Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Прокариоты
Подимперия доядерные (Procaryota)
Прокариоты - это одноклеточные, колониальные или многоклеточные организмы, которые не имеют морфологически оформленного (ограниченного мембраной) ядра и объединяют два царства - архебактерии (Archaebacteria) и настоящие бактерии, или эубактерии (Bacteria, Eubacteria).
Схемы во времени и пространстве Молекулярная биология заполнила пробелы в естественной истории морского микробного планктона. Хотя изучение расслоения микробного сообщества еще не завершено, во многих случаях вертикальная стратификация популяций подтверждается альтернативными экспериментальными подходами. Наиболее логичная интерпретация заключается в том, что многие из этих групп специализируются на использовании вертикальных структур в физических, химических и биологических факторах, ясным примером являются одноклеточные морские цианобактерии.
Общая характеристика представителей подимперии
Большинство бактерий имеют цилиндрическую или палочковидную форму. Палочковидные формы, которые не образуют спор, называются бактериями, а спорообразующие - бациллами. Палочковидные бактерии делятся на собственно палочки (одиночное расположение клеток), диплобактерии или диплобациллы (попарное расположение клеток), стрептобактерии или стрептобациллы (цепочки клеток). Нередко встречаются извитые или спиралевидные бактерии. К этой группе относятся вибрионы, спириллы, спирохеты. Встречаются и нитчатые бактерии (рис. 1.1). прокариот доядерный одноклеточный мембрана
Для таких связывающих фототрофных бактерий эти цианобактерии остаются ограниченными фотографической областью Многие из загадочных микробных групп, для которых не была идентифицирована какая-либо конкретная метаболическая стратегия, являются слоистыми. Обычно континентальные платформы намного более продуктивны, чем океанские круговые течения, потому что физические процессы, такие как подъем и повторное увлажнение вод в поверхностные черенки. Из этого следует, что эукариотический фитопланктон является основной частью биомассы в прибрежных районах, а виды различаются в прибрежных и океанических популяциях.
Бактерии шаровидной формы называются кокками. Среди них выделяют: стафилококки - образующие скопления, напоминающие виноградную гроздь; тетракокки - это сочетание из четырех клеток, образующееся после деления клетки в двух взаимно перпендикулярных плоскостях; сарцины (скопления кубической формы) - образуются в результате деления клеток в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Кокки обычно имеют диаметр от 0,5 - 1,5 мкм, ширина палочковидных форм колеблется от 0,5 до 1 мкм, а длина от 2 до 10 мкм. Формы и размеры бактерий значительно изменяются в зависимости от возраста культуры, состава среды и ее осмотических свойств, температуры и других факторов.
Большинство видов бактерий, встречающихся в круговых течениях, также многочисленны на побережье, но ряд микробных планктонных пластов и, в частности, β-протеобактерии, имеют прибрежный экотип или, по-видимому, преимущественно ограничены прибрежными районами. Интересные геохимические данные, по-видимому, указывают на то, что это химиоавтотрофные организмы. В девяностые двадцатые века выяснилось, что археи широко распространены и численно значимы в колонке морская вода.
Архея марини все еще выросла в культуре. Новые данные о микробных распределениях дали существенные подсказки для геохимической активности, но события в этих исследованиях были получены в основном из культур или экспериментальных подходов из местных популяций. Вопрос о том, как назвать микробные виды планктона, не является тривиальным. Для океанографов проблема заключается в том, чтобы проследить границу, чтобы организмы с различными геохимическими свойствами могли иметь разные названия. С эволюционной точки зрения вопрос может быть другим: как можно распределять популяции клеток с использованием одних и тех же ресурсов и обладать теми же адаптивными механизмами, которые унаследованы общим предком?
Рис. 1.1 Форма бактерий: шаровидная (а - микрококки; б - диплококки; в - тетракокки; г - стрептококки; д - стафилококки; е - сарцины); палочковидная (ж - не образующие спор; з, и, к - спорообразующие); извитая (л - вибрионы; м - спириллы; н - спирохеты).
Изучение ультраструктуры бактерий (рис. 1.2) стало возможным после создания электронных микроскопов.
Путаница возникает из-за того, что нет согласия в отношении определения микробных видов. Правило 97% прост в применении, но не учитывает сложную структуру микробной глины. Например, одноклеточные морские цианобактерии образуют кладу, которая может быть «единственным видом по правилу 97%, однако с» является общим соглашением, что эта клада содержит много видов из разных фенотипов. Одна из передовых теорий заключается в том, что некоторые из этих «толстых» субкладов представляют собой экосистемы - популяции с аналогичными характеристиками и уникальными нишами.
Рис. 1.2 Комбинированный схематический разрез бактериальной клетки: вверху - основание структуры клетки; в середине - мембранные структуры: слева - фотосинтетического микроба, справа - нефотосинтетического микроба; внизу - включения.
1 - базальное тельце; 2 - жгутики; 3 - капсула; 4 - клеточная стенка; 5 - цитоплазматическая мембрана; 6 - мезосома; 7 - фимбрии; 8 - полисахаридные гранулы; 9 - полифосфаты; 10 - липидные капли; 11 - включения серы; 12 - мембранные структуры; 13 - хроматофоры; 14 - нуклеоид; 15 - рибосомы; 16 - цитоплазма.
Однако исследование структуры оболочки показало, что большая часть изменчивости последовательностей сгруппирована по краям филогенетических ветвей и может быть отнесена к нейтральным мутациям, накопленным в популяциях. В частности, Кимура придумал выражение «эффективный размер популяции», чтобы указать минимальный размер, достигнутый флуктуирующей популяцией. Для этих морских микробов возможно, что там, где большая популяция не имела недавних эпизодов отбора очистки, Если бы эта гипотеза оказалась правильной, то, по крайней мере, внутри экотипов микробного планктона, можно было бы найти базовый набор генов, которые придают относительно консервативный фенотип.
К внешним структурам клеток прокариот относят капсулы, жгутики, фимбрии и пили, а также клеточную стенку и расположенную под ней цитоплазматическую мембрану.
Капсула. Состоит из полисахаридов, иногда из полипептидов или липидов. Имеет высокое содержание воды (до 98%) и создает дополнительный барьер, защищая клетку от высыхания и механических повреждений.
Концепция экотипа приобретает еще большее значение, признавая, что многие микробные группы могут быть подразделены в соответствии с их распределением в толще воды. Наиболее ярким примером могут служить одноклеточные цианобактерии. До сих пор доступные последовательности геномов подтверждали гипотезу о том, что эти экотипы отличаются характеристиками, которые связаны с их способностью конкурировать. Тот факт, что основные микробные планктонные початки были разделены на экотипы, является убедительным доказательством того, что селекция создает функционально и генетически уникальные сущности, несмотря на влияние нейтральных изменений, которые могут вызывать относительно выраженное расхождение в геномных последовательностях Однако, хотя одноклеточные морские цианобактерии являются хорошей моделью того, что нас ожидает в будущем, дискуссия о разнообразии, конечно же, не исчерпана.
Жгутики. Представляют собой спирально закрученные нити, которые состоят из одной гиганской молекулы белка флагеллина и обеспечивают подвижность активно передвигающимся плавающим бактериям. Число жгутиков различно у разных видов бактерий (от 1 до 700). Жгутики могут прикрепляться полярно или по всей поверхности клетки (расположение жгутиков имеет таксономическое значение). Отсутствуют жгутики у скользящих бактерий, движение которых осуществляется в результате волнообразных сокращений, изменяющих форму бактерий. Жгутики не относятся к жизненно важным структурам и в разные фазы развития бактерии могут присутствовать или отсутствовать.
Старые парадигмы, оспариваемые новыми формами фототрофии. Начало нового тысячелетия характеризовалось открытиями новых фототрофных форм на поверхности океана, которые, в свою очередь, радикально изменили перспективу на микробные пищевые продукты. Кроме того, с помощью высокочастотной инфракрасной флуоресцентной спектроскопии повторения, можно было идентифицировать лабильную флуоресценцию, испускаемую бактериальным хлорофиллом в морской воде. С биохимической точки зрения ни одна из этих двух фотосинтетических систем не представляет собой новизну: оба они уже известны в темных микробных группах.
Передвигаются бактерии преимущественно беспорядочно, но способны они и к направленным движениям (таксис), благодаря: разнице в концентрации химических веществ в среде (хемотаксис), разнице в содержании кислорода (аэротаксис), различиями в интенсивности освещения (фототаксис).
Фимбрии и пили. Первые встречаются как у жгутиконосных видов, так и у форм, лишенных жгутиков, и представляют собой длинные, тонкие, прямые нити. Число фимбрий может достигать нескольких тысяч. Необходимы фимбрии для прикрепления к другим клеткам и субстрату. Пили - половые фимбрии, через которые передается генетический материал от одной клетки к другой.
В двух подобных системах используется световая энергия для извлечения фотонов из клеток и, как полагают, работают путем загрузки трансмембранного потенциала и поддержки восходящих реакций, таких как активный транспорт и фосфорилирование адениндинуклеотидфосфата. Новизна в том, что бактериопланктон мог использовать эти обширные стратегии чтобы передать энергию в ячейках, что внешний вид только дышащие гермотрофы. Однако мы все еще не знаем подробно, какие виды наделены этими системами, когда они выражают себя и какие функции они поддерживают.
Клеточная стенка. Придает форму бактериальной клетке, защищает внутреннее содержимое от внешней среды, регулирует рост и деление бактерий. Она тонка, эластична, прочна, проницаема для солей и других низкомолекулярных соединений. Основной каркасный слой клеточной стенки формируется из пептидогликана муреина (синтезируется только прокариотной клеткой). У одних бактерий клеточная стенка имеет только один, довольно толстый, слой муреина (50-90%), связанный с полисахаридами и белками. У других - муреиновый слой тонкий (1-10%) и сверху перекрыт слоями липопротеидов, липополисахаридов и белков. Первые называются грамположительными бактериями, вторые - грамотрицательными бактериями. Название этих групп происходит от способности разных бактерий окрашиваться по методу Грама. У наиболее примитивных представителей данной империи в основе клеточной стенки содержатся кислые полисахариды без муреина.
Огромное изобилие и разнообразие бактерий бактериопсинов на поверхности моря Саргасси свидетельствуют о важности этих генов, но пока только одно исследование дает прямые доказательства того, что протеородопсы активны в морской воде, другое исследование показывает, что Инкубация морской воды в темноте не влияет на микробные популяции, хотя она препятствует росту одноклеточных морских цианобактерий. Ключевой вопрос заключается в том, выполняет ли ген гена протеородопсина другие функции - аналоги противоположных протеородопсинов могут также функционировать в качестве рецепторов и накачивать другие ионы в дополнение к протонам.
Цитоплазматическая мембрана. Служит осмотическим барьером, регулируя поступление веществ внутрь клетки и наружу, является местом локализации ферментов энергетического метаболизма. Состоит из двойного слоя липидов и слоя белка. У некоторых бактерий мембрана охватывает цитоплазму без складок и впячиваний, у других - она образует впячивания (мезосомы) при делении клетки, пронизывает цитоплазму или формирует мембранные тельца.
Редкие виды могут быть важными. Некоторые редкие организмы, которые не часто встречаются в библиотеках генетических клонов, могут существенно способствовать океаническим геохимическим процессам. Например, скорость фиксации азота низка в океанах, поскольку фиксированный азот эффективно рециркулируется в фотографической области, а другие ограниченные питательные вещества препятствуют расширению сообществ планктонов. Однако фиксация азота играет ключевую роль в устойчивые к урожайности, заменяя фиксированный азот, диспергированный с поверхности океана.
Цитоплазма. Представляет собой коллоидную систему, состоящую из воды, белков, жиров, углеводов, минеральных соединений и других веществ, соотношение которых варьирует в зависимости от вида бактерий и их возраста. Цитоплазма бактерий имеет различные структурные элементы - внутрицитоплазматические мембраны, генетический аппарат, рибосомы и включения. Остальная ее часть представлена цитозолем.
При не зависящих от культуры подходах в морской воде были идентифицированы несколько генов азотистых генов: начиная с этого наблюдались новые одноклеточные цианобактерии, которые, по-видимому, в значительной степени способствуют фиксации азота в океанах.
Выращивание ключевых видовКультивирование новых микроорганизмов дает понять, представляет ли он микробные группы, которые играют важную роль в окружающей среде. Растущее внимание к культурам создает непрерывный поток новых изолятов из разных исследовательских групп. Полные геномы, полученные из культур, в настоящее время считаются важнейшими ориентирами для сбора данных о метагеноме, и, самое главное, культивируемые штаммы обеспечивают способ изучения клеточной физиологии и проверки гипотез, возникающих в результате данных геномной последовательности.
Нуклеоид. Это нитевидная молекула ДНК, выполняющая функцию ядра и располагающаяся в центральной зоне клетки. Весь наследственный материал сосредоточен в одной бактериальной хромосоме, представленной в виде кольцевой молекулы двухцепочечной ДНК.
Плазмиды. Это внехромосомная ДНК, тоже представленная двойными спиралями, замкнутыми в кольцо. Не являются обязательным элементом в клетке прокариот, выполняют дополнительные свойства, связанные, в частности, с размножением, устойчивостью к лекарственным препаратам, болезнетворностью и т. д.
В качестве примера можно привести морские одноклеточные фототрофные организмы. Версии высокопроизводительных культур вымирания привели к изоляции многих других олиготрофных видов, большинство из которых не реплицируют или не реплицируют питательное вещество морского агара. Учитывая количество изучаемых ныне изучаемых культур морской воды, ясно, что некоторые из основных клад, которые еще не были культивированы, не будут расти без дальнейшего развития методов культивирования. Будущие перспективы Только биологическая океанография сосредоточилась на разработке количественных моделей динамики питательной сети.
Рибосомы. Служат местом синтеза белка. Число рибосом в бактериальной клетке от 5 до 50 тыс. (число тем больше, чем быстрее растет клетка).
Включения (запасные вещества или отбросы). Откладываются в определенных условиях среды внутри прокариотических клеток. Представлены полисахаридами, жирами, полифосфатами и серой. Содержатся в осмотически инертной форме, нерастворимы в воде.
На концептуальном уровне микробная черная коробка неоднократно трансформировалась открытиями новых фотосинтетических микроорганизмов и новыми формами фототерротрофии. они никогда не присоединятся к новым течениям микробиологии, тогда будущие метаболические модели для основных бактериопланктонных кладов станут более крупными образцовыми элементами для прогнозирования геохимических потоков в океанической колонне воды.
Имеющиеся данные позволяют предположить, что бактерии можно разделить на две общие экологические стратегии: те, которые используют пустые пространства в окружающей среде, и те, которые эффективно конкурируют с питательными веществами окружающей среды. Большинство штаммов, изученных пионерами в морской микробиологии, были γ-гетеротрофными протеазами быстро растет на агарном питательном питании. Проблема наличия биологически значимых культур заставила морских микробиологов сосредоточить свои усилия на новых гетеротрофных изолятах, которые эффективно реплицируются при очень низких концентрациях питательных веществ.
Споры (приспособление для переживания неблагоприятных условий среды). Образуются внутри бактериальной клетки, когда бактерии испытывают недостаток питательных веществ, или же когда в среде в большом количестве накапливаются продукты обмена веществ бактерий. Споры могут длительное время (десятки, сотни и даже тысячи лет) существовать в покоящемся состоянии. Только небольшая группа микроорганизмов способна к образованию эндоспор. Эндоспора, как правило, одна на клетку. Клетки бактерий при спорообразовании приобретают иногда необычную для них форму веретена, лимона или барабанной палочки.
Эти организмы, часто называемые олиготрофными, часто не реагируют хорошо на более высокие уровни концентрации питательных веществ. Одна теория утверждает, что олиготрофные организмы не имеют сложных регуляторных реакций и метаболических путей, которые позволяют их более сильным партнерам быстро расти в высококонцентрированных питательных средах. Также было высказано предположение, что бактерии с высоким и низким ростом существенно отличаются от скорости перевода рибосом. Метаболическое моделирование еще не появилось в микробиологии, но оно выглядит на горизонте.
Размножение. Как правило, путем деления надвое (бинарное деление). Отсюда термин - дробянки. Причем, у многих бактерий после деления, в определенных условиях среды, дочерние клетки некоторое время остаются связанными между собой, образуя характерные группы.
Прокариоты лишены хлоропластов, митохондрий, аппарата Гольджи, центриолей, а также внутриклеточного движения и процессов митоза и мейоза.
Царство архебактерии - Archaebacteria
Представители данного царства отличаются друг от друга по типу обмена веществ, физиологическим и экологическим особенностям. Среди них есть хемоавтотрофы и хемогетеротрофы, гетеротрофы, анаэробы и аэробы. При этом, архебактерии имеют много общих признаков, свойственных только им, среди которых наличие однослойных липидопротеидных мембран и клеточной стенки, не имеющей пептидогликанового состава и содержащей псевдомуреин или только белки и полисахариды. Кроме того, архебактерии не чувствительны к антибиотикам и способны существовать в местообитаниях с экстремальными условиями. Среди архебактерий выделяют три группы: метанообразующие бактерии, галобактерии и термоацидофильные бактерии.
Метанообразующие бактерии. Среди бактерий, образующих метан, встречаются практически все формы (кокки, палочки, спириллы, сарцины, нити).
Существуют мезофильные и термофильные виды. Метанообразующие бактерии - строгие анаэробы. Они представлены автотрофами и гетеротрофами, мезофилами и термофилами, есть и галофильные виды. Метан образуется при анаэробном разложении органических веществ.
Его запасы весьма значительны. К экосистемам, в которых образуется метан, относятся большие территории, занятые тундрой и болотами (отсюда другое название метана - болотный газ); также рисовые поля, осадки на дне прудов и озер, лиманы, отстойники очистных сооружений, желудки (рубцы) жвачных животных.
В анаэробных условиях органические вещества сначала через ряд промежуточных этапов сбраживаются до уксусной кислоты, СО 2 и Н 2 , затем эти продукты метаболизма первичных и вторичных деструкторов используются метанообразующими (метаногенными) бактериями. Происходит превращение СО 2 и Н 2 в метан, и ацетата в метан и СО 2 .
К метанообразующим бактериям относятся роды Methanobacterium, Methanococcus, Methanosarcina, Methanospirillum и др.
Галобактерии. Это аэробы и гетеротрофы. Их находят в условиях сильного засоления: солончаках, солеварнях (где добывают морскую соль), а также в морских отложениях. Галобактерии лучше всего растут с оптимумом концентрации NaCl в среде 20-25%. Такая приспособленность к существованию в столь экстремальных условиях связана с тем, что концентрация соли внутри клеток галобактерий так же высока, как и в окружающей среде. Во время массового размножения галобактерий, содержащих каротиноиды, вода кажется ярко-красной.
Галобактерии способны использовать в своем метаболизме и энергию света, которая является дополнением к энергии, полученной путем аэробного окисления субстрата. Некоторые галобактерии могут расти, получая энергию только в результате фотосинтеза с участием бактериородопсина - пигмента, сходного с родопсином (содержится в зрительных клетках животных).
Экстремально галофильные формы содержат роды Halobacterium и Halococcus.
Термоацидофильные бактерии. Среди них есть и автотрофы и гетеротрофы, ацидофильные и нейтрофильные, аэробные и анаэробные представители. Для термоацидофильных бактерий местом обитания могут служить кислые горячие источники, где эти бактерии окисляют соединения серы до сульфата, самонагревающиеся терриконы угольных шахт, горячие источники на склонах вулканов и на дне морей. В гидротермальных источниках архебактерии выступают в роли продуцентов органических веществ, потребляемых животной частью сообществ. Термоацидофильные бактерии входят, например, в состав родов Sulfolobus и Thermoplasma.
Царство настоящие бактерии (эубактерии) - Bacteria (Eubacteria)
Настоящие бактерии микроскопически малы и имеют следующие характерные особенности:
Двухслойные липопротеидные мембраны;
В качестве основного структурного компонента клеточной стенки - гликопептид муреин;
Капсулу, окружающую клеточную стенку (состоит из полисахаридной слизи);
Разного рода жгутики и разного типа фимбрии;
Запасные вещества - крахмал, гликоген, волютин (вещество, включающее остатки фосфорной кислоты);
Большие кольцевые ДНК и плазмиды (небольшие кольцевые ДНК); способность образовывать эндоспоры;
По форме среди бактерий выделяют несколько морфологических групп (шаровидные, палочковидные, извитые);
Для получения энергии используют различные органические и неорганические вещества и солнечную энергию;
Среди них есть автотрофы и гетеротрофы (большинство бактерий);
По отношению к кислороду бактерии делятся на: аэробы (существуют только в кислородной среде), анаэробы (отсутствие кислорода - обязательное условие существования) и факультативные анаэробы (живут как в бескислородной, так и в кислородсодержащей средах);
С помощью способа окраски анилиновыми красителями (предложен К. Грамом в1884 г.) бактерии могут быть разделены на две группы - грамположительные и грамотрицательные (способность различно окрашиваться связана с различными особенностями структуры и химизма клеточной стенки);
В отношении местообитаний многие из бактерий - космополиты.
Грамотрицательные микроорганизмы (не образуют эндоспор и не дают положительной реакции на окраску по Граму)
Подцарство оксифотобактерии - Oxyphotobacteria
Подцарство объединяет два таксона - отделы цианобактерии и хлороксибактерии.
К хлороксибактериям (Chloroxybacteria) относятся бактерии, обитающие в симбиозе с морскими животными в тропических и субтропических морях, и свободноживущие в северной части Атлантического и Тихого океанов. Открыты в начале 70-х годов. Объединены в род Prochloron. Имеют набор фотосинтезирующих пигментов, сходный с набором пигментов зеленых водорослей и растений.
Цианобактерии (Cyanobacteria) - самая обширная, наиболее богатая формами и самая распространенная группа фотосинтезирующих прокариот (существует около 2000 видов). Они также известны под названием сине-зеленых водорослей (благодаря содержанию хлорофилла и способности осуществлять фотосинтез с выделением кислорода).
Цианобактерии включают одноклеточные и многоклеточные формы (рис. 1.3).
Рис. 1.3 Схематическое изображение некоторых цианобактерий
Распространены цианобактерии в различных водоемах, в почве и на рисовых полях. Их протопласт окружен клеточной стенкой, в которой поверх пептидогликанового слоя имеются «наружная мембрана» и липополисахаридный слой. Фотосинтетический аппарат представлен тилакоидами, которые либо расположены параллельно плазматической мембране, либо сильно извиты и помещаются в периферических участках цитоплазмы.
У цианобактерий имеются сильно дифференцированные клетки, которым нет аналогов ни в одной другой группе бактерий: гетероцисты - имеют толстые клеточные стенки, слабую пигментацию и полярные гранулы, являющиеся местом фиксации азота (N 2) в аэробных условиях; акинеты - покоящиеся клетки, выделяющиеся размерами, сильной пигментацией и толстой клеточной стенкой; гормогонии - короткие отрезки, служащие для размножения; баеоциты («мелкие клетки») - репродуктивные клетки, образующиеся при бинарном делении материнской клетки (из одной материнской клетки получается от 4 до 1000 баеоцитов).
Благодаря способности расти в экстремальных условиях и фиксировать молекулярный азот, цианобактерии приобрели большое значение в природе. Эти организмы первыми заселяют места, бедные питательными веществами. Невооруженным глазом их можно увидеть в виде темно-синей или черной пленки на скалах, в зоне прибоя, по берегам пресноводных озер и на морской литорали. Цианобактерии не боятся экстремальных условий. Так, некоторые из них (например, одноклеточные цианобактерии - Synechococcus lividus) настолько устойчивы к действию кислот и термофильны, что способны расти в кислых горячих источниках (рН 4,0; t = 70 градусов).
В озерах часто бывают вспышки массового размножения цианобактерий. Данный процесс получил название «цветение воды». При этом водоемы перенасыщаются продуктами жизнедеятельности цианобактерий и лишаются запасов кислорода, что отрицательно сказывается на жизни остальных обитателей.
Цианобактерии успешно используются человеком. Пример тому - разводимые человеком на рисовых полях цианобактерии рода Anabaena. Эти организмы обитают в полостях листьев тропического водного папоротника (Azolla) и обогащают почву соединениями азота. Кроме того, во многих странах цианобактерии выращивают для получения белковой добавки к пище человека и животных.
Подцарство аноксифотобактерии - Anoxyphotobacteria
В отличие от цианобактерий аноксифотобактерии не способны выделять кислород в процессе фотосинтеза. Пигменты, бактериохлорофиллы и каротиноиды, локализованы в мембранах, вогнутых (инвагинированных) внутрь клетки. К этому подцарству относятся пурпурные бактерии и хлоробиобактерии. Обитают в анаэробных условиях пресноводных и соленых водоемов.
Подцарство скотобактерии - Scotobacteria
Объединяет разнообразные группы хемо- и автотрофных грамотрицательных прокариот. По отношению к кислороду аэробные, анаэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы. Имеют существенное значение в плодородии почв, так как участвуют в разложении растительных остатков (минерализации), круговороте элементов в природе, обогащении почвы биологически активными соединениями. Так, бактерии семейства Pseudomonadiaceae рода Pseudomonas могут восстанавливать нитраты; семейства Azotobacteriaceae рода Azotobacter фиксируют молекулярный азот; семейства Rhizobiaceae рода Rhizobium образуют клубеньки на корнях бобовых растений, вступая с ними в симбиоз и фиксируя молекулярный азот; семейство Nitrobacteriaceae включает бактерии, проводящие процессы нитрификации (окисления аммиака и нитритов) и сульфофикации (окисления серы и её восстановленных соединений); бактерии семейства Cytophagaceae рода Cytophaga проводят аэробное разложение целлюлозы и т. д.
К этому подцарству относятся и микроорганизмы, обитающие в кишечнике человека и животных, многие из них являются болезнетворными.
Подцарство спирохеты - Spirochaetae
Клетки этих организмов представляют собой спирально закрученный цилиндр, вокруг которого между мембраной и клеточной стенкой закручен периплазматический жгутик - аксостиль, благодаря которому спирохеты передвигаются в жидкой среде.
Грамположительные микроорганизмы (образуют эндоспоры и дают положительную реакцию на окраску по Граму)
Грамположительные микроорганизмы включают три подцарства: лучистые бактерии, настоящие грамположительные бактерии и микоплазмы.
Подцарство лучистые бактерии - Actinobacteria, отдел актиномицеты - Actinomycetales
Лучистые бактерии имеют тенденцию образовывать мицелиальные колонии. К ним относятся три отдела: микобактерии, коринебактерии, актиномицетобактерии (лучистые грибки, актиномицеты).
По строению клетки и химическому составу ее компонентов актиномицеты являются одной из своеобразных групп бактерий. Актиномицеты образуют ветвящиеся клетки, которые у многих представителей развиваются в мицелий. На мицелии могут образовываться специальные репродуктивные структуры. Диаметр клетки актиномицетов составляет от 0,5 до 2,0 мкм. В актиномицетной гифе выявлены все компоненты, свойственные бактериальной клетке. Клетки большинства актиномицетов грамположительны. Клетки некоторых - кислотоустойчивы (микобактерии, нокардии). Подвижность клетки обеспечивают жгутики. Актиномицеты хемоорганогетеротрофы, большинство из них аэробы. Актиномицеты устойчивы к высушиванию. Более устойчивы, чем другие бактерии, к действию многих фумигантов и инсектицидов. Некоторые устойчивы к антибактериальным антибиотикам.
Отличительной чертой актиномицетов является их способность к образованию разнообразных физиологически активных веществ - антибиотиков, пигментов, веществ, обусловливающих запахи почвы и воды. Мицелий актиномицетов разделяется на первичный (субстратный) и вторичный (воздушный). Актиномицеты, имеющие положительную мицелиальную стадию, обычно образуют бесполым путем специальные репродуктивные структуры - споры, которые могут формироваться на субстратном и воздушном мицелии или на одном из них. Споры расположены на гифах или спороносцах одиночно, парами, цепочками или заключены в спорангии.
Большинство актиномицет - организмы со сложным жизненным циклом, включающим стадии вегетативного роста и спор. Многие образуют сложные вегетативные и репродуктивные структуры. Другие - имеют короткую мицелиальную стадию и не образуют спор. Размножаются актиномицеты путем деления гиф, спорами, иногда почкованием. Цикл развития актиномицетов служит главным показателем в систематическом положении. Однако необходимо учитывать, что организм не в любых условиях образует только один из двух (или из нескольких) свойственных ему типов репродуктивных структур.
В настоящее время отдел Actinomycetales насчитывает свыше 60 родов. Актиномицеты обнаружены в воздухе, водоемах, почве. Часть из них - возбудители заболеваний растений и животных, аллергических реакций у человека. В почве актиномицеты синтезируют и разлагают гумусовые вещества, продуцируют антибиотики, участвуют в азотном балансе. Вызывают образование клубеньков у небобовых растений и фиксируют молекулярный азот.
Мицелий в почве составляет 1-4% биомассы популяций, структурными доминантами являются споры. Активно обнаруживается преимущественно в микрозонах с повышенным содержанием органических веществ.
Подцарство настоящие грамположительные бактерии - Eufirmicutobacteria
Семейство Bacillaceae включает аэробные и облигатно анаэробные бактерии, как правило, палочковидной формы, при образовании эндоспор изменяющие форму тела. Бактерии широко распространены в почвах, воде, пищеварительном тракте животных и человека. Сапротрофы, принимают участие в разложении органических веществ, могут вызывать болезни человека, животных и растений (роды Clostridium и Bacillus). Род Desulfotomaculum представлен анаэробными серовосстанавливающими бактериями. Некоторые бактерии фиксируют молекулярный азот, некоторые способны продуцировать антибиотики.
Семейство Lactobacillaceae включает необразующие споры бактерии, сбраживающие углеводы с образованием молочной кислоты (род Lactobacillus). Распространены бактерии в почвах, на растениях, в желудочно-кишечном тракте животных и человека, молочных продуктах.
Семейство Streptococcaceae включает бактерии, играющие большую роль в получении кисломолочных продуктов, силоса, квашении овощей (роды Streptococcus, Leuconostoc и другие). Спор не образуют, клетки сферической или овальной формы, соединенные в пары или цепочки различной длины.
Семейство Micrococcaceae включает аэробные или факультативно-анаэробные, не образующие споры бактерии сферической формы, распространенные в почвах и пресных водах. Род Staphylococcus представлен болезнетворными видами, встречающимися на коже и слизистых оболочках теплокровных организмов.
Подцарство микоплазмы - Tenericutobacteria
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
презентация , добавлен 01.02.2011
Прокариоты - доядерные организмы, не обладающие типичным клеточным ядром и хромосомным аппаратом. История открытия и строение бактерий. Экологические функции бактерий. Бактерии как возбудители многих опасных заболеваний. Значение бактерий в природе.
презентация , добавлен 04.09.2011
Прокариоты - организмы, не обладающие четко оформленным ядром с оболочкой и типичным хромосомным аппаратом. Классификация бактерий по Бергу. Эукариоты как ядерные организмы, имеющие ядро, окруженное ядерной мембраной. Строение автотрофов и гетеротрофов.
реферат , добавлен 27.10.2009
Научное определение жизни по Ф. Энгельсу. Молекулярно-генетический, организменный, популяционно-видовой уровень организации жизни. Прокариоты как одноклеточные доядерные организмы. Строение метафазной хромосомы. Уровни упаковки генетического материала.
реферат , добавлен 29.05.2013
История открытия микроорганизмов. Клеточная стенка - структурный элемент бактериальной клетки, ее строение у грамотрицательных и грамположительных бактерий. Состав гомогенного слоя клеточной стенки. Функция пептидогликана; периплазматическое пространство.
реферат , добавлен 15.05.2012
Субклеточные структуры растительной клетки. Клеточная стенка и ее химический состав. Одревеснение, опробковение и кутинизация клеточной стенки. Ослизнение и минерализация клеточной стенки. Формирование рост и функции клеточной стенки.
реферат , добавлен 16.01.2009
реферат , добавлен 22.10.2003
Классификация бактерий, их рост и способы размножения, морфологические и культуральные признаки. Строение бактериальной клетки. Клеточная стенка прокариот. Химизм спиртового брожения. Технология получения этилового спирта, пива, вина и пекарских дрожжей.
реферат , добавлен 04.07.2015
Расположение и число жгутиков на поверхности клетки бактерии. Направление вращения жгутиков и основные виды таксисов. Количество колец у грамотрицательных и грамположительных бактерий. Локализация структур, ответственных за движение у спирохет.
доклад , добавлен 24.06.2013
История и основные этапы исследования клетки, ее структуры и компонентов. Содержание и значение клеточной теории, выдающиеся ученые, внесшие свой вклад в ее разработку. Симбиотическая теория (хлоропласты и митохондрии). Зарождения эукариотической клетки.
Луи Пастер (1822-1895 )
Общая характеристика прокариот
Прокариоты - это организмы, которые не имеют четко дифференцированного ядра, а содержат его аналог - нуклеоид.
Впервые эти микроскопические организмы увидел под микроскопом А. ван Левенгук в 1675 году. Но только в XIX века им стали уделять должное внимание. Возникла отдельная отрасль знаний - микробиология. Ее основателем считают Луи Пастера. Много сделали для развития микробиологии ученые Р. Кох, 1.1. Мечников, Ф. М. Гамалия, Д. К. Заболотный, М. Бейеринк и С. М. Виноградский и др.
Прокариот принято делить на два царства: эубактериям и Археи. Эубактериям - группа организмов, с которой в школьной биологии знакомятся на примере бактерий и цианобактерий. Археи - это древнейшие из прокариотических организмов, которые имеют ряд отличий от эубактерий. Важный шаг вперед в изучении прокариот был сделан К. Вёзе, который установил, что археи - отдельная от бактерий линия эволюционного развития прокариот.
Прокариотические организмы - это микроскопические, в подавляющем большинстве одноклеточные и колониальные существа. Для прокариот характерно и образования многоклеточных структур. Они часто прикрепляются к поверхностям и формируют биопленки, которые еще называют микробными пленками. Эти пленки могут иметь от нескольких микрометров до половины миллиметра в толщину и часто содержат много прокариотических видов. Еще одним примером простейшей многоклеточной организации является образование миксобактерии при недостатке пищи плодовых тел, содержащих около 100 тыс. Бактериальных клеток. Многоклеточные структуры существуют и в некоторых представителей цианобактерий и актинобактерий. В нитчатых цианобактерий описаны структуры в клеточной стенке, обеспечивающие контакт двух соседних клеток, - микроплазмодесмы.
Клетки прокариот имеют фундаментальные отличия от эукариотических клеток. У прокариот ядерный аппарат не отграничен ядерной оболочкой от цитоплазмы. их клетки лишены большинства мембранных органелл, присущих эукариоты (хлоропластов, митохондрий, ЭПС, аппарата Гольджи, лизосом, микротилець). Генетическая информация прокариот сохраняется в виде кольцеобразной молекулы ДНК в небольшом участке цитоплазмы - нуклеоидом. ДНК прокариот, которая получила название "бактериальной хромосомы", обычно не связана с белками-гистонами и регуляция работы генов осуществляется через метаболиты.