Занятие 2. Клетка как биологическая система

Занятие 2. Клетка как биологическая система

1. Многообразие клеток. Прокариотические клетки.

2. Сравнительная характеристика клеток растений, животных, бактерий, грибов.

3. Строение и функции органелл клетки эукариот.

Система классификации живых организмов на Земле

Надцарство Прокариоты

Бактерии (др.-греч. вбкфЮсйпн — палочка) — группа (царство) прокариотных микроорганизмов, чаще всего одноклеточных. К настоящему времени описано около десяти тысяч видов бактерий и предполагается, что их существует свыше миллиона. Размеры бактерий в среднем составляют 0,5—5 мкм.

Впервые бактерий увидел в оптический микроскоп и описал в 1676 году голландский натуралист Антони ван Левенгук. Как и всех микроскопических существ, он назвал их «анималькули». Название «бактерии» ввёл в употребление в 1828 году Христиан Эренберг. В 1850-х годах Луи Пастер положил начало изучению физиологии и метаболизма бактерий, а также открыл их болезнетворные свойства. Дальнейшее развитие медицинская микробиология получила в трудах Роберта Коха, которым были сформулированы общие принципы определения возбудителя болезни (постулаты Коха). В 1905 году он был удостоен Нобелевской премии за исследования туберкулёза.

Особенности клеток прокариот

Отсутствие обособленного ядра, генетический материал в виде ДНК не отграничен от цитоплазмы оболочкой. Генетический аппарат представлен ДНК единственной кольцевой хромосомы. Отсутствует развитая система мембран (митохондрии, ЭПС, аппарат Гольджи). Отсутствует клеточный центр. Не типичны внутриклеточные перемещения цитоплазмы и амебоидное движение. Деление клеток – прямое (амитоз). Время, необходимое для образования двух дочерних клеток из материнской (время генерации), сравнительно мало и исчисляется десятками минут.

Спора - своебразная форма покоящихся грамположительных бактерий. Споры образуются при  неблагоприятных условиях существования бактерий (высушивание,  дефицит питательных веществ и др.). Внутри бактериальной  клетки образуется одна спора (эндоспора). Образование спор способствует сохранению вида и не является способом  размножения, как у грибов.

Строение клетки прокариот

Роль бактерий

Бактерии характеризуются коротким жизненным циклом и высокой скоростью обновления биомассы. Функционируют в основных биогеохимических циклах:

участвуют в формировании структуры и плодородия почв, в образовании полезных ископаемых и разрушении растительной и животной биомассы; поддерживают запасы углекислого газа и кислорода в атмосфере.

Симбиотические бактерии

Бактерии-азотфиксаторы обитают также в клубеньках бобовых и других групп растений.

Клубеньки на корнях сои

В симбиозе со многими морскими животными (губками и асцидиями), а также с некоторыми растениями (водным папоротником азоллой) и грибами (в составе лишайников) живут и цианобактерии. Бактерии населяют желудочно-кишечный тракт животных и человека и необходимы для нормального пищеварения. Особенно они важны для травоядных, которые питаются не столько растительной пищей, сколько продуктами её бактериального преобразования, а частично переваривают и самих бактерий.

Патогенные бактерии

Бактерии вызывают большое количество заболеваний человека, таких как чума, сибирская язва, дифтерия, сифилис, холера, туберкулёз и др. Открытие патогенных свойств у бактерий продолжается: в 1980-е—1990-е было показано, что Helicobacter pylori вызывает язвенную болезнь и даже рак желудка, а также хронический гастрит.

Использование бактерий человеком

Тысячелетиями человек использовал молочнокислые бактерии для производства сыра, йогурта, кефира, уксуса, а также квашения. В настоящее время разработаны методики по энтомопатогенных бактерий. Благодаря быстрому росту и размножению, а также простоте строения, бактерии активно применяются в научных исследованиях по молекулярной биологии, генетике, генной инженерии и биохимии. Самой хорошо изученной бактерией стала Escherichia coli. Перспективным направлением является обогащение руд с помощью сероокисляющих бактерий, очистка бактериями загрязнённых нефтепродуктами или ксенобиотиками почв и водоёмов. В кишечнике человека в норме обитает от 300 до 1000 видов бактерий общей массой до 1 кг. Они играют важную роль в переваривании углеводов, синтезируют витамины, вытесняют патогенные бактерии.

2. Сравнительная характеристика клеток растений, животных, бактерий, грибов.

3. Строение и функции органелл клетки эукариот.