 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Положение микроорганизмов в общей системе живого мира
До середины XIX в. все организмы, населяющее нашу планету, по структурным и функциональным признакам единодушно подразделялись на два царства: растения (Plantae) и животные (Animalia).
С изобретением светового микроскопа постепенно накапливалась информация о существовании простейших одноклеточных организмов, невидимых человеческим глазом, признаки которых явно не укладывались в критерии двух вышеназванных царств.
Э. Геккель в 1866 г. впервые высказал мысль о выделении третьего царства – протист. К этому царству он отнес все организмы, имеющие малые размеры и относительно простую биологическую организацию: грибы, водоросли, простейшие и бактерии. Идея Э. Геккеля о выделении царства протист получила экспериментальное подтверждение и уточнение лишь к 50-м годам прошлого столетия.
Современные исследования позволили выделить два существенно различающихся типа клеток: прокариотную и эукариотную. Опираясь на экспериментальный материал, Р. Стейниер и К. ван Ниль (1962) сделали весьма важное заключение, что прокариотная клетка является структурной единицей, присущей исключительно двум группам организмов – бактериям и сине-зеленым водорослям. Для всех остальных организмов – растений, животных, грибов, водорослей и простейших характерна более сложная эукариотная клетка (табл. 1). Различия в организации прокариотной и эукариотной клеток легли в основу вывода, сделанного Р. Мюрреем (1968), о подразделении всех клеточных организмов на два царства: Прокариоты (Procaryotae) и Эукариоты (Eucaryotae).
К царству Procaryotae Мюррей отнес бактерии и цианобактерии (сине-зеленые водоросли), к царству Eucaryotae – все остальные организмы – растения, животные и высшие протисты (грибы, водоросли, простейшие). За пределами двух вышеназванных царств клеточных организмов остались неклеточные формы жизни – вирусы, составляющие самостоятельное царство Vira.
Царство Procaryotae представлено весьма многочисленным и разнообразным миром бактерий. Возраст наиболее древних бактерий насчитывает по меньшей мере 3–3,5 млрд. лет. Многие бактерии, по мнению ученых, появились сравнительно недавно. В настоящее время различные представители мира бактерий занимают практически беспредельные экологические ниши на нашей планете. Они выделяются из льдов Арктики и Антарктиды, проникают в нефтяные скважины, живут в воде горячих источников, температура которых достигает 92° С, обильно населяют все типы почв и водоемы, поднимаются с токами воздуха на высоту 85 км.
Таблица 1
Основные различия между прокариотами и эукариотами
| Характеристика | Прокариоты | Эукариоты |
| Размеры клеток | Диаметр 0,5-5 мкм | Диаметр обычно до 40 мкм; объем клетки, как правило, в 1000-10000 раз больше, чем у прокариот |
| Форма | Одноклеточные или нитчатые | Одноклеточные, нитчатые или истинно многоклеточные |
| Генетический материал | Кольцевая ДНК находится в цитоплазме и ничем не защищена. Нет истинного ядра или хромосом. Нет ядрышка | Линейные молекулы ДНК связаны с белками и РНК и образуют хромосомы внутри ядра. Внутри ядра находится ядрышко |
| Синтез белка | 70S-рибосомы и мельче. Эндоплазматического ретикулума нет. (Синтез белка характеризуется и другими особенностями, в т.ч. чувствительностью к антибиотикам; например, развитие прокариот ингибируется стрептомицином). | 80S-рибосомы (крупнее). Рибосомы могут быть прикреплены к эндоплазматическому ретикулуму |
| Органеллы | Органелл мало. Ни одна из них не имеет оболочки (двойной мембраны). Внутренние мембраны встречаются редко; если они есть, то на них обычно протекают процессы дыхания или фотосинтеза | Органелл много. Некоторые органеллы окружены двойной мембраной, например, ядро, митохондрии, хлоропласты. Большое число органелл ограничено одинарной мембраной, например, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли, микротельца, эндоплазматический ретикулум и др. |
| Клеточные стенки | Жесткие, содержат полисахариды и аминокислоты. Основной упрочняющий компонент - муреин | У зеленых растений и грибов клеточные стенки жесткие и содержат полисахариды. Основной упрочняющий компонент клеточной стенки растений - целлюлоза, у грибов - хитин |
| Жгутики | Простые, микротрубочки отсутствуют. Находятся вне клетки (не окружены плазматической мембраной). Диаметр 20 нм | Сложные, с микротрубочками. Располагаются внутри клетки (окружены плазматической мембраной). Диаметр 200 нм |
| Дыхание | У бактерий происходит в мезосомах; у сине-зеленых водорослей - в цитоплазматических мембранах | Аэробное дыхание происходит в митохондриях |
| Фотосинтез | Хлоропластов нет. Происходит в мембранах, не имеющих специфической упаковки. | В хлоропластах, содержащих специальные мембраны, которые обычно уложены в ламеллы или граны. |
| Фиксация азота | Некоторые обладают этой способностью | Ни один организм не способен к фиксации азота |
Многие прокариоты в процессе эволюции приспособились к жизни в организмах эукариот.
Слабая морфологическая дифференциация прокариот сочетается с поразительным разнообразием и пластичностью их метаболизма. Достаточно сказать, что среди них по источнику используемой энергии выделяются фототрофы и хемотрофы; по отношению к кислороду – облигатные аэробы и анаэробы; по источнику углерода – автотрофы и гетеротрофы.
Разнообразие и пластичность метаболизма прокариот обусловливают возможность использования ими не только любого естественного субстрата, но и веществ химического синтеза. Они способны трансформировать любые пластмассы, натуральный и синтетический каучук, солярку, парафин, фенольные соединения, пестициды и т.д.
Активность ферментных систем, а также огромная поверхность соприкосновения мелких прокариотных клеток с субстратом обеспечивает им несоизмеримо более высокий уровень метаболизма по сравнению с эукариотами. Высокий уровень метаболизма, уникальная скорость размножения при относительно простой структурной организации сделали прокариот излюбленной моделью в экспериментах по биохимии, генетике и молекулярной биологии.
Р. Виттекер в 1969 году предложил схему деления всего органического живого мира на 5 (пять) царств:
1) Monera – включает все прокариотные, с примитивным клеточным строением, одноклеточные организмы.
2) Protista – микроскопические одноклеточные, но эукариотические организмы.
3) Plantae – растения.
4) Animalia – животные.
5) Fungi – грибы.
Эти царства отличаются: типом питания; автотрофного – у растений, гетеротрофные – у животных и грибов, особенностями клеточного строения и обмена веществ.
Поиск по сайту: