I. Отличительные особенности эуцита от протоцита.

 

Главное и основное отличие между про- и эукариотными клетками заключается в строение генетического аппарата и особенностях его функционирования. Эукариоты имеют истинное ядро, которое окружено ядерной оболочкой, отделяющей содержимое ядра от цитоплазмы. Ядерная оболочка состоит из двух мембран, имеющих поры, через которые содержимое ядра и цитоплазмы обмениваются компонентами. Число хромосом соответствует виду. Хромосомы – это комплекс белков и ДНК. В ядре имеется ядрышко, вместо синтеза РНК. Эукариоты размножаются бесполым и половым путем. Основной механизм бесполого размножения – митоз. Он обеспечивает редупликацию генетического материала и передачу полного набора хромосом в дочернюю клетку.

При половом размножении участвуют половые клетки – гаметы, имеющие в отличие от вегетативных клеток одинарный набор хромосом, т.е. гаметы гаплоидны. Основной механизм образования гамет – мейоз – уменьшение числа хромосом (редукционное деление) и перекомбинирование генов.

Клеточная стенка эукариотов не содержит муреин. В клетке синтезируется хитин. Клеточная стенка растений содержит целлюлозу, в животной клетке клеточная стенка отсутствует. В эукариотной клетке регулируется осмотическое давление. Для этого имеется сократительная вакуоль, работающая как клеточный насос: собирает воду в клетке и периодически ее выбрасывает. В эукариотной клетке ЦПМ образует эндоплазматический ретикулум (ЭР). Формируется за счет впячивания ЦПМ, в результате чего цитоплазма делится на ряд обособленных пространств (цистерны и пузырьки). Одна часть ЭР окружает ядро, образуя наружную мембрану, через поры которой осуществляется транспорт нуклеиновых кислот, белков и метаболитов, между ядерным пространством и цитоплазмой. Другая часть образует так называемый “шероховатый” (гранулярный) ЭР, который усеян рибосомами. Он формирует аппарат Гольджи – это основной мембранный аппарат. Он состоит из пакетов уплощенных мембранных пузырьков (в растительных клетках – диктиосомы). Аппарат Гольджи обеспечивает секрецию ферментов. У эукариот имеются митохондрии – органеллы, окруженные двумя мембранами – наружной и внутренней, сильно складчатой. На внутренней мембране содержатся компоненты ē -транспортной цепи и АТФ-синтеза. Митохондрии – это место синтеза АТФ. Функции – это осуществление дыхания. В растительных клетках имеются хлоропласты, которые содержат пигменты фотосинтеза. В прокариотных клетках содержатся 70S рибосомы, в эукариотных – 80S. У эукариот более сложное строение жгутиков.

 

Мицелиальные грибы, особенности биологической организации.

 

Царство Mycota (Mycetalia). По клеточному строению это эукариоты, близки к растениям, строгие аэробы, имеют многоядерную движущуюся цитоплазму, жесткую стенку, вакуоли с клеточным соком, апикальный рост, но не способны к фотосинтезу, т.е. по типу питания – хемоорганотрофы.

 

Культуральные признаки

На твердой питательной среде образуют вегетативные тела, сформированные из нитеподобных клеток – гифов, толщина гифов примерно 5 мкм, они сильно разветвляются и разростаются. Рост грибов происходит за счет кончиков гиф – апикальный рост. Размеры мицелия практически не ограничены. Грибы распространены в природе, присутствуют во всех естественных субстратах. Различают сапрофиты, паразиты и хищников. Разлагают практически все органические вещества: целлюлозу, крахмал, инулин, белки, жиры и др. полимеры за счет богатого природного комплекса ферментов. В биотехнологии применяются как продуценты биологически активных веществ, например, ферментов. В пищевой технологии вызывают порчу пищевых продуктов – плесневение. Могут быть возбудителями болезней. Вырабатывают мико- и афлотоксины. Могут размножаться бесполым и половым путем. Есть три способа бесполого размножения:

- с помощью спор;

- почкованием;

- фрагментацией (разлом) гиф.

Самый дифференцированный способ – при помощи спор. Могут быть: эндоспоры внутри спорангиев –класс Zygomycetes: р.р. Mucor, Rhizopus; экзоспоры или конидии отшнуровывающиеся от кончиков гиф –класс Ascomycetes: р.р. Aspergillus, Penicillium; зооспоры – класс Ocmycetes – подвижные споры, имеющие два жгутика.

Почкованием размножаются культурные дрожжи Saccharomyces cerevisiae. На поверхности клетки образуется почка, в нее переходит одно ядро, достраиваются другие органеллы.

Разлом гиф характерен для дрожжеподобных грибов (класс Deuteromycetes). Гифы разделяются на отдельные клетки – оидии или артроспоры. Если они окружены плотной оболочкой, то это хломидоспоры.

Половое размножение включает три фазы:

1. Плазмогамия – это соединение двух протоплазм. Образуется двуядерная клетка. Могут формироваться плодовые тела.

2. Кариогамия – соединение двух ядер.

3. Мейоз – редукционное деление, уменьшение числа хромосом.

 

III. Классификация грибов, характеристика представителей классов высших и низших грибов

Классификация учитывает филогенетические связи, основывается на строение мицелия и способе размножения.

По строению мицелия выделяют высшие и низшие грибы. Низшие – Phycomycetes имеют несептированный мицелий, т.е. гифы не разделены перегородками на отдельные септы. К низшим грибам относятся: Chitridiomycetes, Oomycetes, Zygomycetes. Chitridiomycetes – водная форма, паразитирует на водорослях. Мицелий отсутствует или плохо развит.

Oomycetes образует подвижные зооспоры. Весь цикл развития происходит в организме хозяина, т.е. строгие паразиты.

Zygomycetes полностью утратили подвижные стадии в своем развитии, название получили от греч. “зигос” – ярмо. Это зигота, которая образуется в виде мостика, соединяющего две родительские пары.

 

Характеристика высших грибов.

У высших грибов мицелий многоклеточный.

1. Ascomycetes

2. Basidiomycetes

3. Deuteromycetes

Грибы класса Ascomycetes образуют плодовое тело (аск) при половом размножении. Это конечная его стадия. В аске образуются аскоспоры. При бесполом – размножаются конидиями. Представители этого класса: Penicilium, Aspergillus.

Вasidiomyces – шляпочные грибы, наиболее развиты, орган спороношения – базидия. От нее отделяется базидиоспоры. Представители: дождевики, трутовики.

Deuteromycetes (Fungi imperfecti): к этому классу относят грибы, у которых отсутствует или не установлена половая стадия развития.

 

V. Дрожжи, строение дрожжевой клетки

 

Дрожжи отнесены к классу Ascomycetes (культурные дрожжи). Это почкующиеся одноклеточные немицелиальные грибы. Если после почкования клетки не расходятся, образуется псевдомицелий. Встречаются гаплоидные (с одним набором хромосом) и диплоидные дрожжи. Последние более крупные, используются в промышленности. В неблагоприятных условиях диплоидная клетка превращается в аск. Дикие дрожжи могут размножаться простым делением, это Hansenula, Torulopsis, Candida.

Наиболее известные классификации Лоддера и Крегера Ван Рая. Первая учитывает морфологические, физиологические и генетические свойства. Вторая – то же самое и предрасположенность видов к определенным условиям обитания. Есть также классификация Кудрявцева, которая не учитывает дикие дрожжи (аспорогенные, т.е.не образующие спор). Большинство исследователей распределяют дрожжи в три подотдела грибов:

царство Mycetalia, отдел Eumycota, подотдел Ascomycotyna (истинные дрожжи), Basidiomycotina (дрожжеподобные грибы, образуют из клеток нити, гроздья), Deuteromycotina (дикие дрожжи).

Культурные дрожжи относятся к подотделу Asmycotina, классу Ascomycetes, порядку Endomycetales, семейству Saccharimycetаceae, роду Saccharomyces, виду cerevisiaе.

По строению клетки дрожжи – это эукариоты.

 

 

Митотический цикл клетки

 

1. Митотический цикл клетки.

2. Гаметогенез

 

I. Митотический цикл клетки

 

Все клетки, будь то одноклеточный организм или клетка многоклеточного организма, размножаются. В XIX веке было доказано, что всякая клетка происходит только от клетки. Жизненный цикл клетки – это промежуток времени от момента возникновения клетки в результате деления до ее гибели или последующего деления.

Деление клетки – митоз – это способ деления эукариотных клеток, при котором из каждой вновь возникающей клетки получается генетический материал, идентичный исходной клетке. Период между делениями называется интерфаза. Интерфаза вместе с митозом образуют клеточный цикл или период жизни клетки от деления до деления.

 

Интерфаза

Продолжительность ее колеблется в широких пределах. Большую часть жизни клетка находится в интерфазе, в которой различают три периода:

1. Пресинтетический – в клетке увеличивается содержание РНК, белков, растет число рибосом, растет поверхность “шероховатого” эндоплазматического ретикулума, т.е. клетка растет. Период следует сразу за делением. Он самый продолжительный, идет подготовка к удвоению хромосом.

2. Синтетический – происходит удвоение хромосом, в основе этого лежит репликация ДНК. Каждая хромосома удваивается и состоит из двух полностью идентичных друг другу сестринских хромосом.

3. Постсинтетический – клетка готовится к делению, запасается энергией. Синтезируются белки микротрубочек, которые во время митоза формируют веретено деления. В интерфазном ядре хромосомы очень длинные, представляют собой тонкие хроматиновые нити в виде клубка. Видны хромосомы только в электронный микроскоп. Дальше наступает митоз.

 

Митоз

Митоз – это собственно деление, различают четыре фазы:

1. Профаза;

2. Метафаза;

3. Анафаза;

4. Телофаза.

В профазе хромосомы становятся видимыми, исчезает ядрышко, ядерная оболочка, хромосомы начинают двигаться.

В метафазе каждая хромосома состоит из двух хроматид, которые соединены в центромерных участках. Хромосомы перемещаются к экватору клетки.

В анафазе хроматиды, удвоенные еще в интерфазе, становятся самостоятельными дочерними хромосомами и расходятся к полюсам клетки.

Телофаза: хромосомы, собравшиеся у полюсов, деспирализуются, формируется ядерная мембрана, из компактных хромосомы становятся тонкими и длинными. Формируется ядрышко внутри ядра. Заканчивается телофаза цитокинезом – делением цитоплазмы.

Митоз – это основа роста и вегетативного, т.е. бесполого, размножения эукариотного организма. Он способствует поддержанию в клетке постоянного числа хромосом, а это является основой генетического критерия вида.

В природе существует амитоз – это прямое деление ядер путем фрагментации или перетяжки. В результате образуются многоядерные клетки. Характерно для заканчивающих свое развитие клеток или при патологических процессах.

 

II. Гаметогенез

Размножение – это универсальное свойство всех живых организмов. Бактерии и одноклеточные организмы размножаются делением. С появлением многоклеточных возникли системы взаимодействия клеток, сложилось индивидуальное развитие организма, которое тесно связано с его размножением и возникновением различий между организмами. У многоклеточных организмов в размножении участвуют лишь некоторые клетки, поэтому у них сформированы репродуктивные органы, где формируются клетки, способные дать начало новому организму. К репродуктивным относятся и генеративные органы, где формируются половые клетки – гаметы. В отличие от самотических, или вегетативных, клеток, имеющих двойной набор хромосом, гаметы гаплоидны, имеют один набор хромосом. Они способны к слиянию и образованию зиготы.

Ä + Ä ® 2´

♂ ♀

Если новый организм возникает из половых клеток, то говорят о половом размножении, если из самотических – о бесполом.

Новые организмы при бесполом размножении являются точными копиями материнских. Совокупность особей, произошедших от единого предка при бесполом размножении, называется клонами. Клонирование – бесполое размножение с помощью самотических клеток.

При половом размножении потомство имеет двух родителей. Каждый из организмов родителей производит гаметы. Женский организм производит яйцеклетки, мужской – сперматозоиды. Половые клетки созревают в половых железах. В каждой железе есть три зоны:

1. Зона размножения – интенсивно размножаются первичные, диплоидные половые клетки. Число их увеличивается путем митоза.

2. Зона роста – половые клетки не делятся, а растут, достигая размеров свойственных виду.

3. Зона созревания – в этой зоне образуются гаплоидные яйцеклетки и сперматозоиды. Здесь происходит мейоз.

Мейоз – это специфическое деление клеток, при котором происходит редукция, или уменьшение числа хромосом. Мейоз состоит из двух делений: перед первым происходит удвоение ДНК, а перед вторым – не происходит.

При первом делении хромосомы удваиваются и состоят из двух хроматид. В профазе они спирализуются, приобретая характерную форму и размер. Гомологичные пары скручиваются друг с другом – конъюгация. Затем происходит обмен участками хромосом (генами) – это кроссинговер. После этого гомологичные хромосомы расходятся, образуется веретено деления и наступает метафаза. Хромосомы располагаются в плоскости экватора. В анафазе к полюсам отходят не половинки хромосом, а целые хромосомы, состоящие из двух хроматид, поэтому в дочернюю клетку попадает одна из каждой пары гомологичных хромосом. Наступает второе деление мейоза. Ему не предшествует синтез ДНК, поэтому в дочерней клетке после всех четырех фаз оказывается по одной дочерней хромосоме, несущей новые признаки.

Итак, известны две формы размножения – бесполое и половое.

Бесполое – участвует одна особь, исходные клетки – одна или несколько сомотических неполовых. Основной механизм деления – митоз, потомки являются точными копиями родителей. Значение для эволюции состоит в том, что митоз способствует сохранению наибольшей приспособленности в неменяющихся условиях среды. Усиливает стабилизирующую роль естественного отбора. Характерно для простейших, одноклеточных водорослей, некоторых растений. Бесполое размножение различается по способам:

1. деление клетки надвое;

2. множественное деление клетки;

3. неравномерное деление клетки;

4. спорообразование;

5. вегетативное - у растений и животных.

Половое размножение – участвуют две особи, исходные клетки – гаметы, механизм деления – мейоз, генетическая информация потомков формируется из двух разных источников, т.е. гамет родительских организмов, что способствует эволюции генетической информации особей вида, освоению различных условий обитания. Способы полового размножения:

1. конъюгация – частичный обмен генетической информацией через цитоплазматические мостики;

2. партеногенез – женские гаметы превращаются в зародыш без оплодотворения;

3. гиногенез – сперматозоиды погибают, проникнув в яйцеклетку, и она после этого развивается в зародыш;

4. андогенез – развитие зародыша происходит за счет материала сперматозоида, ядро яйцеклетки погибает.

Это способы полового размножения без оплодотворения, но есть способы - с оплодотворением.

 

Онтогенез

 

Это процесс индивидуального развития особи от появления её к жизни и до окончания.

Онтогенез одноклеточных заключается в пополнении полного набора органелл до исходного состояния, разрушениеи органелл материнского организма и замены их на вновь образовавшиеся. У многоклеточных онтогенез более сложный, он включает: зародышевый, или эмбриональный, и постэмбриональный периоды, в котором различают стадии взрослого организма, старение и смерть. При половом размножении онтогенез начинается с образования зиготы, которая образуется в результате слияния двух гамет при этом восстанавливается двойной набор хромосом.

 

 

Эмбриональное развитие

1. Дробление – из зиготы образуются два, четыре и т.д. бластомера. Размер бластулы равен размеру зиготы.

2. Гаструляция – число клеток достигает нескольких сотен и даже тысяч. Клетки подвижны, перемещаются относительно друг друга, образуют пласты клеток, в результате чего получаются зародышевые листки. Зародыш становится трехслойным. Наружный листок – эктодерма, срединный – мезодерма, внутренний – энтодерма. Размер гаструлы равен размеры зиготы.

3. Гисто- и органогенез – у позвоночных начинается с образования зачатка нервной системы – нейрулы. Органы и ткани формируются из определенных частей зародыша.

Из эктодермы образуются покровы тела, кожные железы, поверхностный слой зубов.

Из энтодермы – эпителий средней кишки, дыхательная система, пищеварительные железы.

Из мезодермы – соединительные ткани, мышечная и кровеносная системы, каналы выделительных органов, часть тканей половых органов.

Первый этап дифференцировки определяется цитоплазмой зиготы, т.к. бластомеры не одинаковы по составу цитоплазм. По мере развития организма усиливаются связи между клетками. В отличие от тканей органы всегда развиваются из взаимодействующих клеток, как правило, из двух или из всех зародышевых листков.

 

Постэмбриональное развитие

Стадия взрослого организма. На этом этапе все микроорганизмы имеют различия. Различают прямое постэмбриональное развитие и непрямое.

Прямое характерно для животных: млекопитающих, птиц, рыб, пресмыкающихся. Из личиночных оболочек, или из тела матери выходит организм небольших размеров, но в нем заложены все основные органы, свойственные животному. Онтогенез сводится к росту и половому созреванию

Непрямое развитие: из яйца выходит личинка, которая имеет более простое строение, чем организм. Особые личиночные органы в последствии разрушаются и заменяются органами, свойственными взрослым организмам. При непрямом развитии различают полное и неполное. Чешуекрылые, прямокрылые – полное, двукрылые – неполное.

 

Старение и смерть

По мере взросления наблюдаются закономерные возрастные изменения, которые снижают адаптационные механизмы организма. Процесс старения затрагивает все уровни организации живого, например, на молекулярном уровне – накапливаются изменения ДНК, нарушается синтез белков, вместо L-аминокислот появляются D-аминокислоты, нарушается энергетический обмен.

 

Экологические факторы, воздействующие на организм

Экология – это наука, изучающая взаимоотношения организмов между собой и окружающей средой.

Особи одного вида образуют популяции, которые населяют определенную территорию. Популяции разных видов образуют сообщества. Сообщества взаимодействуют с неживой природой и образуют экосистему. Эти группы относятся к трем разным уровням организации природы. Популяции состоят из разных по возрасту, полу, по степени родства, генотипу и фенотипу особей. От состава популяции зависит размещение особей в пространстве и динамика популяции. Сообщества составляют популяции, состоящие из нескольких тысяч особей. Все эти виды, существующие в природе, объединяются в экосистему, которая постоянно получает энергию световых лучей.

 

Основные экологические структуры

1. Биоценоз – это совокупность организмов, населяющих относительно однородный участок. Характеризуется определенными взаимоотношениями между организмами, биомассой, приспособленностью, биологической продуктивностью. Закономерности выражаются в увеличении видового разнообразия, усложнении цепей питания, усилении взаимовыгодных связей.

2. Агроценоз – это биоценоз на землях сельскохозяйственного землепользования. Отличается от биоценоза меньшим видовым разнообразием, меньшей устойчивостью к конкурентам.

3. Агроэкосистема – спланированная территория для получения сельскохозяйственной продукции и для возврата ее составляющих на поля.

4. Биогеоценоз – совокупность однородных природных элементов на определенном участке земли. Самая крупная экосистема – биосфера – это область системного взаимодействия живого и косвенного вещества на планете. Характеризуется наличием круговорота веществ, защищена озоновым экраном от ультрофиолетового воздействия солнца. В биосферу входят: литосфера, атмосфера и гидросфера.

5. Биотоп – наиболее крупные сообщества с определенным климатом, растительным и животным миром.

Все, что окружает особь и воздействует на нее, называется средой. Любой компонент среды, в той или иной степени оказывающий воздействие на организм, называется экологическим фактором. Они бывают:

- абиогенные – факторы неживой природы;

- биотические – взаимное суммарное воздействие живых организмов друг на друга. Различают непосредственное воздействие и опосредованное;

- анотропогенные – влияние человека на среду. Такое действие биологического вида нельзя назвать биотическим, т.к. в процессе жизнедеятельности человек создает новые абиотические факторы.

Все факторы делятся на условия и ресурсы. Условия – это факторы, воздействие которых на организм не зависит от их потребления другими организмами. Ресурсы – организм их потребляет, снижая тем самым доступность другим организмам. Отсюда возникают экологические ниши: чтобы выжить каждый организм изобретает свой способ пропитания и создает экологическую нишу.

Ресурсы бывают: экологические, биологические, природные, антропо-экологические, генетические, факторы экологического равновесия, продовольственные. Если фактор в конкретной ситуации влияет на численность, то его называют регулирующим. Это может быть как условие, так и ресурс.

 

Генетика микроорганизмов

1. Наследственность: основные положения хромосомной теории наследственности

2. Основные методы генетики

3. Изменчивость. Комбинативная изменчивость

4. Мутационная изменчивость: основные положения теории

5. Модификационная изменчивость

6. Характеристика основных животных и растительных тканей.

7. Органы.

 

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: