Урок 7
Тема: Основи еволюційної філогенії та систематики. Основні групи організмів: бактерії, археї, еукаріоти. Огляд основних еукаріотичних таксонів.
1. Систематика та огляд основних таксонів
Біологічна систематика – біологічна наука, що займається класифікацією організмів.
Основні систематичні категорії ввів шведський учений Карл Лінней (XVIII ст.). Він також запровадив бінарну номенклатуру. Її сутність полягає в подвійному найменуванні латинською мовою. Перше слово позначає родову назву, друге – видову.
Фундаментальною основою сучасної систематики є ідея про єдність походження живих організмів й еволюцію органічного світу, що призвела до існуючого різноманіття живих організмів. Керуючись цими ідеями, сучасна систематика будує природну систему на основі філогенетичного споріднення (спільності походження, близькості і дальності спорідненості між різними видами) аналізованих форм. Ступінь родинних відносин між порівнюваними видами базується на їх морфологічному, анатомічному, біохімічному, генетичному критеріях.
Для систематизації величезної кількості живих істот у біології використовуються систематичні категорії, або таксони. Вони складають свою ієрархію підпорядкування, де таксони більш низького рангу входять до складу таксонів більш високого рангу.
В даний час використовуються наступні основні таксони:
У разі необхідності застосовуються численні додаткові таксони – підтип, надклас, підряд.
У 1990 році Карл Воуз запропонував новий варіант систематики живих організмів. Згідно з ним, організми поділяються на великі систематичні групи – домени.
Домен – таксон найвищого рангу, що включає в себе кілька царств живих організмів.
|
Неклітинні
форми життя
|
Клітинні форми
життя
|
|
Віруси
Субвірусні
частинки: пріони, віроїди
|
Домен Бактерії
Домен Археї
Домен
Еукаріоти
|
2. Філогенія
Філогенія – наука, що вивчає історичний процес розвитку органічного світу (філогенез). Для дослідження філогенезу сучасна біологія широко використовує новітні технології. Особливо ефективними є методи з галузі молекулярної біології та генетики й мікроскопічних досліджень. Також широко використовують математичне моделювання й побудову філогенетичних дерев.
Філогенетичне дерево – схема, яка відображає еволюційні зв’язки між різними таксонами, генами або іншими об'єктами, що мають загального предка.
3. Основні групи організмів
За палеонтологічними даними, прокаріоти на нашій планеті виникли біля 3,2 млрд. років тому, тоді як еукаріоти є набагато молодшими – їхній вік складає лише біля 1,6 млрд. років.
Прокаріотичні клітини за розмірами значно менші від еукаріотичних – їхній середній діаметр становить біля 0,5-2 мкм, тоді як у еукаріот – 5-20 мкм.
Клітини прокаріот та еукаріот на фенотиповому рівні подібні за наявністю ДНК та білок-синтезуючого апарату, представленого рибосомами, за наявністю зовнішньої мембрани (плазмалеми), ферментних комплексів. До складу клітин прокаріот та еукаріот входять білки, жири, вуглеводи, нуклеїнові кислоти, мінеральні сполуки та вода.
Прокаріоти не мають спеціалізованих фотосинтетичних органел. Представники еукаріотів мають спеціалізовані органели – хлоропласти, де і зосереджено весь пігментний комплекс.
Відмінності між прокаріотами та еукаріотами на геномному рівні полягають у тому, що прокаріотична клітина є системою, яка містить лише один геном, зосереджений у нуклеоїді, тобто є моногеномною. Еукаріотична клітина є системою з кількома (двома, трьома або навіть чотирма) неспорідненими геномами, тобто є полігеномною.
Прокаріоти не здатні до фаго- та піноцитозу, не мають морфологічно оформленого ядра, мітохондрій, пластид, ендоплазматичної сітки, комплексу Гольджі, лізосом, а також органел, що побудовані з мікротрубочок – джгутиків, базальних тіл джгутиків, клітинного центру з центріолями. У прокаріот відсутні мітоз, мейоз, статевий процес, а обмін генетичною інформацією здійснюється парасексуально – шляхом трансформацій та кон'югацій. Прокаріоти, на відміну від еукаріотів, здатні дуже швидко розмножуватися.
Прокаріоти складають два домени: Археї і Бактерії. Різниця між якими полягає у відсутності двошарової ліпідної мембрани у архебактерій та її наявності у бактерій.
Основні ознаки домену Архей:
- є вийнятково одноклітинними організмами
- мають прокаріотичну будову клітини (з органел цитоплазми лише нуклеоїд та рибосоми)
- мембрани можуть бути одношаровими
- клітинна стінка складається з псевдомуреїну
- джгутики є суцільною білковою ниткою, обертається ліворуч, росте від основи, рухається з використанням енергії АТФ
- мають унікальні метаболічні процеси: метаногенез (утворення метану) та бактеріородопсиновий фотосинтез
- за розмірами клітина від 0,1 до 15 мкм у діаметрі. Форма: кулі, палички, тонкі спіралі та нитки, диски, прямокутні або майже квадратні. Є види що добре почуваються у солоних водоймах (галофіли). Є і такі, що добре розвиваються у сильнокислих місцях за високих температур до 120͒С (термоацидофіли).
Основні ознаки домену Бактерії
До цієї групи відносять так звані "типові" бактерії: ціанобактерії (синьозелені водорості), актиноміцети, рикетсії, хламідії, міксобактерії та інші. Це найдавніші організми які можна вважати предками сучасних Археїв та Еукаріот.
Їх основні ознаки:
- одноклітинні, колоніальні і навіть багатоклітинні організми, в тому числі з початковим диференціюванням клітин
- прокаріотична будова клітини, але окрім нуклеоїду і рибосом у різних видів можуть бути фотосинтезуючі або нітрогенфіксуючі структури
- геном не містить білків гістонів
- мембрани складаються з фосфоліпідів
- мембрани завжди двошарові, часто наявна додаткова периплазматична мембрана, розташована ззовні від клітинної стінки
- клітинна стінка містить муреїн, може містити додаткові шари
- джгутики це порожня білкова нитка що обертається праворуч, росте від кінця, рухається з використанням протонного градієнту
- унікальні процеси: бродіння, азотфіксація, фотосинтез на основі бактеріофілу, анаеробне дихання
- живуть у всіх екотопах Землі, переважають за умов нормальної температури, тиску та вмісту кисню
Розміри від 0,5 до 5 мкм. Клітини за формою можуть бути кулясті (коки), паличкоподібні (бацили), звивистими (вібріони, спірили, спірохети), рідше - зірчастими, кубічними, С або О-подібними. Одноклітинні форми можуть утворювати скупчення - плівки вкриті слизом. Багатоклітинні форми утворюють нитки.
Основні ознаки домену Еукаріот
Еукаріот - велика група організмів, клітини яких містять ядро.
Домен Еукаріоти поділяється на декілька царств: Рослини (Plantae, або Vegetabilia), Гриби (Fungi), Тварини (Animalia), кілька царств, до яких належать представники одноклітинних еукаріотичних організмів.
Спільними ознаками для всих еукаріот є:
- одноклітинні, колоніальні або багатоклітинні форми
- багатоклітинні мають диференційовані клітини, тканини та органи
- клітина має ядро, ендоплазматичну сітку, апарат Гольджі, вакуолі, лізосоми та деякі інші органели
- більшість мають мітохондрії
- ті, що здатні до фотосинтезу, мають хлоропласти
- до складу мембран входять фосфоліпіди
- клітинна стінка складається з целюлози, може містити хітин, хітозан, пектин
- джгутик утворений комплексом із двох вільних мікротрубочок і 9 подвійних, вкритий мембраною
- здатні до біосинтезу багатьох біологічно активних речовин (вітаміни, гормони, ферменти тощо)
- живуть в усіх біотопах.
За самими обережними оцінками сьогодні на нашій планеті зареєстровано біля 1,8 млн. видів живих організмів. З них понад 1000 видів вірусів, близько 4500 видів дроб'янок, біля 500 тис. видів – це рослини, біля 100 тис. видів – гриби, біля 1,5 млн. видів – тварини (з них понад 1 млн. – комахи). Це різноманіття виникло внаслідок тривалого процесу еволюції, під час якого одні види давали початок іншим, деякі зникали. Види, що утворилися від спільного предка, зберігають чимало ознак схожості. Чим віддаленішим є історичний зв'язок між видами, тим суттєвішими є відмінності між ними. Таким чином, усі види, що населяють нашу планету, пов'язані між собою родинними зв'язками, тобто утворюють природну систему.
4. Домашнє завдання
Зробити конспект та виписати терміни
Скласти в зошит 5 питань типу так чи ні (фото вислати на вайбер)
Немає коментарів:
Дописати коментар