Надцарство Прокариоты. Общая характеристика (строение клетки, способы питания, размножения, основы систематики)

В 1973 г. Л.А. Тахтаджаев выделил 4 Царства органического мира, распределил их между 2 надцарствами.

I. Надцарство Доядерные организмы- Procaryota

1.Царство Дробянки – Mychota = Schizophyta. Это царство включает бактерии и сине-зеленые водоросли = цианобактерии.

Клетки прокариот не имеют оформленного ядра, его роль осуществляет ядерноподобное вещество- нуклеоид. Генетический материал представлен одной хромосомой, состоящей из 2 спиралей ДНК. В клетках прокариот нет ряда органоидов, характерных для эукариот. Нет настоящего белка, МТХ, ЭПС, пластид, АГ и др. включений клетки (органелл мало и ни одна из них не имеет оболочки). В клетке присутствует сложное мембранное образование - мезосомы. Здесь у бактерий происходит дыхание. У некоторых есть газовые вакуоли и другие включения.

Клеточные оболочки жесткие, не содержат хитин и целлюлозы. Основу составляет гликопептид. Муреиновые клетки имеют небольшие размеры, диаметр в среднем 0,5-5 мкм. Нет митоза и мейоза.

Бактерии имеют маленькие размеры 0,5-2 мкм, разнообразны по форме. Снаружи клетка окружена плотной оболочкой, у некоторых- слизистая капсула. ДНК в виде кольца сосредоточена в одной хромосоме. Из типичных органоидов- только рибосомы.

Мембрана образует многочисленные выпячивания внутрь клетки.

Мезосома участвует в процессе синтеза клеточной стенки. Она оналог крист МТХ,ЭПС.

Размножение- поперечное деление на 2, поперечная перетяжка, почкование, половой процесс. «+» клетка-донор и «-«клетка-реципиент.

Питание- внешнее переваривание. Во внешнюю среду выделяются экзоферменты, расщепляющие питательные вещества. По типу питания делятся на 8 групп.

Сине-зеленые водоросли не имеют оформленного ядра, ДНК расположена в цитоплазме.Аэробы, способные к синтезу углеводов.

Размножение- деление клетки пополам, коньюгация.

Общая характеристика простейших. Важнейшие особенности основных типов и классов. Разнообразие образа жизни и экологических адаптаций одноклеточных животных. Их роль в природе и для человека.

Размеры тела одноклеточных микроскопические, в основном находятся в пределах от 3 до 150 микрон, 3 мм. Важнейшая общая особенность простейших:

1. признаки одноклеточного уровня организации и физиологической многоклеточности.

2. Выраженная индивидуальность каждой клетки. Правда, среди простейших много колониальных организмов (например, вольвокс).

Строение простейших очень разнообразно. Общее- тело состоит из двух основных компонентов: цитоплазмы и ядра. Снаружи цитоплазма ограничена тонкой цитоплазматической мембраной (иногда дополн. Структуры

Органоиды в теле простейших подразделяются на две основные группы: 1) органоиды общего значения - митох., рибос., лизос., ЭПС; 2) специальные органоиды.

Специальные органоиды подразделяются на следующие 3 группы.

I. Органоиды передвижения и захвата пищи:

A - Псевдоподии, или ложноножки у корненожек и некоторых жгутиконосцев.

B - Жгутики. Основу их составляют 2 центральные микрофибриллы и 9 пар периферических (в погруженной в цитоплазму части жгутика периферические фибриллы не двойные, а тройные

C - Реснички покрывают тело инфузорий. Основное их отличие от жгутиков заключается в функциональной и нередко в морфологической дифференцировке.

II. Органоиды питания и потребления воды. К ним относятся следующие структуры.

A- Пищеварительная вакуоль – одна, две или несколько.

B-Пиноцитозная вакуоль – мельчайшая вакуоль, соединяющаяся с внешней средой ультрамикроскопически тонким, видимым только под электронным микроскопом, каналом. С помощью этой вакуоли простейшие потребляют воду. C-Автотрофные и миксотрофные простейшие обладают пластидами, которые называют хроматофорами.

III. Органоиды осморегуляции и экскреции (удаления жидких метаболитов) - сократительная, или пульсирующая вакуоль. Функции: 1. Удаление воды избытка воды из организма. Отсутствует у морских и паразитических. 2. Выделение растворенных конечных продуктов обмена веществ – уратов и других низкомолекулярных соединений, а также растворенной двуокиси углерода. 3. Отчасти дыхательная функция в связи с удалением в составе метаболитов углекислого газа.

Кроме того, выделение метаболитов и дыхание в значительной мере (у морских простейших полностью), осуществляется через цитоплазматическую мембрану.

Помимо специальных органоидов простейшие обладают еще специальными микроструктурами, присущими также и клеткам различных типов многоклеточных организмов.

1. Гликокаликс – прилегающий снаружи к цитоплазматической мембране мономолекулярный слой полисахаридов.

2. Микрофиламенты – ультрамикроскопически тонкие нити. Обычно они образуют более крупные пучки – фибриллы. По своему химическому составу микрофибриллы представляют собой актиномиозиновые комплексы, ответственные за подвижность клетки простейшего. Кроме того, они играют значительную роль в клеточном делении

3. Микротрубочки. Это относительно жесткие микроструктуры, выполняющие часто роль клеточного скелета (укрепляют цитоплазму).

Ядерный аппарат простейших разных систематических групп весьма различен по морфологии, набору хромосом, в количественном отношении. В составе одного одноклеточного организма может быть одно, два, несколько или много (у жгутиконосцев и инфузорий) ядер. Инфузории обладают ядерным дуализмом. Суть этого явления состоит в том, что одно из ядер имеет диплоидный набор хромосом- микронуклеус. Функция- равномерное распределение наследственного материала при делении. Второе- генеративное = макронуклеусом. Кариотипически оно полиплоидное. Его хромосомы участвуют в биосинтезе белка.

Способы размножения простейших разнообразны.

1. Бесполое размножение (в основе лежит митоз), его варианты: 1) деление на две дочерние клетки и 2) множественное деление (шизогония).

2. Половое размножение (в основе мейоз) осуществляется путем: 1) копуляции гамет (мужские и женские гаметы могут быть изогамными и – анизогамными); 2) на основе конъюгации – временного объединения двух особей, в процессе которого происходит обмен частями ядерного аппарата. При образовании гамет у простейших часто, но далеко не всегда происходит редукция числа хромосом в процессе мейоза. Такое явление называется гаметической редукцией. Она имеет место, например, у фораминифер (саркодовые). В то же время, у жгутиконосцев и споровиков образование гамет сопровождается митозом, а мейоз протекает в зиготе, Такое явление получило название зиготической редукции.

Неблагоприятные условия внешней среды простейшие переживают в виде спор и цист. Спора – защищенное состояние зародыша организма (зародыш покрыт оболочкой). Циста – зрелый организм.

Тип Саркомастигофоры (Sarcomastigophora). Наибольшее разнообразие способов питания и типов обмена веществ, свидетельствующих о том, что именно у предков этой обширной и древней группы эукариотических одноклеточных организмов впервые закладывались основные типы обмена веществ, размножения и других процессов. Морфологически они характеризуются функционированием в качестве органоидов передвижения и захвата пищи псевдоподий или жгутиков, которые могут быть представлены у одного и того же вида либо одновременно, либо последовательно, на разных этапах жизненного цикла. Ядра одного типа (нет ядерного дуализма). Половой процесс, если имеется, то реализуется по типу копуляции. Свободноживущие в пресных водоемах или морских) или почве. В то же время многие из них являются паразитами. Тип включает 2 класса.

Класс Саркодовые (Sarcodina). Включает наиболее примитивных по большинству морфологических, анатомических и физиологических признаков саркомастигофор и простейших. Форма тела простейших этого класса непостоянна. Органеллами передвижения служат псевдоподии различной формы. Жгутики, если имеются, то на кратковременной стадии жизненного цикла (у гамет, агамет, зооспор). Для большинства видов свойственно только бесполое размножение Класс включает подклассы корненожек (амебы, раковинные амебы, морские раковинные амебы, или фораминиферы), лучевиков (радиолярии), солнечников.

Класс Жгутиконосцы (Mastigophora, или Flagellata). Органеллами передвижения являются жгутики в числе одного, двух, нескольких или многих. Иногда присутствуют и псевдоподии. Тело покрыто пелликулой – уплотненным поверхностным слоем эктоплазмы. Форма тела более или менее постоянная. Типы обмена веществ и способы питания разнообразны: имеются автотрофы, гетеротрофы, миксотрофы. Размножение чаще бесполое, реже – половое или сочетание бесполого и полового. Одиночные и колониальные, пресноводные, морские, почвообитающие, паразиты животных и человека. Класс включает два подкласса: свободноживущие растительные жгутиконосцы (фитомастигины) с автотрофным или миксотрофным типом обмена веществ, имеющие хроматофоры (панцирные жгутиконосцы, эвглена зеленая, вольвокс) и животные жгутиконосцы, свободноживущие и паразитические, с гетеротрофным типом обмена веществ, без хроматофоров (свободноживущие одиночные и колониальные воротничковые жгутиконосцы, паразитические лямблия и трипаносома).

Тип Споровики или Апикомплексы (Sporozoa, или Apicomplexa). Паразиты беспозвоночных и позвоночных животных и человека. В большинстве случаев в цикле развития имеется особая фаза развития – спора, выполняющая функцию расселения паразита во внешней среде при заражении нового хозяина. Характерно чередование бесполого размножения (агамогония) и полового (гамогония). Бесполое размножение - шизогонии (множественного деления). Часто имеет место смена хозяев – окончательного (основного), в котором происходит половое размножение, и промежуточного, в котором происходит развитие нескольких бесполых поколений. На большей части жизненногоцикла особи гаплоидные, только зигота диплоидная (зиготическая редукция). Представители: грегарины, кокцидия Eimeria magna (паразит кишечника кроликов), малярийный плазмодий.

Тип Инфузории (Ciliophora). Наиболее высокой организации среди всех одноклеточных, что проявляется в сложном строении большинства органоидов и структур. Форма тела инфузорий относительно постоянная за счет пелликулы, имеющей сложную структуру и содержащей уплощенные цистерны (альвеолы) с белковыми включениями. Тело покрыто ресничками, которые в большинстве случаев дифференцированы по выполняемым функциям. Кинетодесмами и пучками микротрубочек, обеспечивающими синхронность работы ресничек. Органеллы питания образуют систему. Пищеварительные вакуоли совершают определенный путь по цитоплазме. Непереваренные остатки выбрасываются в определенном месте – порошице. Ядерный дуализм. Размножаются бесполым и половым путем; последний осуществляется по типу конъюгации. Инфузории являются свободноживущими простейшими, симбионтами и паразитами.

Одноклеточные заселяют буквально все среды. В каждой среде обитания у простейших в процессе длительной эволюции возникли свои адаптации.

Роль простейших в природе определяется их двумя типами обмена веществ и различными способами питания. Автотрофы в процессе фотосинтеза выделяют в атмосферу кислород. Гетеротрофы-сапрофиты, потребляя разлагающиеся органические вещества, очищают водоемы и служат биоиндикаторами их загрязнения. Паразитические простейшие (дизентерийная амеба, неглерия, трипаносома, лейшмания, лямблия, кокцидии, малярийный плазмодий, микроспоридии, миксозои, пироплазмы и др.) причиняют большой вред человеку и животным.