Царства живої природи та їх представники: багата різноманітність та взаємозв'язок. Тренувальні завдання Яке найбільше царство живих організмів

Традиційно всі живі організми поділяються на три домени (надцарства) та шість царств, проте в деяких джерелах може бути вказана інша система класифікації.

Організми поміщаються в царства на основі подібності чи загальних характеристик. Деякі з ознак, що використовуються для визначення царства, включають: тип клітини, отримання поживних речовин і розмноження. Двома основними типами клітин є клітини.

Звичайні способи отримання поживних речовин включають абсорбцію і проковтування. Типи розмноження включають та .

Нижче наведено список шести царств життя та коротка характеристика організмів, які перебувають у них

Царство Археї

Археї, що ростуть в озері «ранкової слави» у національному парку Йеллоустоун, виробляють яскравий колір

Спочатку ці прокаріоти з одного вважалися бактеріями. Вони знаходяться і мають унікальний тип рибосомальної РНК. Склад цих організмів дозволяє їм жити в дуже складних умовах, включаючи гарячі джерела та гідротермальні отвори.

Домен: Археї;
Організми: метаногени, галофіли, термофіли, психрофіли;
Тип клітки: прокаріотична;
Обмін речовин: залежно від виду – для метаболізму може знадобитися кисень, водень, вуглекислий газ, сірка, сульфід;
Спосіб харчування: залежно від виду - споживання їжі може здійснюватися шляхом абсорбції, не фотосинтетичного фотофосфорилування або хемосинтезу;
Розмноження: безстатеве розмноження шляхом бінарного поділу, брунькування або фрагментації.

Примітка:у деяких випадках археї відносять до Царства Бактерій, проте більшість учених виділяють їх у окреме Царство. Фактично дані аналізу ДНК та РНК показують, що археї та бактерії настільки різні, що їх не можна поєднувати в одне Царство.

Царство Бактерії

Кишкова паличка

Ці організми вважаються справжніми бактеріями та класифікуються під доменом бактерій. Хоча більшість бактерій не спричиняють захворювання, деякі можуть спровокувати серйозні хвороби. За оптимальних умов вони розмножуються із загрозливою швидкістю. Більшість бактерій розмножується бінарним поділом.

Домен: ;
Організми: бактерії, ціанобактерії (синьо-зелені водорості), актинобактерії;
Тип клітки: прокаріотична;
Обмін речовин: залежно від виду – кисень може бути токсичним, переносимим або необхідним для метаболізму;
Спосіб харчування: залежно від виду – споживання їжі може здійснюватися шляхом абсорбції, фотосинтезу або хемосинтезу;
Розмноження: безстатеве.

Царство Протисти

Домен: Еукаріоти;
Організми: амеби, зелені водорості, бурі водорості, діатомові водорості, еуглени, слизові форми;
Тип клітини: еукаріотична;
Спосіб харчування: залежно від виду - споживання їжі включає абсорбцію, фотосинтез або ковтання;
Розмноження: переважно безстатеве. виникає у деяких видів.

Царство Гриби

Включають як одноклітинні (дріжджі та плісняви), так і багатоклітинні (гриби) організми. Вони є організмами, що розкладають, і отримують поживні речовини через поглинання.

Домен: Еукаріоти;
Організми: гриби, дріжджі, пліснява;
Тип клітини: еукаріотична;
Метаболізм: кисень необхідний метаболізму;
Спосіб харчування: абсорбція;
Розмноження: статеве або безстатеве.

Царство Рослини

Надзвичайно важливі для життя на Землі, оскільки вони виділяють кисень, і забезпечують інших живих організмів дахом, продуктами харчування тощо. Ця різноманітна група містить судинні або безсудинні рослини, квіткові або неквіткові рослини та ін.

Домен: Еукаріоти;
Організми: мохи, покритонасінні (квіткові рослини), голонасінні, печіночники, папороті;
Тип клітини: еукаріотична;
Обмін речовин: кисень необхідний метаболізму;
Спосіб харчування: фотосинтез;
Розмноження: організми піддаються чергуванню поколінь. Статева фаза (гаметофіт) змінюється безстатевим (спорофітом).

Царство Тварини

У це Царство входять усі. Ці багатоклітинні еукаріоти залежать від рослин та інших організмів для підтримки життєдіяльності. Більшість тварин мешкають у водних середовищах та варіюються від крихітних тихоходок до надзвичайно великих блакитних китів.

Домен: Еукаріоти;
Організми: ссавці, амфібії, губки, комахи, хробаки;
Тип клітини: еукаріотична;
Обмін речовин: кисень необхідний метаболізму;
Спосіб харчування: ковтання;
Розмноження: у більшості тварин статеве розмноження, але в деяких зустрічається безстатеве.

Біологічна систематика - наука, яка займається розробкою принципів класифікації всіх існуючих живих організмів та додатком цих принципів до побудови цілісної системи. Класифікація живих організмів передбачає їх опис та ієрархічне розміщення у системі організмів. Згідно з однією з таких класифікацій, вся ділиться на царства.

Царства живої природи - вищі таксономічні категорії в розподілі існуючої живої природи на царства вважається цілком обгрунтованим з точки зору еволюції. Відповідно до нього всі організми поділяються на два надцарства (доядерних і ядерних організмів), які включають чотири царства: дробянки, рослини, гриби і тварини. Кожне царство своєю чергою ділиться на подцартва. Розглянемо основні категорії докладніше.

Без'ядерні та доядерні організми (прокаріоти) - організми, які не мають оформленого клітинного ядра. Генетичний код має вигляд кільцевого ланцюга ДНК і присутній у нуклеотиді, не утворюючи справжніх хромосом. Статевого процесу у таких організмів немає. До прокаріотів вчені відносять різні бактерії, включаючи синьо-зелені водорості.

Три інших царства живої природи є еукаріотами. Перше з них – рослини. Найважливіша відмінність рослин від інших організмів - їхня здатність харчуватися автотрофно, тобто синтезувати певні органічні речовини з неорганічних. Зелені рослини здійснюють фотосинтез, використовуючи енергію сонячних променів. Завдяки фотосинтезу підтримується газовий склад атмосфери. Так, рослини – головне джерело енергії та їжі для всіх організмів на нашій планеті.

Схема досить складна. Спочатку вони діляться на нижчі і вищі рослини. Тіло нижчих рослин не ділиться на корінь, стебло та листок. До нижчих рослин відносять водорості, а саме хризофіти, крем'янисті, жовто-зелені, бурі, червоні, евгленові, зелені та інші водорості. На відміну від тіла вищих рослин розчленовані на перераховані вище спеціалізовані органи (лист, стебло, корінь). Сюди входять мохоподібні, папоротеподібні, покритонасінні типи рослин, у межах яких виділяють окремі класи.

Гриби - царство живої природи, що поєднує ознаки і тварин, і рослин. Гриби, як і рослини, нерухомі; вони характеризуються верхівковим зростанням та наявністю. Від тварин грибам дістався гетеротрофний тип обміну речовин, утворення сечовини та інші риси. Гриби розмножуються вегетативним, статевим та безстатевим шляхом. Вони мінералізують залишки рослин у ґрунті. Деякі види можуть викликати хвороби рослин та тварин. Знайдено велику кількість використовуваних сьогодні для отримання антибіотиків, вітамінів, гормонів. Не секрет, що багато грибів їстівні. У межах цього царства живої природи виділяють три типи: справжні гриби, ооміцети та міксоміцети.

Представники царства тварин характеризуються деякими загальними властивостями з рослинами, серед яких, наприклад, обмін речовин та клітинна будова. Такі подібності обумовлені єдністю походження. Проте основна відмінна риса - харчування. Тварини є гетеротрофами, тобто харчуються готовими органічними сполуками, через нездатність синтезувати їх із неорганічних речовин. Як правило, тварини активно рухливі. За приблизними підрахунками існує приблизно два мільйони видів тварин. Як і інші царства живої природи, тварини поділяються на підцартви, типи та види. Так, існують одноклітинні та багатоклітинні тварини, що діляться на десятки типів та видів. До одного з таких типів належать і люди.

За історію існування людства накопичилося чимало знань про різноманітність живої природи. За допомогою науки систематики вся жива природа поділена на царства. У цій статті ми розповімо, які царства живих організмів вивчає біологія, про їх особливості та характеристику.

Відмінність живої природи від неживої природи

Відмінними ознаками живої природи є:

зростання та розвиток;
дихання;
живлення;
розмноження;
сприйняття та реагування на впливи з навколишнього середовища.

Проте відрізнити живі організми від неживої природи непросто. Справа в тому, що за своїм хімічним складом багато об'єктів схожі. Так, наприклад, кристали солі можуть зростати. А, наприклад, насіння рослин, які відносяться до живої природи, довгий час перебувають у стані спокою.

Всі живі організми поділяються на два види: неклітинні (віруси) та клітинніякі складаються з клітин.

На відміну від усіх живих організмів, віруси не мають клітин. Вони селяться усередині клітини, викликаючи цим різні захворювання.

Також характерною ознакою всього живого є схожість внутрішніх хімічних сполук. Важливим фактором є обмін речовин із навколишнім середовищем, а також реагування на дії із зовнішнього середовища.

ТОП-4 статтіякі читають разом з цією

Уся жива природа має власну класифікацію. Царства, типи, класи живих організмів є основою біологічної систематики. Клітинні організми складаються з двох надцарств: прокаріоти та еукаріоти. Кожна їх ділиться деякі царства, щаблі ієрархії наукової класифікації всіх існуючих біологічних видів. В окремі царства вчені поєднують бактерії, рослини, гриби та тварин.

Мал. 1. Царства живих організмів.

Людський організм належить до царства тварин.

Бактерії

Дані організми відносяться до прокаріотів, оскільки вони не мають ядерної оболонки. Усередині клітини відсутні органели, ДНК розташовується у цитоплазмі. Мешкають вони повсюдно, їх можна зустріти у глибинах земної поверхні, і на гірських вершинах.

Ще одним видом прокаріотів є археї, які мешкають в екстремальних умовах. Їх можна зустріти у гарячих джерелах, водах мертвого моря, кишечнику тварин, ґрунті.

Гриби

Ця група живої природи досить різноманітна. Вони поділяються на:

капелюшкові гриби (зовні мають ніжку та капелюшок, які кріпляться на поверхні ґрунту за допомогою грибниці);
дріжджі ;
мукор - Одноклітинний гриб мікроскопічних розмірів. За його наявності утворюється пухнастий сірий наліт, що чорніє з часом.

Рослини

Усередині рослинної клітини знаходяться органели, наприклад, хлоропласти, здатні проводити процес фотосинтезу. Клітини рослин оточені міцною стінкою, основою яких є целюлоза. Усередині клітини міститься ядро, цитоплазма з органоїдами.

Мал. 2. Будова рослинної клітини.

Тварини

Тваринна клітина немає міцної стінки, як в рослин, тому деякі їх здатні скорочуватися, наприклад, клітини м'язової системи. Тварини активно рухаються, мають опорно-руховий апарат. Усередині тіла тварини є цілі системи органів, які регулюють роботу всього організму.

4.5. Усього отримано оцінок: 569.

№ Біологія

ТемаПоділ царств групи.

Ціль:познайомити учнів із основними царствами живої природи.

Завдання:

дати початкові уявлення про класифікацію живих організмів, царства живої природи.

повторити і закріпити знання про клітину, історію її відкриття, різноманіття клітин;

розвивати в учнів словесно-логічне мислення, здатність порівнювати та аналізувати;

З тривогою, найстаріші дерева, від ста до трьохсот років, помирають, – попереджають вчені в останній «Науці». Це відноситься до лісових ландшафтів, саван, ферм і навіть міст по всьому світу. Схоже, що це впливає на дерева у більшості типів лісів, – зазначив головний автор роботи, проф.

Той факт, що це не добре зі старими деревами, проф. Дослідники виявили, що старі дерева масово вбиті внаслідок пожеж, і в роки, коли немає пожеж, вони гинуть у 10 разів частіше, ніж раніше, швидше за все, через посуху, вищі температури, рубки тощо. Вчені почали розглядати це явище у всьому світі. Аналогічні тенденції спостерігаються в різних географічних зонах, таких як Каліфорнійський національний Йосемітський національний парк, африканські савани, тропічні ліси Бразилії, ліси помірної зони в Європі та бореальні ліси на півночі.

продовжити розвиток навичок роботи з підручником, тестовими завданнями, опрними схемами;

виховувати в учнів дбайливе ставлення до природи, вміння слухати вчителя та своїх однокласників.

Обладнання:комп'ютер; проектор; Інтерактивна дошка; мультимедійна презентація "Розмаїття живих організмів", таблиця "Схема розвитку рослинного світу", таблиця "Схема розвитку тваринного світу"

Збитки великих дерев також були зрозумілі у сільськогосподарських районах та у містах, де люди інтенсивно намагаються їх захистити. Ми говоримо про втрату найбільших живих організмів у світі, найбільших покритонасінних рослин на Землі, організмів, які відіграють ключову роль у регулюванні та збагаченні нашого світу, - каже професор Білл Лоранс з Університету Джеймса Кука.

Він наголошує, що великі, старі дерева відіграють важливу екологічну роль. Існують екосистеми, в яких до третини всіх птахів та тварин живуть у сучках та западинах цих дерев. Ці дерева пов'язують величезну кількість вуглецю, а також сприяють циркуляції води та поживних речовин із ґрунту. Вони спільно створюють рослинні смуги, які є місцем для життя інших організмів. Вони впливають місцевий клімат. Великі дерева забезпечують їжу для багатьох тварин у вигляді фруктів, квітів, листя і нектару, а птахи і тварини захищають себе у своїх порожнечах, наприклад, австралійський лідер, який знаходиться під загрозою зникнення.

Хід уроку

I. Організаційний момент.

ІІ. Повторення пройденого матеріалу.Мультимедійна презентація “Різноманітність живих організмів

Сьогодні ми з вами на уроці продовжуємо досліджувати різноманітність живих організмів, але перш ніж продовжити дослідження нам необхідно згадати, що ми вже знаємо про живі організми і виділити те, над чим нам з вами потрібно буде попрацювати.

Втрата дерев може означати зникнення таких істот, – пишуть дослідники. Старі дерева так швидко знижуються, через їх пряму рубку, а також збирання врожаю для сільськогосподарських потреб, нападів комах або швидкої зміни клімату – оцінює проф.

Дослідники розглядають проблему глобального зникнення старих дерев у контексті зникнення найбільших ссавців, наприклад, слонів, носорогів, тигрів або китоподібних. «Як і в багатьох частинах світу ці великі тварини зникають, тому у нас є все більше доказів того, що старі, великі дерева можуть загрожувати подібним чином», попереджають автори публікації.

Для цього я приготувала опитування, ваше завдання відповідати повною відповіддю. Будь ласка, хто бажає показати нам свої знання.

Які найважливіші ознаки живих організмів?

Чим рослини відрізняються від тварин?

Чому ботаніки тривалий час вважали, що гриби – це рослини?

Розкажіть про мікроскопічні організми.

Що вивчає систематика

Назвіть основні відділи рослин та їх представників

Чим керуються вчені систематики, об'єднуючи організми у різні групи.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.Існує безліч класифікацій живих організмів. Познайомимось із деякими з них.

1. Розподіл організмів на еукаріоти та прокаріоти. За наявності ядра у клітинах.

2 . Розповідь вчителя з прикладами організмів еукаріотів та прокаріотів. Записати схему в зошит:

Прокаріоти - одноклітинні живі організми, які не мають (на відміну від еукаріотів) оформленим клітинним ядром. До них належать ТІЛЬКИ бактерії та археї.
Наприклад: кишкова паличка (бактерія), сіра анаеробна бактерія (архея).

Еукаріоти - живі організми, клітини яких містять ядра. Всі організми, крім бактерій та архей, є ядерними (віруси та віроїди також не є еукаріотами, але не всі біологи вважають їх живими організмами).
Наприклад: кішка, людина, риба, рак, муха, і т. д.)) Коротше всі гриби, тварини, рослини та протисти (будь-які найпростіші)

Усі багатоклітинні зазвичай еукаріоти.

2. Характеристика царств живої природи. Назвати, показати, дати пояснення.

. Приклади організмів , які називають учні. Записати схему у зошит.

Найбільші групи життя Землі об'єднані в царства. Давайте подивимося, які царства об'єднали вчені різні форми життя.

***
Царство бактерій (прокаріотів).

Тут об'єднані мікроскопічні (як правило, одноклітинні) організми, що не мають у своїх клітинах ядра. Крім власне бактерій ( стафілококи, вібріониі т. д.) сюди часто відносять і примітивні одноклітинні водорості - ціанеї (або синьо-зелені водорості). Синьо-зелені водорості є однією з найдавніших форм життя на Землі. Вони з'явилися, на думку вчених, понад 2 млрд років тому. Водорості їх можна назвати лише умовно, через примітивність будови.
Царство протистів (еукаріотів).

На відміну від представників царства бактерій, царство протистів представлене мікроорганізмами, що мають у своїх клітинах ядро. Найвідоміші представники цього царства - діатомеї (діатомічні водорості), перидінеї та евгленові, а також інші джгутикові водорості.
Діатомові одноклітинні відносяться до найпоширеніших представників царства протистів. Їх налічується понад 10 тис. різновидів, серед яких більша частина – морські жителі. Під лінзою звичайного мікроскопа діатомеї виглядають як кружальця, овальчики, зірочки і т. д. Однак якщо розглянути діатомею під потужнішим мікроскопом, то можна побачити, що її драглисте тіло спочиває в міцній сітчастій раковині крихітного розміру. Цей зовнішній скелет тварини побудований із кремнезему. Діатомеї не вміють рухатися самостійно та переміщуються водними течіями. Але є серед процистів і тварини, здатні до самостійного пересування, наприклад, одноклітинна джгутикова водорість евглена.
Евгленові налічують у своїх лавах близько 60 видів. Мешкають вони лише у прісних водах.
Царство рослин.

Це царство поєднує багатоклітинні організми, не здатні самостійно пересуватися і використовують енергію сонячних променів для перетворення неорганічних речовин на органічні (фотосинтез). Думаю, що немає необхідності наводити приклади представників цього царства - це різні види рослин води і суші з більш складною організацією, ніж одноклітинні.
Царство грибів.

Гриби невипадково виділено окреме царство. Ці живі організми є ні тваринами, ні рослинами, не потрапляючи під класифікаційні ознаки представників цих царств. Гриби включають багато спорових організмів, цвіль, власне гриби (отруйні та їстівні).
Царство тварин.

Найчисленніше і представницьке царство. Сюди входять усі організми, які харчуються готовими органічними сполуками (рослинами чи іншими тваринами, зокрема їх останками) . До тварин відносяться і одноклітинні живі організми (амеби, інфузорії) і величезні ссавці (кити, слони, риби, гігантські медузи і т. д.)
До цього царства зараховані і акули, що нас цікавлять, і навіть ми з Вами.

2. Характеристика царства Бактерії. Особливості будови, спосіб життя, приклади представників царства.

Царство бактерій. Загальна характеристика.

Відомо близько 2500 видів. Мають клітинну будову, але не мають ядра, відокремленого мембраною від цитоплазми.

Більшість не містить хлорофілу та харчується готовими органічними речовинами – гетеротрофно.
Живуть практично скрізь: у ґрунті, у пилу, у повітрі, у воді, на тілі тварин, усередині живих організмів.

Розмножуються кожні 20-30 хвилин.

Мають дуже важливе значення для людини.

1)При життєдіяльності грунтових бактерій відбувається утворення гумусу, який є органічною речовиною, що розклалася, містить всі необхідні речовини для життя рослин.

2)Для очищення стічних вод застосовуються мікроорганізми, які в короткі терміни можуть перевести більшість органічних сполук у неорганічні.

3) У кишечнику багатьох тварин і людини мешкає мікрофлора, яка здатна перетравлювати їжу, що споживається організмом, і синтезують вітаміни (бактерії симбіонти).

4)Шляхом бродіння людина може отримувати різні речовини, наприклад оцтова кислота, силос, спирт, кисломолочні продукти.

5)Виробництво антибіотиків. Ці речовини виділяються деякими бактеріями та грибами. Вони викликають гноблення життєдіяльності інших бактерій.

6)Виробництво кормового білка.

7)Виробництво ферментів та генна інженерія. Можливість промислово виробляти інсулін, одержувати спирти, органічні кислоти, полімерні речовини.

8)Біологічні методи боротьби зі шкідниками, різні бактерії можуть заражати та викликати загибель шкідників сільського господарства.

3. Характеристика царства Рослин. Класифікація царства із наведенням прикладів. .

Звернути увагу учнів на таблицю у класі "Схема розвитку рослинного світу", акцентуючи увагу на нижчих та вищих рослинах. Записати схему в зошит, звертаючи увагу написання нових слів.

Загальна характеристика царства рослин Усі живі організми можна поділити на чотири царства: рослини, тварини, гриби та бактерії. Ознаки царства рослин такі:

є еукаріотами, тобто клітини рослин містять ядра;

є автотрофами, тобто утворюють з неорганічних органічних речовин у процесі фотосинтезу за рахунок енергії сонячного світла;

ведуть відносно нерухомий спосіб життя;

необмежені у зростанні протягом усього життя;

як запасну поживну речовину використовують крохмаль;

наявність хлорофілу

4. Характеристика Царства Тварини. Перелічити особливості царства. Розподіл їх хребетних та безхребетних. .Навести приклади.

IV. Хвилина релаксації.Гімнастика для очей (робиться стоячи біля своїх робочих місць).

- Міцно заплющити очі на 5 секунд, потім відкрити. (Повторити 10 разів.)
– Подивитися у вікно, вибрати найдальшу точку за вікном та найближчу у класі. Поперемінно дивитися ці точки по 10 секунд. (Повторити 10 разів.)

V. Закріплення вивченого матеріалу.

2. Л/Р №1 «Різноманітність відділів рослин».

Самостійна робота

VI. Підсумок:познайомилися з основними царствами живої природи, різноманіттям живих організмів.

VII. Домашнє завдання:пар.4 стор.16-17 (питання)

Лабораторна робота №1

Намалюйте варіант представників відділів рослин. Напиши назви відділів.

Трохи історії. Аристотель намагався усі об'єкти природи систематизувати. Він мав "сходи істот". Внизу найбільш примітивно організовані камені, потім рослини, тварини та людина. Прагнення до лінійної класифікації досить довго зберігалося, але потім його довелося відкинути, оскільки об'єкти живої природи не вишиковуються в єдині сходи. Розподіл на рослини та тварини відомий давно. Ці групи називають царствами: царство рослин та царство тварин. Потім були описані прості одноклітинні рослини та тварини, про які не завжди зрозуміло, рослини вони чи тварини. Вони були виділені в групу одноклітинні (протисти). Потім відкрили бактерій і виділили в окреме царство. Пізніше в окреме царство було виділено гриби. Для нас вони здаються схожими на рослини, проте від рослин вони істотно відрізняються, зокрема, тим, що, як тварини, запасають глікоген, а не крохмаль.

Отже, живі організми розділили на царства Рослин, Грибів, Тварин і Найпростіших (одноклітинних) і царство бактерій, до якої входили всі прокаріоти. Але коли вивчали бактерій, виявилося, що вони також діляться на дві групи, що сильно відрізняються. Відповідно, їх довелося розділити на два царства: Еубактерії (власне бактерії) та Архебактерії (інша назва – Археї). Останні також не мають ядра, але структурою сильно відрізняються від бактерій.

Такий поділ виник нещодавно. 1990 року вийшла присвячена цій темі публікація. Розподіл було зроблено на основі послідовності рибосомної РНК. Якщо раніше для того, щоб описати якийсь новий вид, потрібно було вивчити організм, описати, як він харчується, його морфологію, і тільки після цього його можна було класифікувати, то зараз класифікацію організму можна провести, навіть не знаючи, як він виглядає . Достатньо просеквенувати (визначити послідовність нуклеотидів) його рибосомну РНК. І оскільки для багатьох організмів послідовність рибосомної РНК відома, то за рівнем подібності цих РНК будується класифікація, а не за зовнішньою подібністю або особливостями метаболізму. Деякі групи архебактерій так і були описані: рибосомні РНК є, а самі організми поки що ніхто не бачив. У чому сенс переходу до класифікації за рівнем подібності рибосомної РНК? Рибосомна РНК відображає спорідненість за походженням, у той час, як однакова форма може бути у зовсім неспоріднених тварин. Якщо згадати жабу, крокодила та бегемота, то виявиться, що очі у них із води стирчать схожим чином. Але ці тварини належать до різних класів. Тобто, побудова класифікації на основі рибосомної РНК відображає спорідненість організмів, але часто не відображає подібність в образі їх життя. Чому обрано саме рибосомну РНК? Тому що це найконсервативніша, тобто. найбільш повільно змінюється частина геному. Нижче на малюнку представлено дерево спорідненості різних організмів. На ньому виділяються групи бактерій, архей та еукаріотів. Ці групи, вищого рангу, ніж царства. Їх називають надцарства чи домени. Термін домен використовується у різних науках. У разі, в систематиці, «домен» позначає групу (рангом вище царства), що поєднує різні організми, які мають певним набором загальних характеристик.

Що ж спільного у бактерій та архей, що відрізняє їх від еукаріотів?

Будова клітини прокаріотів

У прокаріотичних клітин є цитоплазматична мембрана, як і еукаріотичних. У бактерій мембрана двошарова (ліпідний бішар), у архей мембрана досить часто буває одношаровою. Мембрана архей складається з речовин, відмінних від тих, з яких складається мембрана бактерій. Поверхня клітин може бути покрита капсулою, чохлом чи слизом. У них можуть бути джгутики та ворсинки.

Клітинне ядро, таке як у еукаріотів, у прокаріотів відсутнє. ДНК знаходиться всередині клітини, впорядковано згорнута та підтримується білками. Цей ДНК-білковий комплекс називається нуклеоїд. У еубактерій білки, які підтримують ДНК відрізняються від гістонів, які утворюють нуклеосоми (у еукаріотів). А архібактерії гістони мають, і цим вони схожі на еукаріот. Енергетичні процеси у прокаріотів йдуть у цитоплазмі та на спеціальних структурах - мезосомах (виростах клітинної мембрани, які закручені в спіраль для збільшення площі поверхні, на якій відбувається синтез АТФ). Усередині клітини можуть бути газові бульбашки, запасні речовини у вигляді гранул поліфосфатів, гранул вуглеводів, жирових крапель. Можуть бути включені сірки (які утворюються, наприклад, в результаті безкисневого фотосинтезу). У фотосинтетичних бактерій є складчасті структури, звані тілакоїдами, на яких йде фотосинтез. Таким чином, у прокаріотів, в принципі, є ті самі елементи, але без перегородок, без внутрішніх мембран. Ті перегородки, які є, є виростами клітинної мембрани.

Форма прокаріотичних клітин не така вже й різноманітна. Круглі клітини називаються коки. Таку форму можуть мати як археї, і еубактерії. Стрептококи - це коки, витягнуті в ланцюжок. Стафілококи - це «грона» коків, диплококи-коки, об'єднані по дві клітини, зошити - по чотири, і сарцини - по вісім. Паличкоподібні бактерії називаються бацилами. Дві палички – диплобацили, витягнуті в ланцюжок – стрептобацили. Ще виділяють коринеформні бактерії (з розширенням на кінцях, схожим на булаву), спірили (довгі завиті клітини), вібріони (коротенькі загнуті клітини) та спірохети (завиваються не так, як спірили). Нижче проілюстровано все вище сказане та наведено двох представників архебактерій.

Хоча і археї, і бактерії відносяться до прокаріотичних (безядерних) організмів, будова їх клітин має деякі суттєві відмінності. Як було зазначено вище, бактерії мають ліпідний бислой (коли гідрофобні кінці занурені в мембрану, а заряджені головки стирчать з двох сторін назовні), а археї можуть мати моношарову мембрану (заряджені головки є з двох сторін, а всередині єдина ціла молекула; ця структура може бути жорсткішою, ніж бислой). Нижче представлено будову клітинної мембрани архебактерії.

Бактерії та археї відрізняються будовою та розміром РНК-полімери. До складу бактеріальних РНК-полімераз входить 4-8 білкових субодиниць, в сотав еукаріотичних РНК-полімераз входить 10-14 білкових субодиниць, а в архей розмір проміжний: 5-11 субодиниць. Рибосоми бактерій менше рибосом еукаріотів і менше, ніж рибосоми архей (які також мають проміжні розміри).

Фотосинтез та азотфіксація

Деякі види бактерій та архей здатні до фіксації азоту. Приблизно половина азоту, що входить до складу живих органів, фіксується бактеріями. Азотфіксація, тобто перетворення атмосферного азоту на різні сполуки, здійснюється ферментом нітрогеназою. Фіксація азоту - один із найдорожчих біохімічних процесів: на фіксацію однієї молекули азоту витрачається 16 молекул АТФ.Є менш ефективні системи фіксації, які витрачають з цією метою до 35 молекул АТФ. Існує і небіологічна фіксація азоту. Після того, як почали виробляти добрива (промислова фіксація азоту), людина цілком успішно може конкурувати з біологічними фіксаторами та біосферою в кількості азоту, що фіксується.

Фіксувати азот можуть лише прокаріотичні організми. Усі організми, здатні фіксувати азот, мають схожі ферменти нітрогенази. Нітрогеназа здатна працювати тільки в анаеробних умовах, у присутності кисню фермент інактивується та фіксація азоту зупиняється.

Фіксований азот йде в органічні сполуки. Цей процес можуть проводити бактерії та рослини. Ми можемо лише переводити органічні сполуки в аміак. З'єднання аміаку можуть переходити в окису азоту, після фіксації якого бактеріями знову виходить азот.

Фіксацію азоту здійснюють близько 250 штамів еубактерій: азотобактерії, клостридії та ін. Половину цих штамів становлять різні види ціанобактерій, раніше звані синьо-зеленими водоростями.

Як мовилося раніше, нітрогеназа чутлива до кисню. У його присутності вона інактивується і тоді не оборотна. А синьо-зелені водорості займаються фотосинтезом, у якому утворюється кисень, і процес фіксації азоту несумісний із процесом фотосинтезу. У результаті вдень нитчаста ціанобактерія осциляторія займається фотосинтезом, а вночі, коли фотосинтез не йде, вона займається фіксацією азоту.

Єдиний організм, здатний одночасно проводити і фіксацію азоту та фотосинтез, це ціанобактерія Anabaena. Як це здійснюється? Фотосинтез відбувається у більшості клітин (зелені клітини малюнку) світла, і ціанобактерія може використовувати джерела азоту, розчинені у навколишньому середовищі. Однак, якщо азоту не вистачає, вона переходить до фіксації азоту. І тому окремі клітини, які раніше займалися фотосинтезом, диференціюються. Вони називаються гетероцистами. Це більші клітини, вкриті щільною оболонкою. Фотосинтез у яких припиняється, і ферменти фотосинтезу їх зникають. Натомість починається синтез нітрогенази. Товста оболонка не пропускає всередину кисень, і в гетероциста відбувається фіксація азоту, в той час, як всі інші клітини займаються фотосинтезом. Все, що потрібно гетероцисту для роботи (у тому числі й азот), вона отримує від сусідніх клітин через спеціальні міжклітинні контакти, а сама гетероциста віддає сусіднім клітинам амінокислоту глутамін (дивіться будову амінокислот у лекції 4), яка синтезується після фіксації азоту.

До фотосинтезу здатні багато представників прокаріотів. Раніше ми вже згадували, що фотосинтез буває оксигенний і аноксигенний фотосинтез. Поєднують обидва ці види знову ж таки ціанобактерії. Більшість бактерій здатні поводити лише один із двох типів фотосинтезу. Трапляються фотосинтетики і серед архей.

Для фотосинтезу необхідне світло. При цьому використовуються світлові хвилі певного діапазаноа, який залежить від "налаштування" біоантен, що вловлюють квант світла. Жорсткий ультрафіолет використовуватися не може, оскільки він ушкоджує ДНК та білки. Рослини реагують світ довжиною хвилі до 700 нм.

Прокаріоти користуються ширшим спектром випромінювання. Найпростіша схема фотосинтезу - в археї галобактерії, що у Мертвому морі. Червоне забарвлення цих бактерій обумовлена наявністю пігментів каротиноїдів, що захищають клітини від фотоушкоджень, які цілком можливі за високої інтенсивності сонячного світла. Фотосинтез у галобактерій проводиться спеціальним білком бактеріородопсин. Цей білок знаходиться в клітинній мембрані, вловлює квант світла та переводить його енергію в електрохімічний заряд на мембрані (DmH). В якості "антени", що уловлює світло в бактеріородопсині, використовується ретиналь - світлочутлива молекула, така ж, як та, що міститься в родопсині, світлочутливий білку вищих організмів.

Фотоантеною у ціанобактерій та вищих рослин служать хлорофіли. Це складні поліциклічні сполуки з наявністю сполучених зв'язків.

Де мешкають бактерії

Ми розглянули деякі особливості будови та функціонування прокаріотів, тепер розглянемо, де вони мешкають.

Бактерії можуть вступати в симбіоз як з одноклітинними, так і багатоклітинними еукаріотами. Приклади - джгутиконосець ціанофора та корененіжка. Клітина ціанофор містить дві ціанобактерії. Коли джгутикова ціанофора ділиться, то кожній дочірній клітині дістається по одній ціанобактерії, які потім також діляться, щоб відновити кількість ціанобактерій на ціанофори. Коли жгутиконосець містить ціанобактерії, він має фототаксис, тобто. рухом у напрямку до світла чи від нього.

Корененіжка також містить усередині клітини ціанобактерії, але іншого виду. Бакетрії, що вільно живуть, і бактерії-симбіонти відрізняються за своїми властивостями. Деякі види симбіонтів здатні залишати свого господаря та переходити до самостійного способу життя, тоді як інші види ціанобактерії не можуть жити окремо від господаря. Такі тіанобактерії, що втратили самостійність, називаються ціанеллами. Вважається, що через симбіоз виникли хлоропласти вищих рослин. Батьки хлоропластів - це вільноживучі ціанобактерії.

Приклад симбіозу тварини з одноклітинними фотосинтезуючими є молюск тридакна. Мантія молюска наповнена водоростями зооксантеллами. Причому їх так багато, що молюсок не може затягнути мантію всередину. Водорості займаються фотосинтезом, а молюск забезпечує їхню безпеку.

Багато азотофіксуючих бактерій можуть жити самі по собі. Деякі види також можуть мешкати в бульбах бобових рослин. Як було сказано вище, еукаріоти не здатні до азотофіксації. Тому деякі бактерії у симбіозі з вищими рослинами забезпечують їх азотом. Симбіотичні азотфіксуючі бактерії живуть у бульбах, які утворюються на корені рослини у відповідь на проникнення в нього бактерій із ґрунту. На малюнку нижче показані бульби на коренях бобової рослини. Клітини такого бульба набиті азотофіксуючими бактеріями. Щоб ізолювати бактерії від кисню рослини синтезують білок леггемоглобін, схожий структурою на гемоглобін, який пов'язує кисень і захищає симбіонтів від його дії.

Дуже цікаві організми, схожі на рослини, утворюються при симбіозі деяких видів грибів та бактерій, у тому числі вже знайомих нам ціанобактерій. Це лишайники. Для життя їм потрібні лише мінімальні кількості води, тому що бактерія забезпечує фотосинтез, а гіфи гриба захищають бактерій від висихання та видобувають воду. У симбіотичному стані бактерія продукує велику кількість поживних речовин, що передаються грибу, тоді як у вільному стані вона забезпечує лише свої потреби. При поліпшенні умов складові лишайники бактерії та гриби можуть виходити із симбіотичної взаємодії та жити самостійно. Лишайники – це також форма існування бактерій.

Ще один вид симбіозу представлений бактеріями, що світяться. Люмінесценція деяких підводних риб обумовлена тим, що в їхніх органах живуть симбіотичні бактерії. Світло обумовлено роботою бактеріального ферменту люциферази. Ген, що кодує цей фермент, виділено та використовується у наукових дослідженнях /

Бактеріальні симбіонти людини складають її нормальну мікрофлору. Вони живуть у кишечнику, на шкірі, на слизових, забезпечуючи або захист (конкурентним способом не даючи іншим, шкідливим, бактеріям заселити ці ділянки), або беручи участь у перетравленні їжі та синтезуванні деяких, необхідних людині вітамінів. Ми вже згадували симбіонта людини кишкову паличку. Усього до нормальної мікрофлори людини належить близько 500 видів бактерій. Якщо вбити всіх бактерій на шкірі або в кишечнику людини, то нічого хорошого з цього не вийде. Роль нормальної мікрофлори вивчена на стерильних тваринах. У спеціальних умовах вирощують тварин (щур або мишей), і дивляться, що з ними відбувається без бактерій. Слід зазначити, що вони живуть не дуже добре. Таким чином, кожна реальна людина – це не просто представник виду Homo sapiens, а ціла колекція різних організмів

Статевим шляхом також можуть передаватися віруси, наприклад, вірус герпесу. Вірус герпесу викликає утворення бульбашок на шкірі, наповнених вірусними частинками ("лихоманку"). Серед населення країн 70-90% інфіковані вірусом герпесу, в 30% бувають висипання, в 10% - генітальні форми захворювання. Статевим шляхом можуть передаватися віруси імунодефіциту людини (викликає СНІД - синдром прогресуючого муунодефіциту), гепатиту В і С (вражають печінку), папіломавіруси (викликають розростання шкірного епітелію та утворення бородаків; деякі види провокують розвиток раку).

Серед збудників захворювань, що передаються статевим шляхом, раніше за інших були описані гонокок, бліда спірохета та еукаріотичний орагнізм трихомонаду. Довгий час, як у хворого були ознаки сечостатевої інфекції, але жоден з цих трьох збудників не був виявлений, йому ставили діагноз "неспецифічний уретрит". Однак у другій половині ХХ століття було знайдено збудників "неспецифічного" запалення. До них відносяться гарднерелла, хламідія, уреаплазма, мікоплазма та деякі інші види. Захворювання, що викликаються ними, відрізняються тим, що часто проходять малосимптомно, залишаються непоміченими носієм і переходять у хронічну форму. Хоча б один із цих збудників зустрічаються у 30-50% людей, у частини людей (що мають кілька статевих партнерів) можна виявити цілий "букет" збудників. Досі деякі лікарі вважають, що ці бактерії безпечні. Це, невірно, давно вже показано, що ці бактерії є не тільки збудниками сечостатевих інфекцій, одним з найважчих ускладнень яких є безпліддя, але й низки загальних захворювань, уявлення, що просто усталися, змінюються повільно.

Бактерія гарднерелла, що викликає гарднереллез - запальне захворювання сечостатевих шляхів - було описано у середині ХХ століття. Гарднерелла трохи більша за гонококу, має характерну для прокаріотів будову. У препаратах, отриманих від хворих, клітини епітелію статевого тракту виглядають хіба що «приперченими»; ці перчинки – якраз і є гарднерелли. Вони також спричиняють запалення урогенітального тракту, і найважчим наслідком такого захворювання є безпліддя.

Перейдемо до вірусів.

Віруси не належать до прокаріотів. Іноді їх виділяють в окреме царство, іноді описують поза царствами природи. Існують деякі проблеми із класифікацією вірусів, суперечки на тему, вважати віруси живими чи неживими. Раніше віруси вважалися найбільш простими організмами, оскільки вони найменші, й у найменше білків і ДНК, і вважали, що з вірусів походять всі інші організми. Але зараз, коли встановлено, що віруси без клітини жити не можуть, немає підстав думати, що вони з'явилися раніше за клітину. Мабуть, найближче до істини уявлення у тому, що віруси - це " розлючені " гени, тобто. це гени, які стали автономними та набули системи власного розмноження.

Незважаючи на всі відмінності у формі та розмірах, всі віруси утворені подібним чином. Всі вони покриті білковою оболонкою і до їх складу входить нуклеїнова кислота – РНК чи ДНК. ДНК може бути кільцевою або лінійною, РНК може бути одноланцюжковою або дволанцюжковою.

Розглянемо будову частинок вірусу з прикладу вірусу герпесу. Білкова оболонка вірусу, звана нуклеокапсид, побудована з білків і представляє правильний шестигранник. Навколо є оболонка, яку вірус старить зі шматків клітинних мембран, які організм не атакує, оскільки це мембрани його власних клітин. Щоправда, ці мембрани інкрустовані вірусними білками, тому імунна система вірус герпесу все-таки може розпізнати. "Загортання" в мембрану - це спосіб захисту вірусу. Усередині білкового шестигранника знаходиться лінійна двоспіральна молекула ДНК. Нижче на малюнку праворуч зображена клітина, «нафарширована» частинками вірусу, що дозріває. Вірус герпесу розмножується в клітинах шкірного епітелію, але при розмноженні частки вірусу інфікують нерви, і нерв нерв проникає в спинний мозок. Там вірусна ДНК вбудовується в геном клітин корінців спинного мозку, тому, якщо інфікувавшись, людина несе в собі вірусну ДНК. Вилікувати його назавжди неможливо, хіба що разом із клітинами спинного мозку видалити. Іноді геномні копії можуть синтезувати нові вірусні ДНК. Але якщо в людини добре працює імунна система, то вона має антитіла, що захищають його від цього вірусу. Ці антитіла не дають вірусу вибратися зі свого укриття. Але при ослабленні імунної системи, наприклад, при застуді, титр антитіл у крові падає, віруси виходять з клітин спинного мозку і нервом добирається до шкірного епітелію, і там він уже починає розмножуватися. Тому бульбашки, що висипають у тих місцях, через які вірус потрапив до організму - найчастіше на обличчі, на губах - називають "застудою".

Близьким родичем вірусу герпесу є вірус вітрянки. На вітрянку людина хворіє один раз у житті, зазвичай у дитинстві. Все тіло дитини покривається герпетичними пухирцями; Потім вірус вітрянки також оселяється в спинному мозку, і активація вірусу викликає запалення нервів і висипання на шкіри, які називаються оперізуючий лишай. Процес досить болісний і може позбавити людину працездатності на місяць.

Папіломавірус набагато дрібніший, порівняно з вірусом герпесу. Принципова будова така сама. Передається за безпосереднього контакту, у тому числі при статевому контакті. Папіломавірус досить поширений; він викликає розростання епітелію (утворюються бородавки та папіломи). Деякі штами цього вірусу онкогенні – вони викликають рак шийки матки у жінок. Тобто це форма раку, що передається статевим шляхом. Наразі розроблено вакцини, які оберігають людину від цієї форми раку.

Спочатку люди ділили всю живу природу на тваринах. Така класифікація відбито ще працях Аристотеля. Навіть Карл Лінней - основоположник сучасної класифікації видів, що жив у 18 столітті, все ще ділив живі організми лише на рослин та царство тварин.

У 17 століття відкрили одноклітинні організми, спочатку їх розподіляли по двох відомих царствам і лише 19 столітті виділили їм окреме царство - Протистов.

Після того, як з'явився електронний мікроскоп, стало можливим докладно вивчити найдрібніші організми. Вчені з'ясували, що одні з них мають ядро, а ні, було запропоновано розділити всі живі організми за цією ознакою.

Сучасна система сформувалася в 1969 році, коли Роберт Уіттекер запропонував розділяти організми на основі принципу їх харчування.

Роберт Віттекер першим виділив гриби в окреме царство.

Царство Рослин

До цього царства відносять багатоклітинні автотрофні організми, клітини яких мають міцну оболонку, що зазвичай складається з целюлози. Рослини поділяться на підцарство найпростіших рослин та підцарство вищих рослин.

Царство Тварин

До цього царства відносять багатоклітинні гетеротрофні організми, вони відрізняються самостійною рухливістю, харчуванням переважно за допомогою заковтування їжі. Клітини таких організмів зазвичай не мають щільної стінки.

Царство Грибів

Гриби – багатоклітинні сапрофіти, тобто організми, які харчуються за рахунок переробки мертвої органіки. Вони відрізняються тим, що в результаті їхньої діяльності не залишається екскрементів. Гриби розмножуються суперечками. У царстві виділяють підцарство грибів та підцарство міксоміцетів, вчені сперечаються про те, чи варто відносити останні до царства Грибів.

Царство Бактерій

До царства Бактерій відносять одноклітинні організми, які мають повноцінного ядра. Існують бактерії-автотрофи та бактерії-гетеротрофи. Зазвичай бактерії рухливі. Оскільки бактерії немає ядра, їх відносять до домену прокариотов. Усі бактерії мають щільну стінку клітини.

Царство Протистів

Організми, у клітинах яких є ядро, найчастіше одноклітинні. Організми потрапляють у царство Протистів за залишковим принципом, тобто тоді, коли їх не можна зарахувати до інших царств організмів. До протист відносять водорості та найпростіші.

Царство Вірусів

Віруси знаходяться на межі між живою та неживою природою, це неклітинні утворення, які є набором складних молекул у білковій оболонці. Віруси можуть відтворюватися лише перебуваючи в живій клітині іншого організму.

Царство Хромістів

Невелика кількість організмів – деякі водорості, кілька грибоподібних організмів – мають у складі своїх клітин 2 ядра. Їх виділили в окреме царство лише 1998 року.

Царство Архей

Перші археї знайшли в геотермальних джерелах

Найпростіші доядерні одноклітинні організми, які з'явилися на Землі одними з перших, вони пристосовані жити не в кисневій, а в метановій атмосфері, тому знаходять їх в екстремальних середовищах.