Лекція 1. Вступ 1. Зміст і завдання систематики

Лекція 1. Вступ 1. Зміст і завдання систематики 2.Основні таксономічні категорії 3.Фенотипічний розподіл органічного світу 4. Походження евкаріотичних організмів

Література 1.Костіков І.Ю., Джаган В.В., Бойко О.А.Ботаніка. Водорості та гриби. Навчальний посібник.-К.:Арістей,2006.- 476 с. 2.Гарибова Л.В., Лекомцева С.К. Основы микологии. Морфология и систематика грибов и грибоподобных организмов.- М.: Просвещение, 2005. 3.Курс низших растений / Под ред М.В.Горленко.- М.: Высшая школа, 1981.- 520 с. 4. Жизнь растений. Т.2. Грибы / под. Ред. М.В.Горленко.-М.: Просвещение, 1976.- 479 с. 5. Жизнь растений. Т.3. Водорости, лишайники / под. Ред. М.М.Гоплербаха.-М.: Просвещение, 1977.- 488 с. 6. Мюллер Э., Леффлер В., Микология.- М.: Мир, 1995. _- 343 с.

Основні таксономічні категорії

ПОДІЛ ЗА ТИПОМ ЖИВЛЕННЯ АВТОТРОФИ : - хемоавтотрофи – отримують енергію за рахунок окислення субстратів – сірководню, двовалентного заліза, органічних речовин фотоавтотрофи – уловлюють енергію світла ГЕТЕРОТРОФИ : Осмотрофи – поглинають розчинені речовини всією поверхнею тіла; Фаготрофи – поглинають тверді речовини шляхом фагоцитозу

Фенотипічний поділ органічного світу Надцарство прокаріоти – Procaryota – містять лише один геном у нуклеоїді Надцарство евкаріоти – Eucaryota – можема мати 2,3,4 неспоріднені геномиЄ є полігеномними

Особливості Прокаріот не мають морфологічно оформленого ядра; ДНК не має хромосомної організації і не повязані з білками-гістонами; гени організовані у групи, які називають оперонами; ДНК прикріплюється до плазмалеми; Поділ ДНК відбувається за рахунок плазмалеми; Рибосоми менші за розмірами та легші; Не здатні до фаго- та піноцитозу; Не мають мітохондрій, пластид, ендоплазматичної сітки, комплексу Гольджі, лізосом, пероксисом; Відсутні органели, побудовані з мікротрубочок- джгутиків, бахальних тіл джгутиків, клітинного центру з центріолями, джгутикових коренів, веретена поділу; Відсутній мітоз, мейох, статевий процес Обмін генетичною інформацією здійснюється шляхом трансформацій та конюгацій - парасексуально

Систематична структура надцарства Прокаріоти Царство Архебактерії - Archaebacteria Царство справжні бактерії – Eubacteria Mollicutes - мікоплазми Gracilicutes – грам-позитивні бактерії Firmacutes – грам-негативні бактерії Cyanophyta – синьо-зелені водорості

Прокаріоти Евкаріоти Дискокристати Евбактерії Архебактерії Гіпохондріати Деякі найпростіші Euglenophyta Кінетопластиди Acrasiomycota Тубулокристати Платикристати Амебо-флагеляти Страменопіли Альвеоляти Інфузорії Dinophyta Апікомплекси Амебоїдні найпростіші Chlorarachniopyta Myxomycota Деякі найпростіші Oomycota Haptophyta Cryptophyta Rhodophyta Chlorophyta Вищі рослини Рослини Тварини Chytridiomycota Zygomycota Ascomycota Basidiomycota Plasmodiophoromycota Деякі найпростіші Багатоклітинні тварини гриби Справжні Cyanophyta Raphidophyta Chrysophyta Glaucocystophyta Eustigmatophyta Xanthophyta Phaeophyta Bacillariophyta Dictyochophyta

Каротини (α-, β-, γ-, ε-каротин) Хлорофіли (а, b, c) специфічні ксантофіли Біохімічні ознаки відділів водоростей 2. Продукти асиміляції: Склад пігментів: Фікобіліни (фікоцианін, аллофікоцианін, фікоеритрин) Каротиноїди: Ксантофіли: лютеінового ряду діатоксантинового ряду α - 1,4 – глюкани (глікоген, крохмаль, крохмаль синьозелених водоростей, багрянковий крохмаль) β- 1,3 – глюкани (хризоламінарин, ламінарин, парамілон)

внутрішні білкові (пелікула, перипласт, амфієсма, перипласт- або амфієсма-подібні) Цитологічні ознаки відділів водоростей 1. Клітинні покриви: зовнішні полісахаридні (целюлозно-пектинові оболонки, зі специфічними речовинами (муреін, альгінати, фікоколоїди) або без них зовнішні мінеральні та органо-мінеральні (панцири, зовнішні скелети) 2. Ядерний апарат прокаріотичний еукаріотичний (типовий чи нетиповий) 3. Будова джгутикових стадій (при їх наявності) (кількість та відносна довжина джгутиків, розташування, структура поверхні, перехідної зони, кореневої системи) 4. Будова мітохондрій (при їх наявності) за типами крист (дископодібні, трубчасті, пластинчасті) 5. Фотосинтетичний апарат (тип та особливості) прокаріотичний еукаріотичний (пластида): первинно-симбіотичний хлоропласт, родопласт, цианопласт вторинно-симбіотичний хлоропласт чи родопласт

Типи морфологічних структур тіла водоростей 1. Одноклітинні: 2. Багатоклітинні: 3. Неклітинні: Монадний Гемімонадний (пальмелоїдний, капсальний) Кокоїдний Нитчастий (трихальний) Різнонитчастий (гетеротрихальний) Тканинний (паренхіматозний) Сифональний Сифонокладальний

Відділ 1. Cyanophyta - синьозелені водорості Прокаріотичні фотоавтотрофні рослини Microcystis Oscillatoria Nostoc

Euglena Пелікула Відділ 2. Euglenophyta - евгленофітові водорості Евкаріотичні первинно-гетеротрофні, фотоавтотрофні та вторинно- гетеротрофні дискокристати, що мають клітинний покрив, представлений пелікулою. Фотоавтотрофні представники мають вторинно симбіотичні пластиди хлорофітного типу.

8. Xanthophyta - жовтозелені водорості Евкаріотичні фотоавтотрофні тубулокристати, у яких клітини вкриті пектиновою або целюлозно-пектиновою оболонкою. Пластиди вторинно симбіотичні, родофітного типу. Джгутикові стадії мають ретронеми. Продукт асиміляції - хризоламінарин. Характерна особливість - відсутність жовтого ксантофілу фукоксантину Botrydiopsis Characiopsis Tribonema

Відділ Xanthophyta - жовтозелені водорості Vaucheria Антеридій Оогоній Сифональний талом з оогоніями та антеридіями Botrydium

9. Phaeophyta - бурі водорості Евкаріотичні фотоавтотрофні тубулокристати, у яких клітини вкриті целюлозно-пектиновою оболонкою з альгінатами. Пластиди вторинно симбіотичні, родофітного типу. Джгутикові стадії з ретронемами. Продукт асиміляції - ламінарин. Характерна особливість - виключно багатоклітинна будова таломів Laminaria Fucus

Порядок Laminariales: Laminaria: А - поперечний зріз пластини (1 - меристодерма, 2 - кора, 3 - проміжна тканина, 4 - серцевина); Б - сорус зооспорангіїв на поверхні меристодерми (5 - зооспорангій, 6 - захисні видовжені клітини - парафізи); В - схема життєвого циклу

Fucus. 1 - зовнішній вигляд талому (а - центральне ребро, б - повітряний міхур, в - рецептакул зі скафідіями); 2 - жіночій скафідій з оогоніями; 3 - оогоній з вісьма яйцеклітинами; 4 - вихід яйцеклітин з оогонію; 5 - чоловічий скафідій з антеридіальними нитками; 6 - антеридіальна нитка з антеридіями; 7 - проросток; 8 - верхівка талому (г - апікальна клітина)

10. Bacillariophyta - діатомові водорості Евкаріотичні фотоавтотрофні тубулокристати, у яких клітини вкриті кремнеземовим панциром. Пластиди вторинно симбіотичні, родофітного типу. Монадні стадії нерухомі, джгутики мають ретронеми. Продукт асиміляції - хризоламінарин. Характерна особливість - виключно одноклітинна будова таломів Caloneis Rhopalodia Hantzschia (кремнеземовий панцир)

Вигляд зі стулки Вигляд з пояска Клас Centrophyceae - Центричні (рід Melosira)

Клас Fragilariophyceae – безшовні (рід Fragilaria) Клас Bacillariophyceae – шовні Порядок Naviculales - щілиношовні Gyrosigma Navicula Gomphonema Cymbella

Клас Bacillariophyceae – шовні Порядок Surirellales - каналошовні Nitzschia Cymatopleura Surirella

15. Rhodophyta - червоні водорості Евкаріотичні фотоавтотрофні платикристати, клітини яких вкриті целюлозно-пектиновою оболонкою з фікоколоїдами. Пластиди первинно симбіотичні, родофітного типу (родопласти), з поодинокими тилакодами. Продукт асиміляції - багрянковий крохмаль, що відкладається у цитоплазмі. Специфічна ознака - повна відсутність джгутикових стадій Ceramium Corallina Porphyra

Porphyridium Bangiophyceae Compsopogon Porphyridiales Compsopogonales

Bangiophyceae Bangia Bangiales Porphyra

Florideophyceae Nemaliales Batrachospermum 6 7

Будова концептакулу з карпогонами (а) та послідовні стадії розвитку карпоспорофіту представників Corallinales (б-ж): 1 - карпогон з трихогіною; 2 - ообластемна клітина; 3 - ауксилярна клітина; 4 - гетерокаріонтична клітина злиття, що утворилась внаслідок плазмагамії ауксилярних клітин; 5 - гонімобласт; 6 - карпоспора. Florideophyceae Cryptonemiales Corallina Lithothamnion 3

Florideophyceae Ahnfeltia Ahnfeltiales Послідовні стадії розвитку карпоспорофіту представників Gigartinales. 1 - карпогон з трихогіною; 2 - ініціальна клітина карпогоніальної гілки; 3 - вегетативна клітина карпогоніальної гілки; 4 - гетерокаріонтична клітина злиття; 5 - гонімобласт; 6 - карпоспора Phyllophora - основне джерело агароїду в Україні Gigartinales 1 4

Florideophyceae Послідовні стадії розвитку карпоспорофіту Rhodymenia: а - прокарпій; б - плазмагамія між клітинами карпогоніальної гілки; в - утворення клітини злиття; г - цистокарпій. 1 - карпогон з трихогіною; 2 - базальна клітина карпогоніальної гілки; 3 - ініціальна клітина; 4 - ауксилярна клітина; 5 - гетерокаріонтична клітина злиття; 6 - клітини асиміляторного шару цистокарпію; 7 - клітини торфічного шару цистокарпію; 8 - гонімобласт; 9 - карпоспора Rhodymenia Rhodymeniales 4

Ceramiales Florideophyceae Послідовні стадії розвитку карпоспорофіту Polysiphonia: а - прокарпій; б - г - послідовні стадії утворення гетерокаріонтичної клітини злиття; д - початкова стадія утворення гонімобластів та покриву цистокарпію; е - цистокарпій. 1 - карпогон з трихогіною; 2 - базальна клітина карпогоніальної гілки; 3 - ауксилярна клітина; 4 - ініціальна клітина; 5 - асиміляторний та трофічний шари цистокарпію; 6 - гетерокаріонтична клітина злиття; 7 - гонімобласти; 8 - карпоспора Polysiphonia

Florideophyceae Ceramiales Ceramium 4

Florideophyceae Callithamnion Ceramiales

16. Chlorophyta - зелені водорості Евкаріотичні фотоавтотрофні платикристати, вкриті плазмалемою або клітинною оболонкою. Пластиди первинно симбіотичні, хлорофітного типу (хлоропласти). Продукт асиміляції - крохмаль, що відкладається у хлоропласті Oedogonium Cosmarium Pandorina

Chlorophyta Хлорофіли: а+b (у примітивних празинфіцієвих може бути також а+с) Ксантофіли: як у вищих рослин - ксантофіли лютеїнового ряду (лютеїн, віолаксантин, зеаксантин, неоксантин, антераксантин) специфічні ксантофіли – як виняток (сифонеін, сифоноксантин). Каротини: всіх типів (є каротиновий цикл) Фікобілінові пігменти: відсутні Основний продукт асиміляції - полісахарид крохмаль (альфа -1,4 глюкан), відкладається тільки у хлоропластах, часто – навколо піреноїда Пігменти: У морських сифональних зелених водоростей – полісахарид інулін

Chlorophyceae Мітоз закритий, коренева система джгутиків хрестоподібна (формула коренів - 4-2-4-2), орієнтація базальних тіл за схемою 1-7 або 12-6, здатні до гіперсинтезу вторинних каротиноїдів Поділ на порядки – переважно за типами морфологічної структури тіла та типом цитоскелету Volvocales монадні Chlorococcales кокоїдні, орієнтація 1-7 (Chlorococcum) Sphaeropleales сифонокладальні ниткоподібні, орієнтація 12-6 Scenedesmales кокоїдні, орієнтація 12-6 Chaetophorales нитчасті та гетеротрихальні, орієнтація 1-7 (Dunaliella, Chlamydomonas, Haematococcus, Pandorina, Volvox) (Scenedesmus, Hydrodictyon, Pediastrum) (Stigeoclonium, Chaetophora, Draparnaldia) (Sphaeroplea) Microsporales нитчасті, орієнтація 12-6, H-оболонки (Microspora) Oedogoniales нитчасті та гетеротрихальні, стефаноконтні, з ковпачками (Oedogonium, Bulbochaete)

Volvocales (одноклітинні представники) Dunaliella Chlamydomonas Haematococcus Апікальна частина монадних клітин

Volvocales (ценобіальні представники) партеногонідій Pandorina Volvox

Будова та схема розвитку Volvox: А - ценобій з партеногонідіями, Б - ценобій з дочірніми ценобіями, В - вегетативні клітини, Г - зигота, Д - схема розвитку дочірнього ценобію (1 - клітина партеногонідію, 2-5 - стадії поділу партеногонідію, 6 - ембріональний ценобій з первинною порожниною, 7 - вивертання ценобію, 8-10 - розвиток дочірнього ценобію з вторинною порожниною), утворення сперматозоїдів (11-14), яйцеклітина (15), статевий процес (16) та зигота (17) Volvocales

Chlorococcales Chlorococcum зигота зооспори вегетативна клітина

Chaetophorales Деякі представники Chaetophorales: 1, 2 - Uronema (1 - вегетативна нитка, 2 - вихід зооспор із спорангія); 3 - 7 - Stigeoclonium (3 - фрагмент висхідної частини талому, 4 - зооспора, 5-7 - стадії проростання зооспори); 8, 9 - Chaetophora (8 - зовнішній вигляд талому, 9 - фрагмент талому з хетами); 10, 11 - Draparnaldia (10 - сланкі, опірні, асиміляторні нитки та хети, 11 - фрагмент висхідної частини з опірними та асимілятроними нитками)

Chaetophorales Draparnaldia Chaetophora Stigeoclonium

Scenedesmales Hydrodictyon Pediastrum Scenedesmus

Oedogoniales Bulbochaete Oedogonium

Trebouxiophyceae Мітоз напіввідкритий, коренева система джгутиків хрестоподібна (формула коренів - 4-2-4-2), орієнтація базальних тіл за схемою 11-5, не здатні до гіперсинтезу вторинних каротиноїдів. Майже виключно наземні – грунтові, аерофітні, фікобіонти лишайників Chlorella Desmococcus Trebouxia

Ulotrichales 6 - гаметоспорофіт; 7 - утворення гамет; 8 - послідовні стадії копуляції гамет; 9 - зигота; 10 - спорофіт, стадія Codiolum; 11 - утворення зооспор спорофітом; 12 - зооспора спорофтіу; 13 - утворення зооспор гаметоспорофітом; 14 - зооспора гаметоспорофіту); В - Spongomorpha (16 - фрагмент талому гаметофіту; 17 - гачкоподібна бічна гілка - цироїд; 18 - клітина; 19 - багатоядерний спорофіт "Chlorochytrium" Ulothrix

Ulvales Enteromorpha Ulva

Cladophorales Rhizoclonium Cladophora

Trentepohliales Trentepohlia: 1 - таломи, 2 - гаметангії, 3 - гамети, 4 - зооспорангій, 5 - зооспора

Dasycladales Схема вегетативної гібридизації Acetabularia: позбавлену ядра ділянку "стебла" A.mediterranea (4, біла) прищеплювали на ділянку ризоїдальної системи з ядром A.wettsteinii (6, пунктирована). Трансплантована рослина (5) розвивала "парасольку" A.wettsteinii Acetabularia

Charophyceae Мітоз відкритий. Коренева система джгутиків асиметрична. Цитокінез за способом фрагмопласту. Грани. Структурний комплекс “ядро-хлоропласт-мітохондрія-пероксисома”. Пращурна група вищих рослин Поділ на порядки – за типами морфологічної структури тіла, статевим процесом, будовою статевих органів, наявністю джгутикових стадій Coleochaetales Klebsormidiales Zygnematales Charales Desmidiales нитчасті, ізогамія гетеротрихальні, оогамія нитчасті, кон’югація кокоїдні, кон’югація гетеротрихальні, оогамія, багатоклітинні оогонії Bryophyta (вищі рослини)

Charales Джгутиковий апарат сперматозоїдів Chara: 1 - базальне тіло, 2 - верхне з"єднувальне волокно, 3 - багатошарова структура, 4 - унілатеральний мікротубулярний корінь з багатьох мікротрубочок (мікротрубочковий сплін), 5 - субмікроскопічні лусочки Chara Джгутикові стадії – сперматозоїди з асиметричним цитоскелетом. Статевий процес – оогамія. Статеві органи багатоклітинні. Членисто-мутовчаста будова. Гетеротрихальний тип структури

Desmidiales Джгутикові стадії відсутні. Статевий процес – кон’югація. Кокоїдний тип структури Cosmarium Actinotaenium Поровий апарат десмідіальних Micrasterias Closterium

Zygnematales Джгутикові стадії відсутні. Статевий процес – кон’югація. Нитчастий тип структури Послідовні стадії кон’югації

Mougeotia Spirogyra Zygnema Прісноводні, утворюють м’яке та слизьке на дотик жабуріння Zygnematales