоросли (низшие растения), грибы, слизевики и простейшие (примитивные животные). Растения и животные — два традиционно различаемых царства. Грибы и слизевики при этом отошли к растениям, и их изучали в рамках ботаники. Они имеют такие сходные черты строения, как выраженная клеточная стенка, поглощение питательных веществ из растворов, неподвижность в вегетативном состоянии, неограниченный верхушечный рост, способность вырабатывать витамины. Однако гетеротрофный тип питания, образование мочевины, гликоген, а не крахмал, накапливающийся в качестве запасного углевода, хитин в клеточных стенках, способность слизевиков передвигаться сближают их с животными. От животных же грибы отличаются неограниченным верхушечным ростом, неподвижностью большинства видов, наличием жесткой и прочной клеточной стенки, способностью вырабатывать витамины и внеклеточным перевариванием. В свете современных представлений и растения, и животные, и грибы настолько далеки друг от друга, что их можно выделить в разные царства.

Царство Грибы. Отдел Грибы.

Появились Грибы 450...500 млн. лет тому назад. Ископаемые грибы напоминали современные. Лишайники, которых раньше относили к растениям, также сейчас предпочитают рассматривать в составе грибов, в ранге отдела или класса.

Отдел Грибы — Mycota, Fungi

Общие сведения. Существует около 100 000 видов грибов, разнообразных по внешнему виду и распространению. Мицелий (грибница) состоит из тонких нитей (гиф). Продолжительность жизни грибов — от нескольких дней до десятков лет. Распространены во всех географических зонах Земли; в лесах и на полях, в почве и в воде, на стенах домов и в организме растений и животных.

Грибы — гетеротрофы (т. е. им нужны органические источники углерода) с абсорбтивным типом питания. Переваривание внеклеточное, осуществляется с помощью выделяемых вовне ферментов, что обеспечивает поглощение питательных веществ всей поверхностью тела путем осмоса.

Грибы — аэробы. Одни поселяются па мертвых остатках растений и животных (сапротрофы), другие питаются за счет живых организмов (паразиты), третьи (симбионты) участвуют в создании двух важнейших симбиозов — микоризы и лишайников. Грибы используют преимущественно растительные субстраты. Все грибы нуждаются во влаге и тепле, оптимальная температура для большинства из них 20...25 °С. Свет грибам не нужен.

Среди грибов есть облигатные (обязательные) и факультативные паразиты. Облигатные паразиты, такие, как мучнеросные, ржавчинные и головневые грибы, узкоспециализированны, жизнь паразита зависит от продолжительности жизни хозяина. Имеют небольшой круг хозяев, им нужен специфический набор питательных веществ.

Факультативные (необязательные) паразиты — это сапротрофы, лишь временно переходящие к паразитизму. Они в отличие от облигатных часто вызывают гибель хозяина и затем живут сапротрофно на мертвых остатках. Факультативные паразиты не так узкоспециализированны, как облигатные (например, картофельный гриб поражает многие растения семейства пасленовые).

Грибы вступают в тесный симбиоз с высшими растениями, образуя микоризу (грибокорень). Грибы, разлагая недоступные растению органические соединения почвы, обеспечивают их фосфором, соединениями азота, вырабатывают витаминоподобные вещества и активаторы роста, а сами используют углеводы, извлекая их из корня растения. Без микоризы плохо растут всходы многих лесных деревьев, семена некоторых растений (например, орхидных) не прорастают.

Строение. Гетеротрофность — характерная особенность грибов, которая определила и основные черты их строения. Тело гриба представляет собой мицелий (грибницу) — разветвленную сеть тонких нитей — гиф.

Если гифы разделены перегородками (септами) на отдельные клетки, то они образуют клеточный (септированный) мицелий, если представляют собой как бы одну разветвленную клетку — не клеточный мицелий.

Клеточные стенки выраженные (толщиной около 0, 2 мкм), состоят из аморфного пектинового матрикса и фибриллярного компонента - хитин — у большинства грибов, (целлюлоза — изредка).

В цитоплазме клеток грибов хорошо различимы плазмалемма и тонопласт, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть и ядро (ядра) с двумембранной оболочкой. Ядра мелкие (около 2...3 мкм). В качестве запасных питательных веществ откладываются гранулы гликогена, капли липидов, в вакуолях — гранулы белков и волютина.

Размножение грибов. Грибы размножаются вегетативным, бесполым и половым путем.

Вегетативное размножение грибов может происходить частями мицелия, почкованием, оидиями и хламидоспорами

Части мицелия, попав в благоприятные условия, разрастаются в новые особи. Этот способ распространен почти у всех грибов.

Почкование наблюдается у дрожжевых грибов. На клетке образуется сначала небольшой бугорок, затем в него переходит одно из образовавшихся в результате митоза ядер и бугорок превращается в самостоятельную клетку. После кратковременного периода покоя она, в свою очередь, начинает почковаться.

Оидии — это тонкостенные клетки, на которые могут распадаться гифы некоторых грибов (например, мукоровых). Каждая клетка прорастает затем в новую особь.

Хламидоспорами в отличие от оидий называются толстостенные клетки, на которые распадаются гифы. Хламидоспоры одеты прочными оболочками, благодаря которым они могут пережить неблагоприятные условия (головневые грибы).

Бесполое размножение у грибов происходит тремя способами: зооспорами, спорангиоспорами, конидиями.

Зооспоры — подвижные споры с одним или двумя жгутиками. Они образуются у грибов, ведущих водный образ жизни. Зооспоры возникают внутри одноклеточных зооспорангиев и при созревании выходят в воду. Поплавав некоторое время, они покрываются оболочкой и прорастают в новую особь (сапролегния).

Спорангиоспоры образуются внутри одноклеточных спорангиев. Это неподвижные споры эндогенного происхождения. В одном спорангии может быть примерно до 10 000 спор. При вскрытии спорангия они освобождаются, подхватываются токами воздуха и переносятся на довольно большие расстояния. Спора, попав в благоприятные условия, прорастает (мукор).

Конидии — экзогенные споры, образуются на разветвленных вертикальных гифах, конечные клетки которых, округляясь, образуют цепочки конидий. Созревая, конидии отчленяются и опадают. Каждая конидия прорастает в гифу (пеницилл).

Половое размножение у грибов очень разнообразно:

• половой процесс происходит при слиянии гамет — гаметогамия. Характерен для низших грибов;

• половой процесс состоит в слиянии содержимого двух многоядерных специализированных половых органов (гаметангиев), не дифференцированных на гаметы — гаметангиогамия (у низших грибов, у высших — сумчатых — грибов);

• половой процесс происходит при слиянии соматических клеток, половые органы и гаметы отсутствуют.

Половой процесс завершается образованием зиготы, ее мейотическим делением и половым спороношением.

Классификация грибов.

Отдел Грибы подразделяют на шесть классов:

НИЗШИЕ ГРИБЫ – Хитридиомицеты, Оомицеты, Зигомицеты;

ВЫСШИЕ ГРИБЫ – Аскомицеты, Базидиомицеты и Дейтеромицеты.

Низшие грибы имеют неклеточный мицелий или их мицелий развит слабо. Бесполое размножение происходит с помощью зооспор или спор. Половой процесс — гаметогамия. В цикле развития низших грибов представлен только гаплоидный мицелий.

Высшие грибы имеют клеточный мицелий, бесполое размножение с помощью конидий. Половой процесс — гаметангиогамия. В цикле развития высших грибов представлены гаплоидный и дикарионный (двуядерный) мицелии.

Роль грибов в природе и значение их для человека. Грибы, как и бактерии, играют важную роль редуцентов в общем круговороте веществ в природе, Как гетеротрофные организмы грибы ферментативно разлагают сложные органические вещества: делают их доступными для автотрофных растений. Особенно велика роль грибов в разложении растительных остатков, содержащих целлюлозу и пектин. Обитая в почве, они способствуют повышению ее плодородия. Уничтожая и минерализуя остатки отмерших растений и животных, грибы наряду с бактериями выполняют большую санитарную работу по очищению среды.

Плодовые тела многих грибов съедобны и, несмотря на то что усвояемость их невелика, имеют пищевое значение как источник ферментов и экстрактивных веществ. Их низкая калорийность — также ценное свойство (грибы — пища для тучных). Грибоводство — одна из наиболее рентабельных отраслей сельского хозяйства. Разработаны интенсивные технологии возделывания шампиньонов на субстрате с навозом и грибов-ксилотрофов (вешенка и др.) на лигноцеллюлозных отходах деревообрабатывающей промышленности и сельского хозяйства (солома зерновых, шелуха семян, стебли подсолнечника и т. п.). При искусственном выращивании съедобных грибов в строго контролируемых условиях получают дорогую экологически чистую продукцию.

Дрожжи используют в хлебопечении, для производства вина и спирта, а также в качестве дешевого высококалорийного корма в животноводстве и птицеводстве. Грибы, например пеницилл, служат важнейшим источником антибиотиков, широко применяемых в медицине.

Хозяйственное использование грибов:

Производство	Гриб
Хлебопечение, пивоварение, виноделие, спиртовая промышленность	Расы пекарских дрожжей — Saccharomyces cerevisiae, S. carlsbergensis, S. vini
Сакэ(рисовая водка)	Аспергилл рисовый Aspergillus oryzae
Кефир, кумыс	Torulopsis kephir, T. kumiss — с участием молочнокислых бактерий
Сыроделие (рокфор, камамбер)	Penicillium roqueforti, P. camam-berti
Кормовой белок	Candida utilis
Лимонная кислота	Аспергилл черный — Aspergillus niger
Антибиотики: пенициллин	Penicillium notatum, P. chryso-genum
Культура съедобных грибов	Шампиньон двуспоровый — Agaricus bisporus
	Вешенка — Pleurotus ostreatus
	Шиитаке (Сиитаке) — Lentinus edodes
	Опенок летний — Kuehneromyces mutabilis

Отрицательная роль грибов также велика. Паразитные грибы вызывают разнообразные заболевания сельскохозяйственных растений (фитофтора, спорынья, головня, ржавчина и др.), что приводит к значительным потерям урожая. Гниение овощей, фруктов и зерна в процессе хранения вызывается сапротрофными плесневыми грибами и также приводит к гибели значительной части урожая. Существенный вред приносят грибы, вызывающие гниение древесины в лесах и на корню и разрушающие деревянные постройки, шпалы и т. д. Грибы вызывают ряд заболеваний человека и животных (микозы, стригущий лишай и т. д.).

Грибы, поражающие культурные растения

Класс	Гриб	Хозяин	Заболевание
Chytridiomycetes	Synchytrium endo-	Картофель	Рак картофеля
	bioticum
Oomycetes	Phytophthora infe-	Картофель	Картофельная гниль
	stans		(фитофтороз)
	Plasmopara viticola	Виноград	Милдью
Ascomycetes	Erysiphe graminis	Зерновые	Мучнистая роса злаков
	Sphaerotheca mors uvae	Крыжовник	Мучнистая роса крыжовника -
	Ceratocystis ulmae	Вяз	Голландская болезнь
			вяза
	Venturia inaequalis	Яблоня	Парша яблонь
	Claviceps purpurea	Рожь	Спорынья
Basidiomycetes	Tilletia tritici	Пшеница	Твердая головня
	Ustilago tritici	Пшеница	Пыльная головня
	Puccinia graminis	Хлебные злаки	Ржавчина
Deuteromycetes	Fusarium oxysporum	Хлопчатник,	Вилт (увядание)

Отдел Лишайники — Lichenes

Общие сведения. Лишайники—симбиотические организмы, образованные грибом (гетеротрофный микобионт) и водорослями или цианобактериями (автотрофный фикобионт). Насчитывают около 25 000 видов лишайников.

Морфологическая основа лишайника образована грибом, обеспечивающим защиту автотрофных компонентов от высыхания и действия крайних температур и снабжение их водой и минеральными солями. Гриб использует углеводы, синтезируемые фикобионтами. Это многоатомные спирты в симбиозе с водорослями и глюкоза в симбиозе с цианобактериями. Выделение больших количеств спиртов происходит только под влиянием гриба в составе лишайника. Цианобактерии способны к азотфиксации, связанный азот передается грибу.

Взаимоотношения гриба и фикобионта не являются гармоничным симбиозом, они неоднозначны и сложны. Гриб может питаться как сапротроф, переваривая отмерших фикобионтов и продукты их обмена, и как паразит, формируя гаустории, которыми он внедряется в клетки водорослей и поглощает их содержимое. Таким образом, партнерство в лишайнике является, скорее, контролируемым паразитизмом гриба на автотрофе, а не их симбиозом.

Лишайники могут существовать в самых неблагоприятных условиях, где отдельно ни тот ни другой их компонент не смог бы развиваться. Лишайники первыми поселяются на голых скалах и бесплодных почвах. Виды лишайников, в состав которых входят азотфиксирующие цианобактерии, особенно важны, так как обогащают почву соединениями азота.

Наиболее широко распространены лишайники в арктической и высокогорной тундре, где занимают огромные площади. В тайге также много лишайников; в сосновых борах они часто серым ковром устилают почву, растут на стволах деревьев, свисают с ветвей. Есть лишайники на лугах и в степях, встречаются и в пустынях, и в Антарктике, где семь видов лишайников обнаружены на 86° ю. ш., т. е. около Южного полюса.

Состав и строение.

В составе лишайников встречается разнообразные виды грибов. Некоторые имеют толстую оболочку, способную разбухать, впитывая воду. Имеются особые жировые клетки, или жировые гифы, содержащие небольшие капли жира. Гифы гриба, переплетаясь, образуют плектенхиму, составляющую основу разнообразно дифференцированных талломов лишайников.

Фотосинтезирующие организмы представляют собой одноклеточные и нитчатые зеленые водоросли или цианобактерии.

Тело лишайника представляет собой таллом или слоевище.

Различают три основные формы таллома лишайников:

накипные, или корковые, — тело в виде корочек или накипи, тесно связанное с субстратом всей поверхностью и практически неотделимое от него; к накипным лишайникам принадлежит около 80 % видов (Rhizocarpon geographicum, Haematomma ventosum);

листоватые — тело в виде листовидных пластинок, прикрепленных к субстрату пучками гиф (Parmelia caperata);

кустистые — таллом в виде более или менее разветвленного кустика длиной до 15 см, поднимающегося с земли или свисающего с ветвей (олений лишайникCladonia alpestris, Usnea longissima).

Размножение.

Размножаются лишайники только вегетативно, чаще всего просто обломками таллома (фрагментация), но могут формироваться и специальные образования — изидии и соредии, состоящие из гиф гриба, оплетающих несколько клеток водорослей. Соредии формируются внутри слоевища, изидии — на его поверхности. Массовое образование соредий приводит к разрыву корового слоя, и соредии освобождаются. Изидии обламываются под действием ветра и дождя. Попадая в благоприятные условия, изидии и соредии развиваются в новые особи лишайника.

Грибы и водоросли, входящие в состав лишайника, способны размножаться самостоятельно: водоросли — делением клеток и образованием неподвижных спор, грибы — спорами, возникающими вегетативным, бесполым и половым путем. Водоросли, развившиеся из спор, могут жить самостоятельно. Споры грибов, прорастая, дают начало мицелию, который, не встретив соответствующей водоросли, развивается плохо.

Биология лишайников.

Воду лишайники способны поглощать как из субстрата, так и всем талломом из воздуха. Поэтому наиболее успешно лишайники развиваются в туманных высокогорных и приполярных областях. Лишайники способны сохранять жизнь при полном высыхании, набухая и оживая после первого дождя. В анабиозе некоторые виды могут выдерживать яркий солнечный свет, сильное нагревание и холод.

Лишайники светолюбивы. К субстрату нетребовательны, так как способны поглощать минеральные вещества из осадков и атмосферной пыли. Лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха и могут служить индикатором его чистоты. В местах, где воздух загрязнен дымом, копотью, сернистым газом, лишайники не растут. Их особая чувствительность к токсичным веществам связана с неспособностью выделять впитанные элементы. Видовой состав лишайников и скорость их роста используются как показатели степени загрязненности среды. Лишайники используют и для контроля за выпадением радиоактивных осадков.

Значение и использование лишайников.

Биологические особенности лишайников определяют их возможность поселяться на бесплодных горных породах и способствовать выветриванию. Как автогетеротрофные организмы лишайники одновременно аккумулируют солнечную энергию, создавая органическое вещество, и разлагают органические и минеральные вещества. В трещинах и углублениях разрыхленной породы задерживаются пылеватые частицы, накапливается гумус. Первыми обычно поселяются накипные лишайники, вытесняемые позднее более крупными листоватыми и кустистыми, затем мхи, травы и, наконец, мелкие кустарники. Эта работа лишайников определяет их значение в природе.

Наибольшее экономическое значение имеют виды лишайников, объединенные под названием «ягель». Это олений лишайник, неправильно называемый оленьим мхом, а такжеисландский мох и другие виды. Эти кустистые лишайники широко распространены в тундре, где служат главным зимним кормом для северного оленя. Олени чувствуют запах лишайника под снегом и могут доставать его даже со значительной глубины. Вследствие очень медленного отрастания лишайников на восстановление пастбищ требуется 10...30 лет. Наиболее ценные тундровые оленьи пастбища — кладониевые.

Используют лишайники также в медицине для получения слизистых отваров и в парфюмерии для изготовления духов.

Лишайники, поселяющиеся на деревьях, не являются паразитами, но, безусловно, вредны, так как на них поселяются вредные насекомые. На ветвях и стволах деревьев в виде сероватых или черно-бурых длинных косм растут различные виды уснеи и алектории. Стволы плодовых деревьев необходимо очищать от лишайников.

4. Общая характеристика Царства растений. Понятие «низшие» и «высшие» растения. Классификация Царства Растений.

Древнейшие растения появились в протерозое (от греч. proteros — более ранний и zoe — жизнь, 2600 млн. лет назад). В это время жизнь была сосредоточена в море, где и возникли основные группы водорослей. Первые микроскопические наземные растения появились, вероятно, в начале Силура (около 435 млн. лет назад). В палеозое (конец силура начало девона около 400 млн. лет назад) на суше существовали уже высшие наземные растения, ставшие господствующими во все последующие геологические эпохи.

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒