Многообразие клеток

МНОГООБРАЗИЕ КЛЕТОК

Признаки живого организма

• Рост и развитие;
• Обмен веществ;
• Питание;
• Выделение;
• Подвижность или таксисы (двигательные реакции в ответ на односторонне действующий стимул, свойственные свободно передвигающимся организмам, некоторым клеткам и органоидам);
• Раздражимость;
• Имеют клеточное строение;
• Размножение.

Многообразие клеток

малярийный плазмодий столь мал (5 мкм), что паразитирует внутри эритроцитов человека

яйцеклетка страуса – имеет диаметр 10 см

Многообразие клеток

нейрон

эритроциты

Нервные клетки имеют причудливую форму с многочисленными отростками, некоторые из них могут быть длиннее 1 м

Эритроциты имеют дисковидную двояковогнутую форму, и могут легко проходить по самым мелким капиллярам

Многообразие клеток

эритроциты

опухолевые клетки

Есть клетки многоядерные (опухолевые) и безъядерные во взрослом состоянии – эритроциты.

Система органического мира

Клеточная и неклеточная формы жизни

Неклеточная

1) Вирусы – клетки нет, имеется белковая оболочка « капсид », иногда «суперкапсид».

Клеточная

• Домен Прокариоты – организмы без ядра
• Домен Эукариоты – организмы с хорошо оформленным ядром

Царство Вирусы

ВИРУС (лат. «Яд») - неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живых клеток. Размеры: от 20 до 350 нм (в 50 раз меньше бактерий).

Классификация вирусов № 1 (упрощенная)

Классификация вирусов № 2

ДНК- и РНК-содержащие

РНК-содержащие

(1 или 2-цепочечную)

(в различных стадиях)

ДНК-содержащие

(1 или 2-цепочечную)

Вирусы прокариот –

Вирусы вирусов –

БАКТЕРИОФАГИ – вирусы бактерий

вирофаги

(вирус-сателлит

на мимивирусе)

Вирусы эукариот

– вирусы простейших,

грибов, растений, животных

Наука, изучающая вирусы, называется ВИРУСОЛОГИЕЙ ( Ивановский)

Заражение вирусом

Заражение человека: ( КРАСНЫМ – запомнить, что вызваны вирусами)

• Воздушно-капельный путь - чихание и кашель (вирусы Герпеса , в. Натуральной оспы , в. Кори , в. Бешенства (+слюна), в. Ветряной оспы (ветрянка) , в. Полиомиелита , в. Краснухи , в. Гриппа , Эпидемический паротит , а также другие риновирусы, аденовирусы, парамиксовирусы, и т.д.);
• Фекально-оральный путь – зараженная пища, слюна или вода (норовирус и ротовирус («Кишечный грипп»);
• Половой путь, через кровь – половой контакт, переливания крови, общий шприц ( ВИЧ , Папилломавирусы, вирус Гепатитов А,B,C,D,E);
• Контакты кожи – Папилломавирусы (бородавки), Натуральной оспы (при инокуляции).

Вирусы растений:

• Вирусы Мозаик (напр. Табачной мозаики (Д. Ивановский));
• Вирусы Желтухи растений.

Значение вирусов

1) являются одними из главных патогенов человека;

2) поддерживают в природе стабильность популяций особей в экологическом отношении;

3) переносят гены одних биологических видов к другим;

4) размножаются внутри клеток хозяина;

5) используются для создания вакцин человеком.

Происхождение вирусов

Существует три основные гипотезы происхождения вирусов:

1) регрессивная гипотеза (вирусы когда-то были мелкими клетками, паразитирующими в более крупных клетках);

2) гипотеза клеточного происхождения (Некоторые вирусы могли появиться из фрагментов ДНК или РНК, которые «высвободились» из генома более крупного организма);

3) гипотеза коэволюции (Эта гипотеза предполагает, что вирусы возникли из сложных комплексов белков и нуклеиновых кислот в то же время, что и первые на Земле живые клетки, и зависят от клеточной жизни вот уже миллиарды лет.).

Надцарство Прокариоты

Прокариоты  – организмы, состоящие из прокариотических (безъядерных) клеток: бактериии и археи

Надцарство Прокариоты

Царство Бактерии

Бактерии – царство одноклеточных прокариотических (безъядерных) организмов, способных создавать колониальные формы. Наиболее древние – архебактерии .

К бактериям нельзя относить простейших и вирусов!

Размеры: 0,5-5 мкм (больше вирусов, но меньше простейших, растений и животных).

Появились: ок 2 млрд. лет назад.

Структуры бактерий:

• Клеточная стенка! ( её нет только у животных )

• Плазматическая мембрана (имеет складки, выполняющие роль митохондрий)

• Кольцевая ДНК (нуклеоид) , не окруженная ядерной оболочкой - НЕТ ЯДРА!
• Рибосомы - константа седиментации 70 S (у эукариот – 80 S)
• Включения (капельки) различных вещ-в;
• Жгутики (у некоторых – для перемещения)

Наука, изучающая бактерии, называется БАКТЕРИОЛОГИЕЙ

Классификация бактерий № 1 (по форме)

• кокки (шаровидные) - одиночные

• диплококки (собраны по два)

• стрептококки ( в виде цепочки)

• стафилококки (в виде виноградной грозди)

• сарцины (в виде плотных пачек)

• бациллы (палочковидные)

• извитые - вибрионы (в виде запятой)

• спириллы (один или несколько

правильных завитков)

Классификация бактерий № 2 (по Граму)

Грамотрицательные

- имеют две клеточные мембраны, между ними находится клеточная стенка;

- обычно не образуют спор;

- после промывания при окраске по Граму обесцвечиваются;

Грамположительные

- имеют однослойную клеточную мембрану;

- после промывания при окраске по Граму не обесцвечиваются;

- бОльшая часть —паразиты для человека;

- Стрептококки, стафилококки, бациллы.

Классификация бактерий № 3 (по способу дыхания)

Аэробные (в процессе дыхания используют кислород для окисления органических вещества)

Анаэробные (разлагают органические вещества без участия кислорода.

Пример: Clostridium botulinum (ботулина) – вызывает Ботулизм у человека

Классификация бактерий № 4 (по типу питания)

Гетеротрофы (Используют готовые органические вещества)

Автотрофы (сами создают питательные вещества в процессе ж/д)

Фотоавтотрофы (для питания используется энергия солнечного света)

Сапротрофы (бактерии гниения)

Паразиты (внутри других живых организмов)

Хемоавтотрофы

(для питания используется энергия CO 2 )

• нитрифицирующие;
• азотфиксирующие;
• железобактерии

- цианобактерии.

см. следующую страницу

- большинство.

Особенности бактерий:

1) Для перенесения неблагоприятных условий большинство бактерий образует спору ;

2) Клеточная стенка содержит пептидогликан муреин ;

3) Размножение: бинарное поперечное деление ( амитоз ),

почкование;

4) Т.к. у бактерий отсутствуют митохондрии , то в процессе энергетического обмена выделяется всего 2АТФ ;

Значение бактерий

• Азотфиксирующие бактерии вступают с некоторыми растениями ( бобовые ) в симбиоз , в результате которого помогают растению усваивать азот, а сами питаются органическими вещ-вами растения;
• Большинство бактерий – вызывают гниение ( сапротрофы ), при этом играя важную роль в круговороте веществ – разлагают сложные органические вещества до простых, легко усвояемых корнями растений;
• Фотосинтез (цианобактерии);
• Патогены - вызывают заболевания грибов, растений, животных и человека;
• Регулируют круговорот веществ в природе (нитрифицирующие и азотфиксирующие бактерии);
• Используются в пищевой и хозяйственной промышленности для получения кефира, йогурта, сыра, квашеной капусты, силосования корма и др., — за счет молочнокислого брожения.
• Используются в медицине для получения сывороток, вакцин (используются плазмиды ) и антибиотиков;
• Используются для обработки сточных вод (БОПС – биологическая очистка промышленных стоков);
• Хламидии – внутри клеточный паразит человека

Заболевания человека, вызываемые бактериями

Группа

Представитель

Диплококки

Менингококк

Заболевание

Гонококк

Менингит

Пневмококк

Гонорея

Стрептококки

Пневмония и др.

Streptococcus sp.

Стафилококки

Золотистый стафилококк

Скарлатина , менингит, пневмония, ангина , парадонтит и др.

Другие стафилококки

Бациллы

Стаф. инфекция

Кишечная палочка

Пневмония, менингит

Столбнячная палочка

Кишечные инфекции

Столбняк

Bacillus anthracis

Бацилла Лёффлера

Сибирская язва

Чумная палочка

Дифтерия

Туберкулёзная палочка

Вибрионы

Чума

Холерный вибрион

Туберкулёз

Спириллы [спирохеты - не идентичны по новой классификации]

Холера

Бледная трепонема (спирохета)

Borrelia recurrentis

Сифилис

Возвратный тиф

Типы питания клеток

Автотрофы

Гетеротрофы

Растения

Бактерии

животные

грибы

бактерии

Доказательства родства царств живой природы

Растения

Грибы

Животные

Общий план строения клетки

Принципиальное сходство процессов обмена веществ и энергии

Кодирование наследственной информации

Единство химического состава

Сходные процессы деления клеток

Характеристики прокариотической клетки:

1) нет ядра;

2) клеточная стенка из муреина;

3) наследственный материал в виде нуклеоида, состоящий из кольцевой ДНК;

4) могут иметь дополнительные кольцевые ДНК – плазмиды;

5) наличие рибосом 70s;

6) отсутствие мембранных органоидов;

7) отсутствует движение цитоплазмы;

8) бинарное деление (амитоз, митоз и мейоз отсутствуют);

9) транскрипция и трансляция не разделены во времени и пространстве;

10) окислительное фосфорилирование (синтез АТФ) происходит на мезосомах – складках (впячиваниях) наружной мембраны (аналог мембранных органоидов эукариотов);

11) фотосинтез у фотосинтезирующих прокариот происходит на внутренней поверхности клеточной мембраны, где располагаются бактериохлорофиллы;

12) некоторые способны фиксировать азот из воздуха

Надцарство Прокариоты

Надцарство Эукариоты

Эукариоты – организмы, состоящие из эукариотических (ядерных) клеток: грибы, растения, животные

Характеристики эукариотической клетки:

1) есть ядро;

2) наследственный материал в ядре в виде линейных ДНК, находящихся в комплексе с белками-гистонами, образующие вместе дезоксинуклеопротеин (хроматин);

3) рибосомы 80s;

4) наличие мембранных органоидов (ЭПС, АГ, лизосом, пероксисом, вакуолей, митохондрий, пластид и др.);

5) подвижная цитоплазма;

6) клеточная стенка из целлюлозы (растительная клетка), хитина (грибная клетка) или отсутствует (животная клетка);

7) окислительное фосфорилирование (синтез АТФ) на складках внутренней мембраны митохондрий;

8) фотосинтез (растительная клетка) происходит в хлоропластах;

9) транскрипция происходит в ядре, трансляция – в цитоплазме;

10) деление с помощью амитоза, митоза или мейоза;

11) не способны к фиксации азота из воздуха

История исследований

Генрих Антон де Бари ботаник и микробиолог, считается основателем  

микологии. Он создал близкую к современной классификацию грибов и описал механизмы их размножения . Бари доказал, что лишайники состоят из клеток грибов и водорослей.

(1831 – 1888)

Признаки животной

клетки:

1) эукариотическая клетка;

2) отсутствует клеточная стенка;

3) на наружной поверхности клеточной мембраны имеется гликокаликс, образованный олигосахаридами;

4) в наружной клеточной мембране присутствует холестерин;

5) мембранные органоиды: ЭПС, аппарат Гольджи, митохондрии, лизосомы, пероксисомы;

6) немембранные органоиды: рибосомы, клеточный центр (центриоли), микротрубочки, микрофиламенты;

7) отсутствуют пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты), отсутствуют крупные центральные вакуоли;

8) запасной полисахарид – гликоген

Признаки грибной клетки:

1) эукариотическая клетка;

2) клеточная стенка из хитина;

3) мембранные органоиды: ЭПС, аппарат Гольджи, митохондрии, вакуоли;

4) немембранные органоиды: рибосомы, клеточный центр (центриоли), микротрубочки, микрофиламенты;

5) отсутствуют пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты), отсутствуют лизосомы;

6) запасной полисахарид – гликоген

Царство Грибы

- эукариотические организмы, объединяющие в себе признаки растительных и животных организмов.

Около 1,5 млн. видов грибов.

Признаки растений

Признаки грибов

1) Растут в течение всей жизни

Признаки животных

1) Растут в течение всей жизни

2) Ведут неподвижный образ жизни

2) Ведут неподвижный образ жизни

1) Растут ограниченное время

3) Клеточная стенка содержит целлюлозу

4) Большинство питается автотрофно (фотосинтез), за исключением некоторых хищных

3) Большинство грибов содержат хитин в клеточной стенке (прим. – оомицеты содержат целлюлозу )

2) Большинство подвижны

4) Большинство питаются гетеротрофно (в т.ч. сапротрофно)

3) Клеточная стенка содержит гликокаликс

5) Запасное питательное вещество - крахмал

4) Большинство питаются гетеротрофно (некоторые сапротрофно)

5) Запасное питательное вещество - гликоген

6) В продуктах обмена не содержат мочевину

6) В продуктах обмена содержат мочевину

5) Запасное питательное вещество - гликоген

6) В продуктах обмена содержат мочевину

Характеристика грибов

• Растут в течение всей жизни ;

• Тело состоит из плотных длинных нитей – гифов ;
• Гифы гриба образуют плодовое тело – мицелий , полностью погруженный в субстрат;
• Размножение: вегетативное ( частями мицелия или отдельными клетками, как у дрожжей ), бесполое (при помощи спор ) и половое ( слияние гамет );
• Питание – гетеротрофное – готовыми питательными веществами, в т.ч. сапротрофно (редуценты);
• Запасное питательное вещество – гликоген ;
• Шляпочные грибы образуют с корнями деревьев симбиотическое образование – микоризу (грибокорень). При этом дерево питает гриб органическими веществами, а гриб помогает усваивать дереву неорганические вещества, витамины, гормоны. Исключение: шапминьоны , опята , вёшенки, навозники, дождевики и т.д. – не образуют микоризы.

• Трутовик – гриб-паразит, питающийся за счет дерева.

Наука, изучающая грибы, называется МИКОЛОГИЕЙ, или ФУНГОЛОГИЕЙ

Строение клетки гриба

• Имеются Митохондрии;
• Ломасома - губковидная структура, связанная с клеточной оболочкой, ограниченная плазменной мембраной, встречающаяся в гифах грибов
• Имеется ядро и ядрышко;
• Имеются рибосомы;
• Имеется клеточная стенка и плазмалемма (клеточная мембрана);
• Имеется ЭПС (эндоплазматический ретикулум)
• Имеются поры;
• Имеются включения;

• Аппарата Гольджи нет!
• Лизосом нет!
• Клеточного центра нет!

Упрощенная классификация грибов

Плесневые грибы

• мукор ;

• аспергилл ;

• пеницилл .

Шляпочные грибы

Трубчатые

• белый гриб (боровик);
• красноголовик (подосиновик);
• обабок (подберёзовик);
• моховик;
• и т.д.

Пластинчатые

• шампиньон;
• груздь;
• сыроежка;
• волнушка;
• лисички;
• мухомор;
• большинство поганок.

Упрощенная классификация грибов

Дрожжевые грибы

Паразиты

(дрожжи)

• Трутовик (чага);

• Кандида;

• Спорынья;

• Головня

• Ржавчина

Строение шляпочного гриба (аскомицеты и базидиомицеты)

Вегетативное тело

Представлено мицелием

Благодаря мицелию гриб размножается вегетативно (частями тела)

Плодовое тело

Представлено шляпкой и ножкой.

На нижней стороне шляпки расположен гименофор со спорами.

Благодаря спорам гриб размножается бесполым путём

Гименофор

Общая характеристика грибов

Черты сходства

С растениями

С животными

1) Неподвижны

1) Гетеротрофы

2) Растут в течение всей жизни

2) Отсутствие пластид и фотосинтезирующих пигментов

3) Питание путём всасывания

3) Клеточная стенка содержит хитин , у некоторых - целлюлозу

(осмотрофный тип питания)

4) Запасное вещество – гликоген

4) Имеют клеточную стенку

5) Размножаются спорами

5) Один из продуктов обмена веществ - мочевина

6) Возможность синтезировать витамины

Особенности жизнедеятельности грибов

Способ питания

Гетеротрофы

(питаются готовыми органическими веществами)

Хищники

убивают жертву, а затем съедают её

Сапрофиты

Симбионты

  Питаются органическим веществом отмерших организмов

Паразиты

Органические вещества получают в результате симбиоза с другими организмами

Питаются органическими веществами живых организмов

Симбиозы

Микориза (грибокорень)

Явление микоризы было описано в 1879—1881 годах Ф. М. Каменским . Термин «микориза» ввёл в 1885 году Альберт Бернхард Франк.

Лишайник

(симбиоз гриба и водоросли)

Хищные грибы

Среди грибов существуют хищники, образующие в почве клейкие петли, в которых запутываются мелкие черви-нематоды. Разрастаясь грибница проникает в тело червя, высасывая из него содержимое.

Значение грибов

• Участвуют в круговороте веществ, являясь редуцентами – вызывают гниение, порчу продуктов (плесневые грибы);
• В результате способствования на ряду с бактериями гниению – участвуют в почвообразовании, позволяя почве накапливать гумус – органическое питательное вещество почвы.
• Используются для получения лекарств (например, первый антибиотик «пенициллин» был получен из плесневого гриба пеницилла);
• Образуют симбиотические связи с корнями деревьев (микориза), помогая дереву полноценно развиваться;
• Употребляются животными и человеком в пищу;
• Дрожжевые грибы используются в хлебопечении, в производстве чайного гриба, кефира (кефирный грибок), виноделии, промышленном производстве спирта и т.д.;
• Некоторые грибы являются паразитами:

А) трутовик (чага) – паразитирует на деревьях;

Б) Грибковые заболевания у растений ( спорынья, головня, ржавчинные грибы («ржавчина») ), животных и человека ( стригущий лишай , микозы, молочница (кандидоз)).

Лишайники

Представляют собой симбиотические сочетания грибов (микобионт) и микроскопических зеленых водорослей и/или цианобактерий (фотобионт, или фикобионт). Лишайник представлен слоевищем (таллом). Водоросль доставляет грибу органические вещества за счет фотосинтеза, гриб доставляет неорганические вещества. Водоросль лишайника может существовать отдельно от гриба, т.к. способна к фотосинтезу. Гриб в лишайнике существовать без водоросли не может.

1) Зелёные водоросли (или циано-

бактерии); 2) Грибы (микобионт).

Наука, изучающая лишайники, называется ЛИХЕНОЛОГИЕЙ

Классификация лишайников

Листоватые

Накипные

Кустистые

Имеют вид пластин разной формы и размера, они более или менее плотно прикрепляются к субстрату при помощи выростов нижнего коркового слоя.

У наиболее сложных с точки зрения морфологии кустистых лишайников таллом образует множество округлых или плоских веточек. Такие лишайники могут расти как на земле, так и свисать с деревьев, древесных остатков, скал.

Таллом таких лишайников представляет собой корочку («накипь»), его нижняя поверхность плотно срастается с субстратом и не отделяется без значительных повреждений. 

Значение лишайников

• Почвообразование. Участвуют в образовании первичной сукцессии;
• Корм для диких животных (90% рациона северного оленя);
• Корм для домашнего скота («ягель»);
• Индикаторы чистого воздуха (напр. бриория);
• В народной медицине;
• Палеонтология (для определения возраста горных пород);
• Промышленность (красители – «лакмус»);
• Парфюмерия (получают душистые вещества).

Сходство грибов

С растениями

С животными

Способ питания - гетеротрофы

Клеточная стенка - хитин

Не способны к активному движению

Гликоген – запасное вещество

Рост неограниченный

Признаки растительной клетки:

1) эукариотическая клетка;

2) клеточная стенка из целлюлозы;

3) мембранные органоиды: ЭПС, аппарат Гольджи, пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты), митохондрии, центральные вакуоли;

4) немембранные органоиды: рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты;

5) отсутствуют лизосомы, отсутствует клеточных центр (центриоли) у большинства растений (есть у низших растений);

6) запасной полисахарид – крахмал

Признак

Образ жизни

Грибы

Животные

Неподвижный, прикрепленный

Тип роста

Подвижный

Тип питания

Растения

Неограниченный верхушечный

Гетеротрофный

Неподвижный, прикрепленный

Ограниченный

Размножение при помощи спор

Неограниченный верхушечный

Осмотрофный

Особенности обмена

Фотоавтотрофный, осмотрофный

Фаготрофный

Есть

Преобладают реакции энергетического обмена

Конечный продукт азотистого обмена

Нет

Запасной углевод

Есть

Мочевина

Преобладают реакции пластического обмена

Гликоген

Способность к синтезу витаминов

Аминокислоты

Есть

Крахмал

Нет

Есть

Признак

Ткани

Грибы

Отсутствуют

Надмембранный комплекс

Животные

Клет. стенка

Растения

Как правило, имеются

Хитиновая

Гликокаликс

Деление клетки

Наличие хитина

Клет. стенка

Путем образования перегородки

Имеется/встречается

Образование АТФ

Целлюлозная

Путем образования перетяжки

В митохондриях

Ядро

Путем образования перегородки

Несколько

Пластиды

Отсутствует

Отсутствуют

Центриоли

В митохондриях и пластидах

Как правило, одно

Лизосомы

Нет

Есть

Вакуоли

Есть

Есть

Только у воорослей

Постоянная, до 95% объема, производное ЭПС

Нет

Временные, до 5% объема, производное КГ

Постоянная, до 95% объема, производное ЭПС