Многообразие живых организмов
Классификация живых организмов На земном шаре обитает около 1, 5 млн. видов животных; 500 тыс. видов растений; 100 тыс. видов микроорганизмов. 2 ИМПЕРИИ Доклеточные Клеточные 2 НАДЦАРСТВА Прокариоты Эукариоты 5 ЦАРСТВ вирусы бактерии растения животные грибы СИСТЕМАТИКА ТИП КЛАСС ОТРЯД СЕМЕЙСТВО РОД ВИД
Царство Вирусы • Вирус (от лат. virus — яд) — микроскопическая частица, способная инфицировать клетки живых организмов. Вирусы являются облигатными паразитами — они не способны размножаться вне клетки. В настоящее время известны вирусы, размножающиеся в клетках растений, животных, грибов и бактерий (последних обычно называют бактериофагами).
• • • Мельчайшие живые организмы Размеры варьируют от 20 до 300 нм В среднем в 50 раз меньше бактерий Нельзя увидеть с помощью светового микроскопа Проходят через фильтры, не пропускающие бактерий
Отличия вирусов от других организмов 1. Тело не имеет клеточного строения. 2. Они могут существовать только как внутриклеточные паразиты и не могут размножаться вне клеток тех организмов, в которых они паразитируют. 3. Содержат лишь один тип нуклеиновых кислот - либо РНК, либо ДНК (все клеточные организмы содержат и ДНК, и РНК одновременно). Нет рибосом. 4. Нет обмена веществ. Используется энергия, получаемая за счет обмена веществ в клетках хозяина. Имеют очень ограниченное число ферментов, используют обмен веществ хозяина, его ферменты, энергию, полученную при обмене веществ в клетках хозяина. 5. Зрелые вироспоры ("споры" вирусов) могут существовать вне клетки хозяина, в этот период они не обнаруживают никаких признаков жизни.
История открытия вирусов • В 1852 году русский ботаник Дмитрий Иосифович Ивановский получил инфекционный экстракт из растений табака, пораженных мозаичной болезнью Палочковидная частица вируса табачной мозаики. Цифрами обозначены: (1) РНК-геном вируса, (2) капсомер, состоящий всего из одного протомера, (3) зрелый участок капсида.
История открытия вирусов В 1898 году голландец Бейеринк ввел термин «вирус» (от латинского – «яд» ), чтобы обозначить инфекционную природу определенных профильтрованных растительных жидкостей
Строение вируса • Схематичное строение вируса: 1 - сердцевина (однонитчатая РНК); 2 - белковая оболочка (капсид); 3 - дополнительная липопротеидная оболочка; 4 - капсомеры (структурные части капсида).
КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСОВ ДЕЗОКСИВИРУСЫ 1. ДНК двухнитчатая 1. 1. Кубический тип симметрии: 1. 1. 1. Без внешних оболочек: аденовирусы 1. 1. 2. С внешними оболочками: герпес-вирусы 1. 2. Смешанный тип симметрии: Т-четные бактериофаги 1. 3. Без определенного типа симметрии: оспенные вирусы РИБОВИРУСЫ 2. ДНК однонитчатая 1. РНК двухнитчатая 2. 1. Кубический тип симметрии: 2. 1. 1. Без внешних оболочек: крысиный вирус Килхама, аденосателлиты 1. 1. Кубический тип симметрии: 1. 1. 1. Без внешних оболочек: реовирусы, вирусы раневых опухолей растений 2. РНК однонитчатая 2. 1. Кубический тип симметрии: 2. 1. 1. Без внешних оболочек: вирус полиомиелита, энтеровирусы, риновирусы 2. 2. Спиральный тип симметрии: 2. 2. 1. Без внешних оболочек: вирус табачной мозаики 2. 2. 2. С внешними оболочками: вирусы гриппа, бешенства, онкогенные РНКсодержащие вирусы
А В Схематичное изображение расположения капсомеров в капсиде вирусов. Б Спиральный тип симметрии имеет вирус гриппа - а. Кубический тип симметрии у вирусов: герпеса - б, аденовируса - в, полиомиелита - г. Г
Заболевания человека • корь, свинка, грипп, полиомиелит, бешенство, оспа, желтая лихорадка, трахома, энцефалит, некоторые онкологические (опухолевые) болезни, СПИД, бородавки, герпес. Вирус иммунодефицита человека
Заболевания животных • У животных вирусы вызывают ящур, чуму, бешенство; у насекомых полиэдроз, грануломатоз. Вирус бешенства
Заболевания растений • у растений мозаику или иные изменения окраски листьев либо цветков, курчавость листьев и другие изменения формы, карликовость; наконец, у бактерий - их распад.
Бактериофаги • Паразитируют на бактериальных клетках. Используются при лечении заболеваний, вызываемых некоторыми бактериями (чума, тиф, дизентерия) Фотография бактериофага (увеличение 500000 раз
Жизненный цикл вируса
Жизненный цикл вируса
Схематичное строение бактериофага 1 - головка, 2 - хвостовой отросток, 3 – нуклеиновая кислота 4 – белковая оболочка 5 – воротничок 6 – сократительный чехол (капсид) 7 – хвостовые фибриллы 8 – шипы 9 - базальная пластинка
Поражение бактерии Escherichia coli бактериофагом
Значение вирусов В медицине Вирусы имеют важное значение для исследований в молекулярной и клеточной биологии, так как они представляют собой простые системы, которые можно использовать для управления и изучения функционирования клеток Вирусы применялись в генетических исследованиях и помогли нам прийти к пониманию ключевых механизмов репликация ДНК, транскрипция, процессинг РНК, трансляция, транспорт белков.
Значение вирусов В генной инженерии Генетики часто используют вирусы для ввода генов в изучаемые клетки. Это позволяет заставить клетку производить чуждые вещества, а также изучить эффект от ввода нового гена в геном. Аналогично в виротерапии вирусы используют для лечения различных болезней, так как они избирательно действуют на клетки и ДНК. Это даёт надежды, что вирусы смогут помочь в борьбе с раком и найдут своё применение в генотерапии. Некоторое время восточноевропейские учёные прибегали к фаговой терапии как к альтернативе антибиотикам, и интерес к таким методам возрастает, поскольку в настоящее время у некоторых патогенных бактерий обнаружена высокая устойчивость к антибиотикам.
Значение вирусов В фармацевтике Биосинтез заражёнными клетками чужеродных белков лежит в основе некоторых современных промышленных способов получения белков, например, антигенов. Недавно промышленным способом были получены некоторые вирусные векторы и лекарственные белки, в настоящее время они проходят клинические и доклинические испытания.
Значение вирусов В материаловедении и нанотехнологиях Современные направления в нанотехнологиях обещают принести значительно более разностороннее применение вирусам. С точки зрения материаловедов, вирусы можно рассматривать как органические наночастицы. Например, вирус мозаики коровьего гороха (CPMV) использовался для усиления сигналов в сенсорах с ДНК-микрочипами, а также применяется как наноразмерный образец для молекулярной электроники.
Значение вирусов В военном деле Вирусы могут использоваться как биологическое оружие, например успешное воссоздание вредоносного вируса испанского гриппа. Другим примером может служить вирус оспы. Официально образцы вируса оспы хранятся лишь в двух местах в мире — в двух лабораториях в России и США. Опасения, что он может быть использован как оружие, не совсем беспочвенны - вакцина против оспы иногда имеет тяжёлые побочные эффекты, поэтому вакцинация против оспы больше не практикуется. По этой причине большая часть современного населения Земли практически не имеет устойчивости к оспе.
Царство Бактерии Бакте рии (эубактерии (Eubacteria), др. -греч. βακτήριον — палочка) — домен (надцарство) прокариотных (безъядерных) микроорганизмов, чаще всего одноклеточных. К настоящему времени описано около десяти тысяч видов бактерий и предполагается, что их существует свыше миллиона.
Химический состав бактериальной клетки • азот (8— 15% сухого остатка), • углерод (45— 55% сухого остатка), • кислород (30% сухого остатка), • водород (6— 8% сухого остатка). • Вода (75— 85%) Вода - структурный элемент цитоплазмы. Свободная вода является растворителем для кристаллических веществ, источником водородных ионов и участником химических реакций. • Минеральные вещества бактерий
• Белок. на его долю приходится 50— 80% сухого вещества бактериальной клетки Он распределен в цитоплазме, нуклеоиде, цитоплазматической мембране и других клеточных структурах. К белкам принадлежат ферменты, многие токсины. • Нуклеопротеиды — соединение белка с нуклеиновыми кислотами ДНК и РНК. Нуклеиновые кислоты: ДНК определяет генетические свойства, РНК — биосинтез белка. • Углеводы — 12— 18% сухого вещества. Это основной источник энергии и углерода. Многие структурные компоненты клетки состоят из углеводов (оболочка, капсула, слизистый слой). • Липиды — составляют ~ 10% сухого остатка. — это запасные вещества, повышающие устойчивость бактерий во внешней среде. Связываясь с белками и углеводами, липиды составляют сложный комплекс, определяющий токсические свойства микроорганизмов.
Питание бактерий По типу питания микроорганизмы делятся на: автотрофы – синтезируют все углеродсодержащие вещества из СО 2; гетеротрофы – в качестве источника углерода используют органические вещества; сапрофиты – питаются органическими веществами отмерших организмов; паразиты – живут за счет органических веществ живой клетки по использованию энергии Фототрофы - используют для биосинтетических реакций энергию солнечного света Хемотрофы - получают энергию за счет окисления органических соединений
Дыхание бактерий • Облигатные (строгие) аэробы развиваются при наличии в атмосфере 20% кислорода • Облигатные анаэробы — бактерии, для которых наличие молекулярного кислорода является губительным • Факультативные анаэробы могут размножаться как в присутствии, так и в отсутствие кислорода (большинство патогенных и сапрофитных микробов) • Микроаэрофилы нуждаются в значительно меньшем количестве кислорода, его высокая концентрация хотя и не убивает бактерии, но задерживает их рост), некоторые микробы нуждаются в повышенном содержании углекислого газа (капнофилы) • Аэротолерантные бактерии способны расти в присутствии кислорода, но не использовать его в качестве источника энергии. Энергию они получают исключительно с помощью брожения
По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов. Шаровидные или кокки. Палочковидные. Извитые. Нитевидные.
Кокковидные бактерии (кокки) по характеру взаиморасположения после деления подразделяются на: 1. Микрококки. Клетки расположены в одиночку. Входят в состав нормальной микрофлоры, находятся во внешней среде. Заболеваний у людей не вызывают. 2. Диплококки. Деление этих микроорганизмов происходит в одной плоскости, образуются пары клеток. Среди диплококков много патогенных микроорганизмов- гонококк, менингококк, пневмококк. 3. Стрептококки. Деление осуществляется в одной плоскости, размножающиеся клетки сохраняют связь (не расходятся), образуя цепочки. Много патогенных микроорганизмов- возбудители ангин, скарлатины, гнойных воспалительных процессов.
4. Тетракокки. Деление в двух взаимоперпендикулярных плоскостях с образованием тетрад (т. е. по четыре клетки). 5. Сарцины. Деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, образуя тюки (пакеты) из 8, 16 и большего количества клеток. Часто обнаруживают в воздухе. 6. Стафилококки (от лат. - гроздь винограда). Делятся беспорядочно в различных плоскостях, образуя скопления, напоминающие грозди винограда. Вызывают многочисленные болезни, прежде всего гнойно- воспалительные.
Палочковидные формы микроорганизмов. 1. Бактерии- палочки, не образующие спор. 2. Бациллы- аэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры обычно не превышает размера (“ширины”) клетки (эндоспоры). 3. Клостридии- анаэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры больше поперечника (диаметра) вегетативной клетки, в связи с чем клетка напоминает веретено или теннисную ракетку.
Извитые формы микроорганизмов. 1. Вибрионы и кампилобактерии- имеют один изгиб, могут быть в форме запятой, короткого завитка. 2. Спириллы- имеют 2 - 3 завитка. 3. Спирохеты- имеют различное число завитков, аксостиль- совокупность фибрилл, специфический для различных представителей характер движения и особенности строения (особенно концевых участков).
Классификация микроорганизмов по Берджи
Строение бактериальной клетки.
Обязательными органоидами являются: ядерный аппарат, цитоплазма, цитоплазматическая мембрана. • 1. В центре бактериальной клетки находится нуклеоид- ядерное образование, представленное чаще всего одной хромосомой кольцевидной формы. Состоит из двухцепочечной нити ДНК. Нуклеоид не отделен от цитоплазмы ядерной мембраной. • 2. Цитоплазма- сложная коллоидная система, содержащая различные включения метаболического происхождения (зерна волютина, гликогена, гранулезы и др. ), рибосомы и другие элементы белоксинтезирующей системы, плазмиды (вненуклеоидное ДНК), мезосомы (образуются в результате инвагинации цитоплазматической мембраны в цитоплазму, участвуют в энергетическом обмене, спорообразовании, формировании межклеточной перегородки при делении).
• 3. Цитоплазматическая мембрана ограничивает с наружной стороны цитоплазму, имеет трехслойное строение и выполняет ряд важнейших функций- барьерную (создает и поддерживает осмотическое давление), энергетическую (содержит многие ферментные системы- дыхательные, окислительно- восстановительные, осуществляет перенос электронов), транспортную (перенос различных веществ в клетку и из клетки). • 4. Клеточная стенка- присуща большинству бактерий (кроме микоплазм, ахолеплазм и некоторых других не имеющих истинной клеточной стенки микроорганизмов). Она обладает рядом функций, прежде всего обеспечивает механическую защиту и постоянную форму клеток, с ее наличием в значительной степени связаны антигенные свойства бактерий. В составе – два основных слоя, из которых наружный- более пластичный, внутренний- ригидный.
• К поверхностным структурам бактерий (необязательным, как и клеточная стенка), относятся капсула, жгутики, микроворсинки. • Капсула или слизистый слой окружает оболочку ряда бактерий. Выделяют микрокапсулу, выявляемую при электронной микроскопии в виде слоя микрофибрилл, и макрокапсулу, обнаруживаемую при световой микроскопии. Капсула является защитной структурой. • Жгутики. Подвижные бактерии могут быть скользящие (передвигаются по твердой поверхности в результате волнообразных сокращений) или плавающие, передвигающиеся за счет нитевидных спирально изогнутых белковых (флагеллиновых по химическому составу) образований- жгутиков.
По расположению и количеству жгутиков выделяют ряд форм бактерий. А. Монотрихи- имеют один полярный жгутик. В. Лофотрихи- имеют полярно расположенный пучок жгутиков. С. Амфитрихи- имеют жгутики по диаметрально противоположным полюсам. D. Перитрихи- имеют жгутики по всему периметру бактериальной клетки.
Скачать презентацию Многообразие живых организмов Классификация живых организмов На
0d7e30394992ff17858afa2da7b3cebf.ppt