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 Таксономічна категорі я Водорості Вищі рос лин и Гриби Приклади таксонів Відділ -phyta -mycota Chlorophyta – зелені водорості Magnoliophуta – покритонасінні Basidiomycota – базидіальні гриби Клас -phyceae -opsida -mycetes Trebouxiophyceae – требуксієфіцієві Magnoliopsida – дводольні Basidiomycetes – базидіоміцетові Порядок -ales Chlorellales – хлореллальні Fagales – букоцвітні Agaricales – агарикальні гриби Родина -aceae Chlorellaceae – хлорелові Fagaceae – букові Russulaceae – сироїжкові Рід іменник однини без спеціального закінчення Chorella – хлорела Quercus – дуб Russula – сироїжка Вид біномен з назви роду та видового епітету без спеціальних закінчень Chlorella vulgaris – хлорела звичайна Quercus robur – дуб черещатий Russula emetica – сироїжка блювотна
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
Багатоклітинні тварини Деякі найпростіші Тварини Rhodophyta Dictyochophyta Bacillariophyta Phaeophyta Xanthophyta Glaucocystophyta Eustigmatophyta Вищі рослини Chlorophyta Basidiomycota Haptophyta Страменопіли Chytridiomycota Справжні гриби Апікомплекси Альвеоляти Oomycota Деякі найпростіші Рослини Zygomycota Dinophyta Chrysophyta Raphidophyta Cryptophyta Ascomycota Інфузорії Амебоїдні найпростіші Chlorarachniopyta Plasmodiophoromycota Myxomycota Амебо-флагеляти Платикристати Евкаріоти Euglenophyta Тубулокристати Кінетопластиди Дискокристати Acrasiomycota Деякі найпростіші Гіпохондріати Прокаріоти Cyanophyta Архебактерії Евбактерії
Біохімічні ознаки відділів водоростей 1. Склад пігментів: Хлорофіли (а, b, c) Фікобіліни (фікоцианін, аллофікоцианін, фікоеритрин) Каротиноїди: Каротини (α-, β-, γ-, ε-каротин) Ксантофіли: лютеінового ряду діатоксантинового ряду специфічні ксантофіли 2. Продукти асиміляції: α - 1, 4 – глюкани (глікоген, крохмаль синьозелених водоростей, багрянковий крохмаль) β- 1, 3 – глюкани (хризоламінарин, парамілон)
Цитологічні ознаки відділів водоростей 1. Клітинні покриви: внутрішні білкові (пелікула, перипласт, амфієсма, перипласт- або амфієсма-подібні) 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: Монадний Гемімонадний (пальмелоїдний, капсальний) Кокоїдний 2. Багатоклітинні: Нитчастий (трихальний) Різнонитчастий (гетеротрихальний) Тканинний (паренхіматозний) 3. Неклітинні: Сифональний Сифонокладальний
Відділ 1. Cyanophyta - синьозелені водорості Прокаріотичні фотоавтотрофні рослини Microcystis Oscillatoria Nostoc
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. Euglena Пелікула
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 Сифональний талом з оогоніями та антеридіями Оогоній Botrydium Антеридій Vaucheria
9. Phaeophyta - бурі водорості Евкаріотичні фотоавтотрофні тубулокристати, у яких клітини вкриті целюлознопектиновою оболонкою з альгінатами. Пластиди вторинно симбіотичні, родофітного типу. Джгутикові стадії з ретронемами. Продукт асиміляції - ламінарин. Характерна особливість - виключно багатоклітинна будова таломів Fucus Laminaria
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 Hantzschia Rhopalodia Caloneis (кремнеземовий панцир)
Клас Centrophyceae - Центричні (рід Melosira) Вигляд зі стулки Вигляд з пояска
Клас Fragilariophyceae – безшовні (рід Fragilaria) Клас Bacillariophyceae – шовні Порядок Naviculales - щілиношовні Navicula Gomphonema Cymbella Gyrosigma
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 Porphyra Corallina Ceramium
Bangiophyceae Porphyridiales Porphyridium Compsopogonales Compsopogon
Bangiophyceae Bangiales Bangia Porphyra
Florideophyceae Nemaliales Batrachospermum 6 7
Florideophyceae Cryptonemiales 3 Lithothamnion 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. Corallina
Florideophyceae Ahnfeltiales Gigartinales 1 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 4 Ahnfeltia Phyllophora - основне джерело агароїду в Україні
Florideophyceae Rhodymeniales 4 Rhodymenia 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
Florideophyceae Ceramiales 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 4 Ceramium
Florideophyceae Ceramiales Callithamnion
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 Pandorina Cosmarium Oedogonium
Chlorophyta Пігменти: Хлорофіли: а+b (у примітивних празинфіцієвих може бути також а+с) Фікобілінові пігменти: відсутні Каротини: всіх типів (є каротиновий цикл) Ксантофіли: як у вищих рослин - ксантофіли лютеїнового ряду (лютеїн, віолаксантин, зеаксантин, неоксантин, антераксантин) специфічні ксантофіли – як виняток (сифонеін, сифоноксантин). Основний продукт асиміляції - полісахарид крохмаль (альфа -1, 4 глюкан), відкладається тільки у хлоропластах, часто – навколо піреноїда 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 (Dunaliella, Chlamydomonas, Haematococcus, Pandorina, Volvox) Chlorococcales кокоїдні, орієнтація 1 -7 (Chlorococcum) Chaetophorales нитчасті та гетеротрихальні, орієнтація 1 -7 (Stigeoclonium, Chaetophora, Draparnaldia) Scenedesmales кокоїдні, орієнтація 12 -6 (Scenedesmus, Hydrodictyon, Pediastrum) Microsporales нитчасті, орієнтація 12 -6, H-оболонки (Microspora) Sphaeropleales сифонокладальні ниткоподібні, орієнтація 12 -6 (Sphaeroplea) Oedogoniales нитчасті та гетеротрихальні, стефаноконтні, з ковпачками (Oedogonium, Bulbochaete)
Volvocales (одноклітинні представники) Dunaliella Chlamydomonas Апікальна частина монадних клітин Haematococcus
Volvocales (ценобіальні представники) Pandorina Volvox партеногонідій
Volvocales 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)
Chlorococcales зооспори вегетативна клітина Chlorococcum зигота
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 Stigeoclonium Chaetophora
Scenedesmales Hydrodictyon Scenedesmus Pediastrum
Oedogoniales Oedogonium Bulbochaete
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 Trebouxia Desmococcus Chlorella
Ulotrichales Ulothrix 6 - гаметоспорофіт; 7 - утворення гамет; 8 - послідовні стадії копуляції гамет; 9 - зигота; 10 - спорофіт, стадія Codiolum; 11 - утворення зооспорофітом; 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"
Ulvales Ulva Enteromorpha
Cladophorales Cladophora Rhizoclonium
Trentepohliales Trentepohlia: 1 - таломи, 2 - гаметангії, 3 - гамети, 4 - зооспорангій, 5 - зооспора
Dasycladales Acetabularia 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
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 Bryophyta (вищі рослини) Zygnematales Coleochaetales гетеротрихальні, оогамія нитчасті, кон’югація Desmidiales кокоїдні, кон’югація Klebsormidiales нитчасті, ізогамія Charales гетеротрихальні, оогамія, багатоклітинні оогонії
Charales Джгутикові стадії – сперматозоїди з асиметричним цитоскелетом. Статевий процес – оогамія. Статеві органи багатоклітинні. Членисто-мутовчаста будова. Гетеротрихальний тип структури Chara 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
Desmidiales Джгутикові стадії відсутні. Статевий процес – кон’югація. Кокоїдний тип структури Cosmarium Micrasterias Actinotaenium Closterium Поровий апарат десмідіальних
Zygnematales Джгутикові стадії відсутні. Статевий процес – кон’югація. Нитчастий тип структури Послідовні стадії кон’югації
Spirogyra Zygnematales Прісноводні, утворюють м’яке та слизьке на дотик жабуріння Mougeotia