Царства живой природы Домены Archaea Bacteria Eukarya

Царства живой природы

Домены: Archaea, Bacteria, Eukarya

Все прокариоты делят на четыре группы по признаку строения наружных покровов клетки: 1) грамположительные (Firmicutes) 2) грамотрицательные (Gracilicutes), 3) микоплазмы (Mollicutes), лишенные регидных клеточных стенок, 4) архебактерии. Три первые группы объединяются как эубактерии (Eubacteria), археи представляют собой обособленную группу организмов (Archaebacteria).

Домен: Archaea Архебактерии (археи) —основанием для выделения этих организмов в отдельный домен (Archaea) послужили результаты анализа первичной структуры р. РНК, по которым архебактерии отличаются от всех других прокариот. Это открытие было сделано в 1977 г. группой ученых из США во главе с К. Везе.

Некоторые отличительные черты архей: Отсутствие мурамовой кислоты в клеточной стенке Не ригидная клеточная стенка (кроме 2 родов метаногенов) Наличие монослойной мембраны, образуемой тетраэфирами (у термофилов) Жгутики не содержат флагеллина Термоустойчивые белки и ферменты Экстремальные места обитания Среди домена архей выделяют 4 царства: Euryarchaeota (метаногены, галофилы и др. ) Crenarchaeota (преимущественно гипертермофилы) Korarchaeota (не культивируемые формы) Nanoarchaeota (на поверхности клеток)

Архебактерии удобно разделить на три физиологические группы: 1) метанобразующих, 2) экстремальных галофилов, 3) экстремальных термофилов. Метаногены. Основным путем образования метана является окисление молекулярного водорода углекислотой — «карбонатное дыхание» 4 Н 2 + СО 2 СН 4 + 2 Н 2 О. В некоторых случаях могут быть использованы соли муравьиной и уксусной кислот, метиловый спирт и метиламины. Метаногены относятся к строгим анаэробам и быстро погибают при контакте с воздухом. Морфологически метаногены достаточно разнообразны: среди них есть палочки Methanobacterium, кокки Methanococcus и др.

Экстремальные галофилы представлены небольшой группой архебактерий (галобактерий), развивающихся в рассолах при содержании Nа. Сl не менее 10%. К ним относятся палочковидные (Halobacterium) и кокковидные (Halococcus) формы. Экстремальные термофилы представляют собой обитателей гидротерм (гейзеров) и наиболее тесно связаны с эндогенными процессами в геосфере. Представитель кренархеот Sulfolobus acidocaldarius растет при температуре до 121 °С и при р. Н 1. Он использует энергию окисления элементарной серы молекулярным кислородом: 2 S + О 2 + 2 Н 2 О 2 Н 2 SО 4.

Домен: Bacteria В схеме филогенетического древа прокариот большинство таксонов бактерий входит в группировки цианобактерий, протеобактерий (большинство грамотрицательных бактерий) и грамположительных бактерий. Самостоятельное положение занимают ветви спирохет и цитофаг, а также микоплазмы.

Cyanobacteria — это группа оксигенных фотосинтетических бактерий, составляющих группу первичных продуцентов как в наземных, так и в водных экосистемах. Они осуществляют фотосинтез с выделением кислорода.

По строению клетки цианобактерии — типичные прокариоты с фотосинтетическими мембранами. В них располагается хлорофилл а, как у зеленых растений, но отсутствует хлорофилл b. В качестве дополнительных пигментов цианобактерий имеют фикобилины. Многие цианобактерии способны к азотфиксации, особенно при недостатке кислорода. В аэробных условиях азотфиксация осуществляется в гетероцистах. Филогенетически цианобактерии составляют отдельную ветвь 16 S р. РНК древа, в которую также входят хлоропласты эукариот.

Протеобактерии Proteobacteria — представляет собой наиболее обширную группу грамотрицательных бактерий. Альфа-подкласс включает группу пурпурных несерных бактерий, почкующихся и простекобактерий, ризобий и агробактерий. Среди органотрофов этого подкласса относительно много организмов, связанных с высшими растениями.

В бета-подкласс входят «газотрофы» , например метанотрофы и нитрификаторы, составляющие естественную группу по особому строению клетки с мощным мембранным аппаратом и обменом, основанным на окислении газов анаэробного происхождения.

Гамма-подкласс включает группы факультативных анаэробных бродильщиков (энтеробактерий и вибрионов), типичных аэробных окислителей (псевдомонад), а также бесцветные серобактерии, серные пурпурные бактерии.

Дельта-подкласс объединяет функционально крайне различные группы сульфатредуцирующих бактерий, бделловибрионов, миксобактерий, занимающих противоположные позиции в трофической системе.

Спирохеты Эти организмы представляют уникальную группу бактерий, обладающих особым механизмом подвижности и формой. Клетка имеет вид длинной гибкой подвижной спирали, способной сворачиваться и развертываться. Тонкие (0, 10, 6 мкм) и длинные (до 500 мкм) клетки передвигаются винтообразно благодаря сократительной деятельности осевой нити клетки.

Цитофаги представляют собой тонкие заостренные с двух концов палочки, размножающиеся образованием длинных перетяжек. Цитофаги — наиболее активные разлагатели целлюлозы в почве в аэробных условиях. Они способны также гидролизовать и другие полисахариды, например, хитин.

Грамположительные бактерии (Firmicutes) объединяют все прокариоты с эндогенными спорами и актиномицеты. Характерны следующие признаки: 1) наличие ригидной клеточной стенки; 2) движение, если оно есть, всегда осуществляется за счет жгутиков.

Актиномицеты - своеобразная группа бактерий, многим из которых свойственна способность к формированию мицелия (как у грибов). Размножаются актиномицеты фрагментами мицелия и спорами, которые образуются на воздушном и/или субстратном мицелии.

Споры могут быть одиночными или собранными в цепочки разной формы и длины. Спороносцы бывают прямыми или спиральными.

Актиномицеты составляют порядок Actinomycetales, включающий более 100 родов и входящий в класс Асtinobacteria. Наиболее многочисленным является род Streptomyces (сотни видов). Основная экологическая роль актиномицетов — синтез гидролитических ферментов и участие в разложении целлюлозы, хитина, лигнина и гумусоподобных соединений. Представители рода Frankia образуют симбиотические азотфиксирующие ассоциации с растениями – облепихи и ольхи.

Актиномицеты являются продуцентами примерно половины всех известных антибиотиков. Некоторые представители — патогены человека, животных и растений (актиномикозы).

Микоплазмы (Mollicutes - мягкокожие) — очень мелкие прокариоты, полностью лишенными ригидных клеточных стенок. Клетки ограничены только цитоплазматической мембраной. Микоплазмы — имеют сложные пищевые потребности, что затрудняет их культивирование на искусственных средах. Размножаются неправильным делением, в связи с этим в культуре наблюдаются клетки разной формы и размеров. Микоплазмы способны образовывать также мелкие клетки, которые нельзя увидеть в световой микроскоп (менее 0, 2 мкм). Они фильтруются через бактериальные фильтры.

Вирусы

Вирусы Главными структурными элементами вирусов являются: молекула ДНК или РНК и белковая оболочка капсид. В таком виде вирус существует вне клеток и называется вирион или нуклеокапсид. Самые мелкие, из известных сейчас вирусов, не имееют капсида и называются вироидами. Они представляют собой молекулу РНК, замкнутую в кольцо и содержащую около 360 нуклеотидов.

Знаком (+) обозначают цепь РНК, которая при проникновении в клетку выполняет функцию матрицы для синтеза ДНК, например, ретровирусы. Процесс синтеза ДНК на молекуле РНК называется обратной транскрипцией, которая происходит при участии особого фермента — обратной транскриптазы. Ген этого фермента поступает в клетку вместе с вирусной РНК. Таким образом, у РНК-содержащих вирусов может осуществляться следующая последовательность процессов: +РНК ДНК и. РНК белок. Знаком (-) обозначают цепи вирусной РНК, которые, попадая внутрь клетки, служат матрицами для синтеза вирусных белков.

Средства борьбы с вирусной инфекцией. Антивирусные вакцины, действующие по принципу активации иммунной системы человека против вирусных белковых молекул, входящих в состав капсида. Интерферон - связывается с мембранными рецепторами клеток и побуждает их синтезировать внутриклеточные белки, которые способны разрушать вирусные и. РНК. Ремантадин, амантадин - препятствуют выходу вирусной нуклеиновой кислоты из белковой оболочки проникновении вируса в клетки или нарушают начало транскрипции и образование и. РНК.

Ацикловир - в момент синтеза вирусной ДНК ацикловир заменяет cобой гуаниновый нуклеотид в последовательности ДНК. В результате такого замещения синтез ДНК обрывается, вирусные ДНК и сами вирусы не формируются. В настоящее время для всех четырех нуклеотидов уже обнаружены аналоги, которые в той или иной степени блокируют синтез вирусных ДНК — азидотимидин (для тимидиновых нуклеотидов), дидезоксицитидин (для цитидинового нуклеотида), видарабин (для аденинового нуклеотида).