Ydineliöt ja niiden ominaisuudet. Ydin. Biologinen monimuotoisuus, sen rooli biosfäärin vakauden ylläpitäjänä

Tässä supervaltakunnassa kasvit jaetaan sienien valtakuntaan ja kasvien valtakuntaan.

Sienet voivat muodostaa symbioottisia suhteita muiden organismien, kuten levien tai sinilevien kanssa, muodostaen jäkälää. Ne voivat myös astua symbioosiin korkeampien kasvien kanssa, peittäen ja tunkeutuen kasvien juuriin hyfeillään ja muodostaen rakenteita (juuri + sieni), joita kutsutaan mykorritsaksi. Tällainen symbioosi kasvien kanssa tarjoaa jälkimmäisille fosfaattien tarpeen. Esimerkiksi 80 % maan kasveista, mukaan lukien monet maatalouskasvit, muodostaa symbioosin Glornus versiforme -sienen kanssa, joka elää niiden juurillaan ja helpottaa fosfaatin ja kivennäisravinteiden ottamista maaperästä.

Tämän valtakunnan organismien joukossa on sekä yksisoluisia (mikroskooppisia) tai alempia että monisoluisia (korkeampia) sieniä.

Sienet luokitellaan departementteihin: oikeat sienet, munasolut ja jäkälät.

Oikeiden sienien joukossa on luokkia Chytridia sienet, Zygomycetes, Ascomycetes (Marsupial sienet), Basidiomycetes ja Imperfect sienet (Deuteromycetes).

Ascomycetes on lukuisin sieniryhmä (yli 30 000 lajia), jotka eroavat toisistaan ​​pääasiassa kooltaan. On olemassa sekä yksisoluisia että monisoluisia muotoja. Heidän kehoaan edustaa haploidinen rihmasto. Ne muodostavat askeja (pusseja), jotka sisältävät askosporeja, mikä on näille sienille ominaista piirre. Tämän ryhmän sienistä tunnetuimmat ovat hiiva (olut, viini, kefiiri ja muut). Esimerkiksi hiiva Saccharomices cerevisiae vaikuttaa glukoosin (CgH^Og) käymiseen. Yksi glukoosimolekyyli tuottaa kaksi etyylialkoholimolekyyliä tämän entsymaattisen prosessin aikana.

Basidiomykeetit ovat korkeampia sieniä. Niille on ominaista suuret koot, jotka voivat nousta jopa puoleen metriin. Heidän ruumiinsa koostuu myös myseelistä (rihmasto), mutta monisoluista, muodostaen sieniä. Sienisolujen protoplasti ei sisällä vain ytimiä, vaan myös mitokondrioita, ribosomeja, Golgi-laitteistoa ja jopa glykogeenia vara-aineena. Hyfit kietoutuvat yhteen muodostaen hedelmäkappaleita, joita jokapäiväisessä elämässä kutsutaan sieniksi ja jotka koostuvat varresta ja korkista.

Nämä sienet lisääntyvät sekä kasvullisesti että aseksuaalisesti sekä seksuaalisesti. Tunnetuimmat basidiomykeetit ovat hattusieniä, joiden joukossa on sekä syötäviä että myrkyllisiä.

Oomykeetit ovat pääasiassa vesi- ja maasieniä. Näistä sienistä tunnetaan erittäin hyvin Phytophtora-suvun lajeja, jotka aiheuttavat perunoiden, tomaattien ja muiden yöviirien sairauksia.

Sienillä on merkittävä rooli luonnossa. Erityisesti ne ovat tuhoavia organismeja. Koska ne ovat osa monia ekologisia järjestelmiä, ne ovat vastuussa kasviperäisen orgaanisen materiaalin tuhoamisesta, koska ne tuottavat entsyymejä, jotka vaikuttavat selluloosaan, ligniiniin ja muihin aineisiin. kasvisolut. Niitä käytetään laajalti juustoteollisuudessa monien suosittujen juustotyyppien valmistukseen. On huomattava, että Neurospora crassalla on erinomainen rooli kokeellisena kohteena monien aineenvaihduntareittien tuntemisessa.

Jäkälät ovat monimutkaisia ​​organismeja, jotka muodostuvat sienten, viherlevien tai syanobakteerien ja Azotobakteerin välisen symbioosin seurauksena (kuva 4). Jäkälä on siis yhdistelmäorganismi, eli sieni + levä + atsotobakteeri, jonka olemassaolon takaa se, että sienihyfit vastaavat veden ja mineraalien imeytymisestä, levät fotosynteesistä ja Azotobakteeri typen sitomisesta tunnelmaa. Jäkälät ovat kaikkien kasvitieteellisten ja maantieteellisten vyöhykkeiden asukkaita. Ne lisääntyvät vegetatiivisesti, aseksuaalisesti ja seksuaalisesti.

Jäkälän arvo luonnossa on suuri. Koska jäkälä on herkkä ympäristön epäpuhtauksille, niitä käytetään ilmakehän puhtauden indikaattoreina. Pohjoisessa ne ovat peurojen pääruokaa. Niitä käytetään myös apteekeissa ja hajuvedessä.

Sienet ovat muinaista alkuperää. Heidän fossiilijäännöksensä on havaittu silurissa ja devonissa. Jotkut kasvitieteilijät ehdottavat, että ne ovat peräisin viherlevistä, jotka ovat menettäneet klorofyllin. Yleisempi näkemys on, että sienet kehittyivät siimaeläimistä (alkueläimistä).

Jäkälän fossiilisia jäänteitä on löydetty myös devonin ajalta, mikä määrittää niiden iän noin 400 miljoonaksi vuodeksi. Uskotaan, että jäkäläjen muodostuminen oli ensimmäinen tapaus, jossa organismien välille muodostui symbioottinen suhde. Tämä mahdollisti niiden laajan leviämisen erilaisiin ekologisiin markkinaraon.

Kasvikunta (Plantae tai Vegetabia). Tätä valtakuntaa edustavat organismit, joiden soluissa on tiheät soluseinät ja jotka kykenevät fotosynteesiin. Tämän valtakunnan kasvit luokitellaan kolmeen alavaltakuntaan, nimittäin violettiin (Phycobionta), todellisiin leväisiin (Phycobionta) ja korkeampiin kasveihin (Embryophyta).

Purppuranpunaisten ja todellisten levien runko ei ole jaettu kudoksiin ja elimiin. Tästä syystä niitä kutsutaan usein alempi- tai talluskasveiksi. Päinvastoin, muut kasvit tunnetaan korkeampina kasveina, koska niille on ominaista erilaisten kudosten läsnäolo ja kehon jakautuminen elimiin. Nämä kasvit ovat sopeutuneet elämään maan päällä.

Bagryankan osavaltakunta (Rhodophyta). Tämän alavaltakunnan kasvit ovat monisoluisia organismeja (kuva 5). Purppuran vartaloa edustaa tallus. Karmiinanpunaisia ​​on noin 4000 tyyppiä, joista tunnetuimpia ovat porfyyri, ei-malion, korallit ja muut. Niiden karmiininpunainen väri riippuu niiden sisältämän klorofyllin, karotenoidien, punaisten fykoerytriinien, sinisten fykosyaniinien ja muiden pigmenttien pitoisuudesta. He asuvat merten ja valtamerten suurissa syvyyksissä. Niitä kutsutaan usein punaleviksi. Punainen meri on erityisen rikas niistä.

Ne lisääntyvät sekä aseksuaalisesti että seksuaalisesti vuorotellen sukupuolisen ja aseksuaalisen sukupolven kanssa.

Niillä on taloudellinen merkitys. Jotkut lajit toimivat raaka-aineina, joista agar-agar uutetaan. Joissakin maissa niitä käytetään karjan rehuun.

Crimsonworts ovat ikivanhoja organismeja, mutta niiden alkuperä ja fylogeneettiset suhteet yksittäisten lajien välillä ovat edelleen epäselviä.

Subkuningas Todelliset levät (Phycobionta). Todelliset levät ovat kasveja, joiden kehoa edustaa talli. Näitä organismeja tunnetaan noin 30 000 lajia. Leviä on sekä yksisoluisia että monisoluisia. Ne ovat pääasiassa makean veden altaiden ja merien asukkaita, mutta maaleviä ja jopa lumi- ja jääleviä löytyy. Yksisoluisten levien lisääntyminen tapahtuu jakautumalla, monisoluiset muodot lisääntyvät sekä aseksuaalisesti että seksuaalisesti. Kerran Vergil kirjoitti - "nigilvilor algo" (ei ole mitään pahempaa kuin levät). Meidän aikanamme levät ovat saaneet muita arvioita.

Algologit luokittelevat levät useisiin ryhmiin.

osasto Vihreälevä (Chlorophyta). Tätä osiota edustavat liikkuvat ja liikkumattomat yksi- ja monisoluiset organismit, joilla on melko paksu soluseinä ja jotka ovat muodoltaan filamentteja, tubuluksia (kuva 6). Jotkut lajit muodostavat liikkuvia ja liikkumattomia pesäkkeitä. Näitä leviä on yli 13 000 lajia, joista suurin osa on makean veden asukkaita. Mutta myös merimuodot tunnetaan.

Yksisoluiset ja monisoluiset viherlevät kykenevät fotosynteesiin, koska ne sisältävät kloroplasteja, joihin klorofylli on keskittynyt ja jonka läsnäolosta ne saavat vihreän värin. Niissä on myös ksantofyllejä ja karoteeneja.

Tyypillisiä yksisoluisten viherlevien edustajia ovat lätäköissä ja muissa pienissä makeissa vesistöissä elävä chlamydomonas (suvusta Chlamidomonas) sekä makeissa ja suolaisissa vesissä elävän samannimisen chlorella (Chlorella) kostealla maalla, puiden kuorella. Klorellalla on poikkeuksellinen fotosynteettinen aktiivisuus, sillä se pystyy sieppaamaan ja käyttämään 10-12 % valoenergiasta. Sisältää useita arvokkaita proteiineja, B-, C- ja K-vitamiineja.

Esimerkki monisoluisista viherlevistä on lampilainen Volvox. Tämä pesäkkeen muodostava organismi koostuu 500-60 000 solusta, joista jokainen on varustettu kahdella siimolla, ja sisältää myös munasolun, erilaistuneen ytimen ja kloroplastin. Paksu hyytelömäinen kalvo ympäröi jokaista solua ja erottaa sen viereisistä soluista. Jos yksi solu pesäkkeessä kuolee, loput jatkavat elämäänsä. Solujen sijainti pesäkkeessä varmistaa tämän organismin liikkumisen.

Ne lisääntyvät jakautumalla tai muodostamalla liikkuvia zoosporeja, jotka erotetaan emon organismista, kiinnittyvät johonkin substraattiin ja kehittyvät sitten uudeksi organismiksi. Spirogyralla on seksuaalinen prosessi konjugaation muodossa.

Näiden levien taloudellinen merkitys on pieni, paitsi että chlorellaa käytetään rehuissa runsaan proteiini- ja vitamiinipitoisuuden vuoksi. Kasviplanktonin osana se toimii kalojen ravinnoksi.

Vihreiden levien oletetaan syntyneen aromorfoosien seurauksena, mikä osoittautui ytimen muodostumiseksi, monisoluisuuden ilmaantumisen ja sukupuoliprosessin seurauksena. On myös oletettu, että ne synnyttivät primitiivisiä maakasveja, joista tuli sammalten esi-isien muotoja.

osasto piilevät levää tai piilevät (Chrysophyta) edustavat pääasiassa monisoluiset organismit ja joskus jopa siirtomaamuodot (kuva 7). On myös yksisoluisia muotoja. 5700 lajia tunnetaan. Niille on ominaista kehon selkeä erilaistuminen sytoplasmaan ja ytimeen. Soluseinä on "kyllästetty" piidioksidilla, minkä seurauksena sitä kutsutaan kuoreksi. Ne ovat makeiden vesistöjen, merien ja valtamerien asukkaita ja ovat osa kasviplanktonia.

Näiden levien soluissa on jyvien tai levyjen muodossa olevia kloroplasteja, jotka ovat värjätty eri väreillä eri pigmenttien (karoteeni, ksantofylli ja sen muunnos diatomiini) pitoisuuden vuoksi. Tästä syystä piileviä kutsutaan usein kullanruskeiksi.

Lisääntyminen tapahtuu solujen jakautumisella puoliksi. Joillakin lajeilla on sukupuolinen lisääntyminen. Piilevät ovat diploidisia organismeja.

Kuolleiden piilevien pehmusteesta syntyi piimaa, joka koostuu 50-80 % niiden kuorista ja jota käytetään absorboijana kemiassa ja elintarviketeollisuudessa.

Piilevien arvo luonnossa on erittäin suuri. Niillä on poikkeuksellisen tärkeä paikka ainekierrossa, koska ne ovat kalojen pääravinto. Niiden ravintoarvo on erittäin korkea.

Evoluutioteoriassa piilevät ovat lähimpänä vihreät levät mutta niiden alkuperä on epäselvä.

osasto Ruskealevä (Phaeophyta). Nämä levät ovat monisoluisia organismeja. Jokainen solu sisältää vain yhden ytimen. Kooltaan ne ovat suurimpia (pisimpiä) leviä, joiden pituus on useita kymmeniä metrejä (kuva 8). Noin 900 lajia tunnetaan. He ovat merien ja valtamerten, myös pohjoisten, asukkaita. Niiden pigmentaatio määräytyy sen perusteella, että ne sisältävät kloroplasteja, jotka ovat klorofyllipitoisuuden vuoksi ruskeita, sekä ruskeat pigmentit(karoteeni, ksantofylli ja fukoc-santiini).

Tunnetuimpia ovat levät suvuista Laminaria ja Fucus.

Ne lisääntyvät vegetatiivisesti, aseksuaalisesti ja seksuaalisesti. Vegetatiivinen lisääntyminen tapahtuu talluksen osilla, aseksuaalista (itiöistä) - gametofyyteiksi kehittyvien haploidisten itiöiden avulla, seksuaalista - isogamialla, heterogamialla tai oogashilla. Haploidisten ja diploidisten sukupolvien vuorottelu on ominaista. Sukupuolisolut on varustettu flagellalla.

Näiden levien, erityisesti laminarian, taloudellinen merkitys on erittäin suuri. Niistä uutetaan jodia, kaliumsuoloja, elintarviketeollisuudessa käytettyjä agarmaisia ​​aineita. Laminariaa, joka tunnetaan nimellä "merilevä", käytetään ihmisten ravinnoksi. Joitakin leviä käytetään lannoitteina.

Ruskeat levät ovat vanhimpia vesikasveja. Niiden uskotaan synnyttäneen saniaisia ​​muistuttavia kasveja.

Leviä koskevien tietojen yhteenvedon päätteeksi on huomattava, että yleisesti ottaen levillä on merkitys Monessa ekologiset järjestelmät. Itse asiassa ne ovat tärkein orgaanisen aineen lähde vesistöissä. Arvioiden mukaan levät vastaavat 550 miljardin tonnin vuotuisesta orgaanisen aineksen synteesistä Maailman valtamerellä, mikä on merkittävä osa koko biosfäärin tuottavuutta. Lisäksi niillä on erittäin merkittävä rooli ilmakehän rikastamisessa hapella. Lopuksi levät osallistuvat vesistöjen itsepuhdistumiseen, maaperän muodostumiseen.

Subkuningas Korkeammat kasvit (Embryophyta tai Embryobionta). Kasveja, jotka muodostavat tämän osavaltion, kutsutaan usein lehtipuiksi, koska niiden ruumis on jaettu varteen, lehteen ja juureen. Lisäksi niitä kutsutaan myös ituradaksi, koska ne sisältävät alkion. Lopuksi niitä kutsutaan verisuonikasveiksi (paitsi sammalet), koska niiden sporofyyttien elimet sisältävät verisuonia ja henkitorveja.

Korkeammat kasvit aikana historiallinen kehitys sopeutunut elämään maalla. Näillä kasveilla on vuorotellen sukupuolinen (gametofyytti) ja aseksuaalinen (sporofyytti) sukupolvi. Gametofyytti tuottaa sukusoluja ja suojaa alkiota, kun taas sporofyytti tuottaa itiöitä, jotka tarjoavat gametofyytin seuraavan sukupolven. Korkeammissa kasveissa hallitsee diploidi sporofyytti, joka määrää kasvin ulkonäön.

Alavaltakunnassa Korkeammat kasvit, korkeammat itiöt ja korkeammat siemenkasvit erotetaan. Korkeammille itiöille on ominaista sukupuolisen ja aseksuaalisen lisääntymisen erottelu. Ensimmäisessä tapauksessa lisääntyminen tapahtuu yksisoluisilla itiöillä, jotka muodostuvat sporofyyttien itiöissä, toisessa - gametofyyttien sukupuolielimissä muodostuneilla sukusoluilla. Korkeammille siemenkasveille on ominaista monisoluisen muodostelman - siemenen, joka muodostuu lisääntymisprosessissa ja joka antaa siemenkasveille tärkeimmän evoluutioedun itiöihin verrattuna, läsnäolo.

Subkuningas Korkeammat kasvit luokitellaan useisiin osastoihin. Erityisesti korkeammat itiöiset kasvit luokitellaan divisioonoihin Rhyniophyta (Rhyniophyta) ja Zosterophyllophyte (Zostrophyllophyta), joiden organismit ovat kuolleet kokonaan sukupuuttoon, sekä nykyisin olemassa oleviin divisioonoihin Bryophyta (Bryophyta), Lycopodiophyta (Lycopodiophyta), Psilotophyta, Psilotophyta. (Eguisetophyta), saniaisia ​​(Polypodiophyta). Korkeammat siemenkasvit luokitellaan osastoihin Gymnospermae (Gymnospermae) ja Angiosperms tai Kukkivat (Angiospermae tai Magnoliophyta). Gymnosspermit ja Angiospermit ovat siemenkasveja, kun taas kaikki muut ovat korkeampia itiöitä. Joissakin korkeammissa itiöissä kaikki itiöt ovat samoja (tasahuokoiset kasvit), ja joissakin itiöt ovat erikokoisia (disspore-kasvit).

Nykyaikaisten osastojen kasveista vain joitain niistä tarkastellaan alla.

osasto Bryofyytit(Bryophyta). Tätä osastoa edustavat alamittaiset monivuotiset kasvit. Joissakin niistä ruumista edustaa tallus, mutta useimmissa se on jaettu varteen ja lehtiin (kuva 9). Sammallajeja on noin 25 000. He asuvat kosteissa paikoissa kaikilla maantieteellisillä alueilla. Ne kiinnittyvät maaperään karvamaisten kasvainten, joita kutsutaan risoideiksi, avulla. Näiden rakenteiden kautta he suorittavat maaperän ravintoa. Tämän tyypin tunnetuimmat edustajat ovat käkipellava, monipuolinen marchantia, sphagnum-suvun sammal (300 lajia).

Sammaleiden kehityksessä on ominaista sukupuolisten (gametofyytti) ja aseksuaalien (sporofyytti) sukupolvien vuorottelu. Sukupolven kasveissa muodostuu erikokoisia itiöitä. Kun naarassukusolut ovat hedelmöittyneet miesten sukusoluilla, kehittyy sporofyytti (itiöineen itiö), jonka soluissa on diploidi kromosomisarja. Itiöissä meioosin seurauksena muodostuneilla itiöillä on haploidi kromosomisarja. Maaperään vuotaneet itiöt itävät ja synnyttävät kasvin, gametofyytin, jolla on haploidinen kromosomisarja soluissa, jotka lisääntyvät mitoosilla. Haploidi gametofyytti hallitsee kehityssykliä. Gametofyyttiin muodostuu jälleen sukusoluja ja prosessi toistetaan. Näiden kasvien erityispiirre ei ole vain haploidisen gametofyytin dominanssi, vaan myös se, että gametofyytti (sukupuolinen sukupolvi) ja sporofyytti (aseksuaalinen sukupolvi) ovat yksi kasvi.

Sammaleiden merkitys luonnossa on siinä, että ekosysteemeissä ne vaikuttavat monien muiden kasvilajien ja eläinten elinympäristöön. Sammalen intensiivinen lisääntyminen vaikuttaa osaltaan maaperän huononemiseen. Kuollessaan sfagnumsammaleet "turvettuvat" ja muodostavat turvekertymiä. Joitakin lajeja käytetään lääketeollisuudessa.

Uskotaan, että tämän ryhmän kasvit olivat ensimmäisten maakasvien joukossa ja kasvoivat laajalti jo 450-500 miljoonaa vuotta sitten ja että niiden kehitys koostui sporofyytin regressiivisestä kehityksestä. Sammaleen uskotaan olevan sokea evoluution haara.

osasto Saniaiset(Palypodiophyta). Tässä osastossa luokitellaan nurmikasvit, jotka elävät myös kosteissa paikoissa (kuva 10). Joitakin tropiikissa eläviä saniaisia ​​edustavat puumuodot, joista osa saavuttaa 25 metrin korkeuden. Näitä kasveja on yli 10 000 lajia. Saniaiset ovat tyypillisiä saniaisten edustajia.

Saniaisille on ominaista myös sukupuolisten ja aseksuaalisten sukupolvien vuorottelu, mutta toisin kuin sammalilla, tähän osastoon kuuluvissa organismeissa sporofyytti on hallitseva, jolle on ominaista diploidia. Sporofyytillä on pääelimet - varsi, lehdet, juuri. Päinvastoin, gametofyytille on ominaista erittäin pieni koko, joka edustaa pientä levyä, joka on kiinnitetty maaperään risoidien avulla.

Saniaisille on ominaista monimutkainen kehityssykli. Kierto alkaa gametofyytin (kasvun) isosporien kehittymisellä, joihin lisääntymiselimet muodostuvat anteridian ja arkegonian muodossa. Jälkimmäisessä kehittyvät sukusolut. Hedelmöityksen jälkeen tsygootista muodostuu sporofyytti, johon muodostuu itiöitä, jotka synnyttävät gametofyytin. Useimpia saniaisia ​​edustavat heterosporous kasvit.

Saniaisten merkitys luonnossa on suuri, koska ne ovat osa monia ekosysteemejä. Nykyaikaisten saniaisten taloudellinen merkitys on pieni, lukuun ottamatta sitä, että tiettyjen lajien kasvit toimivat lääkeraaka-aineina.

Saniaiset luokitellaan 7 luokkaan, joista suurinta osaa edustavat sukupuuttoon kuolleet lajit.

Saniaiset ovat vanhimpia itiöitä. Ne olivat jo devonissa, ja hiilikaudella muodostivat kasvimetsiä, joiden korkeus oli jopa 30 m. Näiden kasvien jäännökset osallistuivat hiilen muodostumiseen.

osasto Gymnossperms(Gymnospermae). Tämän divisioonan kasvit tuottavat siemeniä, jotka ovat pohjimmiltaan tulevien kasvien valmiita alkioita. Siemenen pääelimet ovat itujuuri, ituvarsi, itukerrokset. Siementen siemeniä ei kuitenkaan peitetä karpeilla. Tästä syystä niitä kutsutaan gymnospermeiksi.

Siemenisiä siemeniä edustavat puut, pensaat ja liaanit. Lajeja on noin 700. Levitetty ympäri maapalloa. Pohjoisella pallonpuoliskolla ne vievät laajoja alueita muodostaen havumetsiä.

Gymnossperms on ominaista sukupolvien vuorottelu, joka liittyy haploidisten ja diploidisten tilojen muutokseen, mutta niillä on gametofyytin väheneminen. Kataja, kykadi, tuja, kuusi, mänty, lehtikuusi ovat sporofyyttejä. Kuten kaikki siemenkasvit, siemenkasvit ovat heterosporisia. Sukuelimet ovat naaras- ja uroskäpyjä, jotka muodostuvat samaan puuhun ja joissa gametofyytti sijaitsee.

Siementen muodostuminen on ensimmäinen vaihe sporofyytin kehityksessä. Naaraskäpyt on rakennettu suurista suomuista, joita kutsutaan megasporofylleiksi, joiden jokaisen sisäpinnalla on kaksi megasporangiumia, ja jokainen megasporangiumi puolestaan ​​sisältää megasporin, joka kehittyy monisoluiseksi gametofyyttiksi, joka sisältää kaksi tai kolme arkegoniaa. Jokainen arkegonium koostuu yhdestä suuresta munasta ja useista pienistä pitkänomaisista soluista. Megasporangium on peitetty ns. integumentilla. Megasporangiumia, jossa on sisäkalvo, kutsutaan munasoluksi.

Uroskäpyissä on suomujen sisäpinnalla (mikrosporofyllien päällä) kaksi mikroitiötä sisältävää mikroitiötä, joista jokainen kehittyy haploidiksi siitepölyksi. Siitepölyrakeet (jyvät) muodostavat miespuolisen gametofyytin.

Megasporofyllit ja mikrosporofyllit kerätään (vastaavasti) mega- ja mikrostrobilleiksi lyhennetylle itiöitä kantavalle versolle, joka on itiölehtiä sisältävä varsi.

Kun siitepöly osuu naaraskäpyihin, se siirtyy munasoluun, jolloin jokainen siitepölyjyvä kehittyy heteputkeksi ja kahdeksi siittiöytimeksi, ja kun heteputki tulee munasoluun, siittiön ydin fuusioituu munan ytimeen. Tämä on lannoitus. Diploidisesta tsygootista tulee diploidi alkio. Ajan myötä munasolun ulkopinta muuttuu siemenkuoreksi ja endospermi muodostuu megasporangiumin jäänteistä. Siksi munasolu muuttuu siemeneksi. Kypsymisen jälkeen käpyjen siemenet putoavat pois.

Siemeniset ovat hyvin ikivanha korkeampien kasvien ryhmä. Devonikaudella (noin 350 miljoonaa vuotta sitten) ilmestyneet siemenkasvit paleotsoiikan lopussa - mesozoic-ajan alussa syrjäyttivät saniaiset, koska ne osoittautuivat paremmin sopeutuneiksi elämään maanpäällisissä olosuhteissa. Yksi heidän hypoteeseistaan ​​on, että voimisiemenset ovat peräisin vanhimmista saniaisista.

osasto Angiosperms, tai Kukinta(Angiospermae tai Magnoliophyta). Tämän jaon kasveja löytyy melkein kaikkialta. Niitä on 250 000-300 000 lajia eli lähes kaksi kolmasosaa kasvikunnan lajeista. Ne ovat tällä hetkellä vaurain kasviryhmä.

Tällä osastolla erotetaan yksi- ja kaksisirkkaiset kasvit, jotka ovat sekä ruoho- että pensaslajeja, sekä puita. Tämän osaston tyypillisiä edustajia ovat ruis, vehnä, ruusu, koivu, haapa ja muut. Koppisiemenisiä on yksi- ja kaksisirkkaisia.

Näille kasveille on ominaista myös sukupolvien vuorottelu, mutta niiden gametofyytti on vähentynyt merkittävästi.

Näiden kasvien merkittävä piirre on kukka, joka on muunneltu verso ja sporofyytin johdannainen (kuva 11). Tästä syystä kukkia muodostavia kasveja kutsutaan kukkiviksi kasveiksi. Kukat ovat pääsääntöisesti biseksuaalisia, mutta joskus ne ovat kaksikotisia. Kukassa erotetaan emi ja heteet, jotka ovat sen pääosia. Siemenet kehittyvät emen pohjalle (munasarja). Tästä syystä näitä kasveja kutsutaan koppisiemeniksi. Emiksen alaosaa edustavat munasarja, kapea tyyli ja leima. Mitä tulee heteisiin, jokainen niistä koostuu filamentista ja ponnesta.

Biseksuaalisissa kasveissa, jotka muodostavat suurimman osan koppisiementen joukosta, kukissa on sekä emiä että heteitä, toisin sanoen näissä kasveissa on emimäisiä (naaras) ja ruokuvia (uros) kukkia. Mutta monissa lajeissa joissakin kukissa on vain emiä, toisaalta vain heteitä. Tällaisia ​​kasveja kutsutaan kaksikotisiksi. Pölytys on seurausta siitepölyn siirtymisestä heteistä emeen leimaukseen.

Koppisiementen lisääntymisen yleinen kaavio kuvassa. 12.

Kukkivien kasvien naispuolinen gametofyytti koostuu 8 alkiopussin solusta, joista yksi on munasolu. Tämä mikroskooppinen rakenne kehittyy yhdestä megasporesta. Urosgametofyytti kehittyy mikroitiöistä tai siitepölyrakeista, jotka sijaitsevat ponnen mikrosporangiumissa. Kun siitepölyrae on joutunut emeen leimaamaan, se synnyttää jakautumisen seurauksena generatiivisen solun ja solun, joka kehittyy siitepölyputkeksi. Seuraavaksi siitepölyputki kasvaa munasarjan onteloon. Generatiivisen soluputken tuma siirtyy siitepölyputken pohjalle, jossa generatiivinen solu jakautuu tuottaakseen kaksi siittiötä. Yksi näistä siittiöistä fuusioituu munan kanssa muodostaen diploidisen tsygootin, kun taas toinen siittiö fuusioituu ytimeen (alkiopussin keskellä, munasolussa) tuottaen triploidisen ytimen, josta kehittyy sitten endospermi. Lopulta molemmat rakenteet päätyvät siemeniin ja siemen munasarjaan, josta kehittyy hedelmä. Jälkimmäinen voi sisältää yhdestä useampaan siemeneen. Tällaista lannoitusta kutsutaan kaksinkertaiseksi (kuva 13). Sen löysi vuonna 1898 S. G. Navashin (1857-1950). Kaksoislannoituksen biologinen merkitys on, että triploidisen endospermin kehitys yhdistettynä valtavaan määrään sukupolvia säästää kasvien muovi- ja energiavaroja.

Sen löysi vuonna 1898 S. G. Navashin (1857-1950). Kaksoislannoituksen biologinen merkitys on, että triploidisen endospermin kehitys yhdistettynä valtavaan määrään sukupolvia säästää kasvien muovi- ja energiavaroja.

Varsi on kasvin elin, johon lehdet, juuret ja kukat ovat kiinnittyneet. (Puuisen kasvin varren rakenne on esitetty kuvassa 14.)

Lehdet ovat tärkein kasvin elin. Niille on ominaista erilainen muoto ja ne on rakennettu useista kerroksista soluja, jotka sisältävät suuri määrä kloroplastit. Ne toimivat kaasunvaihdon elimenä kasvien ja ympäristön välillä. Lehdissä olevan klorofyllin vuoksi tapahtuu fotosynteesi, joka perustuu kahteen reaktioon - veden fotolyysiin ja COg:n kiinnittymiseen.

Juuri on kasvielin, joka imee vettä ja mineraaleja maaperästä ja johtaa ne varteen. Koppisiemenissä, samoin kuin kasvisiemenissä, vesi ja maaperän ravinteet adsorboivat juurikarvat ja kulkeutuvat ksyleemiin juurijärjestelmän osmoottisen paineen, kapillaarien toiminnan, ksyleemissä esiintyvän alipaineen seurauksena, joskus jopa 100 bar joissakin puumuodoissa ja transpiraatio eli veden haihtuminen lehdistä (kuva 15).

Koppisiementen taloudellista merkitystä on erittäin vaikea yliarvioida, koska niitä käytetään erittäin laajasti ihmisten elämässä (ravintolähde, teollisuuden raaka-aineet, rehu jne.).

Angiospermit ovat planeettamme hallitsevia kasveja. Siksi niiden alkuperän selittäminen on pitkään ollut yksi tärkeimmistä tärkeitä tehtäviä evoluution opissa. C. Darwinista lähtien on esitetty useita hypoteeseja koppisiementen selittämiseksi. Yhden mukaan koppisiementen oletetaan syntyneen joistakin varsinaisista ja yksisirkkaiset joistakin muinaisista kaksisirkkaisista. Tämä ja muut hypoteesit eivät kuitenkaan ole tyhjentäviä. Koppisiementen ilmestymisajan määrittämisessä on erimielisyyksiä. Uusimpien ideoiden mukaan kukkivien kasvien pääasiallinen monipuolistuminen, mukaan lukien jako yksi- ja kaksisirkkaisiin, tapahtui 130-90 miljoonaa vuotta sitten, ja tämä aiheutti sitten muutoksia maaekosysteemeissä.

Keskustelun aiheita

1. Miten ymmärrät erot esiydin- ja ydinorganismien välillä?

2. Nimeä esiydinorganismien osavaltakunnat.

3. Mitä tiedät arkebakteereista ja niiden ominaisuuksista, joita muilla esiydinorganismeilla ei ole?

4. Mikä on bakteerien rooli luonnossa ja ihmisen elämässä? Mikä morfologisia muotoja bakteerit tiedätkö?

5. Luettele sienien tärkeimmät ominaisuudet. Miten sienet eroavat jäkäläistä?

6. Mitä yhtäläisyyksiä ja eroja kasvisolujen ja eläinsolujen välillä on?

7. Miten viherlevät eroavat syanobakteereista?

8. Onko levillä mitään taloudellisesti merkittäviä ominaisuuksia?

9. Mitkä ominaisuudet ovat ominaisia ​​korkeammille kasveille?

10. Mitä sukupolvien vuorottelu tarkoittaa kasveissa ja mitä se on biologinen rooli?

11. Onko sammaleisten ja saniaisten kaltaisten kasvien välillä eroja? Onko niiden alkuperässä jotain yhteistä?

13. Miksi koppisiemenillä on tällainen nimi?

14. Mitä kukka tarkoittaa?

16. Mikä on kaksinkertainen lannoitus koppisiemenissä?

16. Mikä on koppisiementen merkitys ihmisen elämässä?

17. Mitä tiedät koppisiementen alkuperästä?

Kirjallisuus

Green N., Stout W.. Taylor D. Biology. M.: Mir. 1996. 368 sivua.

Nidon K., Peterman I., Scheffel P., Washer B. Kasvit ja eläimet. M.: Mir. 1991. 260 sivua.

Starostin B. A. Kasvitiede. Kirjassa. "Biologian historia". M.: Tiede. 1975. 52-77.

Yakovlev G.P., Chelombitko V.A. Botany. M.: valmistua koulusta. 1990. 367 sivua.

Rosemweig, M. L. Lajien monimuotoisuus tilassa ja ajassa. Cambridge University Press. 1995. 436 s.

10. Vakuoli 11. Hyaloplasma 12. Lysosomi 13. Sentrosomi (Centriole)

eukaryootit, tai Ydin(lat. Eukaryota kreikasta εύ- - hyvä ja κάρυον - ydin) - elävien organismien valtakunta, jonka solut sisältävät ytimiä. Kaikki organismit paitsi bakteerit ja arkeat ovat ydinaineita.

Essee aiheesta: Ennen ydinorganismeja

JOHDANTO

1. ESIYDINVALTAINEN TAI PROKARYOOTTIEN KUNINGASKUNTA

2. PROKARYOOTTIEN RAKENNE

2.1. Cell

2.2. Flagella

2.3. Pili ja fimbriat

2.4. Plasmakalvo, mesosomit ja fotosynteettiset kalvot

2.5. geneettistä materiaalia

3. PROKARYOTIEN LISÄÄNTYMINEN

4. PROKARYOOTTIEN ELÄMÄTAVAT

5. PROKARYOOTTIEN PÄÄRYHMÄT

5.1. Bakteerit ovat fototrofeja

5.2. Bakteerit ovat kemoautotrofeja

5.3 Bakteerit - organotrofit

6. SINIVIHREÄT LEVÄT

PÄÄTELMÄ

KIRJASTUS

JOHDANTO

Prokaryootit ovat esiydinorganismeja, alkueläimiä yksisoluisia organismeja. Arkielämässä niitä kutsutaan bakteereiksi tai mikrobeiksi.

Sinilevät ovat myös prokaryootteja. Tässä työssä yritän kuvata prokaryoottien rakennetta, lisääntymistä, elämäntapaa ja prokaryoottien pääryhmiä.

Näillä mikro-organismeilla on suuri rooli elämässämme, joten olen kiinnostunut tästä aiheesta.

Prokaryootteja voidaan käyttää lääketieteessä. Viime vuosisadan jälkipuoliskolle asti lääketiede ei käytännössä kyennyt hoitamaan bakteerien aiheuttamia sairauksia. Nyt useimmat niistä hoitavat lääkärit onnistuneesti. Siksi uskon, että tämä aihe on ajankohtainen tänään.

1. ESIYDINVALTAINEN TAI PROKARYOOTTIEN KUNINGASKUNTA

Kaikki tunnetut yksisoluiset ja monisoluiset organismit aivan luonnollisesti jaettu kahteen suureen ryhmään - prokaryootit ja eukaryootit.

Kaikki prokaryootit kuuluvat samaan Drobnyaki-valtakuntaan, jota edustavat bakteerit ja sinilevät.

Prokaryoottisoluilla (kreikan sanasta pro - to, karion - ydin) ei ole formalisoitua ydintä. Toisin sanoen prokaryoottien geneettinen materiaali (DNA) sijaitsee suoraan sytoplasmassa, eikä sitä ympäröi ydinkalvo. Bakteeriryhmiä on kaksi: arkkibakteerit (kreikan sanasta archaios - vanhin) ja eubakteerit.

2. PROKARYOOTTIEN RAKENNE

Prokaryootit ovat paljon suurempia kuin virukset (keskimäärin 0,5 - 5 mikronia), pienin niistä voi olla pienempi kuin isorokkovirus. Suurimmat bakteerit voidaan nähdä paljaalla silmällä pisteinä ja sauvoina, mutta nämä ovat poikkeuksia. Tyypillisesti prokaryoottisia soluja tarkastellaan optisen mikroskoopin alla. Hollantilainen luonnontieteilijä A. van Leeuwenhoek havaitsi bakteerit ensimmäistä kertaa 1600-luvun lopulla yksinkertaisimmassa mikroskoopissa - pienen pisaran muotoisen linssin suurennuslasissa.

2.1. Cell

Prokaryoottisolu on yleensä peitetty kalvolla (soluseinämällä), kuten kasvisolu. Mutta tämä elastinen, kuten autonrenkaan, kuori ei koostu selluloosasta, vaan sen läheisyydestä mureiinista (latinasta "mura" - seinä). Jotkut bakteerit (samat mykoplasmat) menettivät kalvonsa toisen kerran.

2.2. Flagella

Monilla bakteereilla on flagella. Siimat koostuvat identtisistä pallomaisista flagelliiniproteiinialayksiköistä (samankaltaisia ​​kuin lihasaktiinia), jotka on järjestetty spiraaliin ja muodostavat onton sylinterin, jonka halkaisija on noin 10–20 nm. Huolimatta lippujen aaltoilevasta muodosta, ne ovat melko jäykkiä.

Siimoja ohjaa ainutlaatuinen mekanismi. Siiman pohja ilmeisesti pyörii siten, että siima ikään kuin ruuvataan väliaineeseen ilman satunnaisia ​​lyöntejä ja siten liikuttaa solua eteenpäin. Tämä on ilmeisesti ainoa luonnossa tunnettu rakenne, jossa käytetään pyörän periaatetta.

Toinen flagellan mielenkiintoinen ominaisuus on yksittäisten flagelliinialayksiköiden kyky koota spontaanisti liuoksessa kierteisiksi filamenteiksi. Spontaani itsensä kokoaminen on hyvin tärkeä omaisuus monia monimutkaisia ​​biologisia rakenteita. Tässä tapauksessa itsekokoaminen johtuu aminohapposekvenssistä ( ensisijainen rakenne) flagelliini. Liikkuvat bakteerit voivat liikkua vasteena tiettyihin ärsykkeisiin, toisin sanoen ne pystyvät taksiilemaan.

Flagellat on helpoin nähdä elektronimikroskoopilla käyttämällä metallisputterointitekniikkaa. Flagella voi olla jopa useita kymmeniä.

2.3. Pili ja fimbriat

Joidenkin gram-negatiivisten bakteerien soluseinässä näkyy ohuita kasvaimia (sauvan muotoisia proteiiniulokkeita), joita kutsutaan piliksi tai fimbriaiksi. Ne ovat lyhyempiä ja ohuempia kuin flagella, ja niiden tehtävänä on kiinnittää soluja toisiinsa tai johonkin pintaan, mikä antaa erityistä "tahmeutta" niille kannoille, joilla niitä on. Juo, niitä on eri tyyppiä. Mielenkiintoisimpia ovat niin sanotut F-pillerit, joita koodaa erityinen plasmidi ja jotka liittyvät bakteerien seksuaaliseen lisääntymiseen.

2.4. Plasmakalvo, mesosomit ja fotosynteettiset kalvot

Kuten kaikki solut, bakteerien protoplasmaa ympäröi puoliläpäisemätön kalvo. Joissakin bakteereissa plasmakalvo vetäytyy soluun ja muodostaa mesosomeja tai fotosynteettisiä kalvoja.

mesosomit- taitetut kalvorakenteet, joiden pinnalla on entsyymejä, jotka osallistuvat hengitysprosessiin. Siksi mesosomeja voidaan kutsua primitiivisiksi organelleiksi. Solunjakautumisen aikana mesosomit sitoutuvat DNA:han, mikä näyttää helpottavan kahden tytär-DNA-molekyylin erottamista replikaation jälkeen ja edistävän väliseinän muodostumista tytärsolujen välille.

2.5. geneettistä materiaalia

Bakteeri-DNA:ta edustavat yksittäiset pyöreät molekyylit, joiden pituus on noin 1 mm. Jokainen tällainen molekyyli koostuu 5-100 nukleotidiparista. DNA:n (genomin) kokonaissisältö bakteerisolu paljon vähemmän kuin eukaryootissa, ja siksi siihen koodatun tiedon määrä on myös pienempi. Keskimäärin tällainen DNA sisältää useita tuhansia geenejä.

Prokaryoottisten solujen muodot ovat melko yksinkertaisia: pallot ( cocci), joskus yhdistetty kahteen osaan (kaksoiskoki- diplokokit); ketjujen luominen ( streptokokit) tai liimattu eräänlaiseen rypäletertuun ( stafylokokit/ kreikasta. staphylus - viinirypäleet, liimattu neljään ( Sarcinas); tikkuja ( basillit), kaarevat tikut ( vibrios); korkkiruuvi ( spirilla). Missä solujen haarautuvat muodot ovat vähemmän yleisiä.

Muodon yksinkertaisuus tekee mahdottomaksi tunnistaa prokaryootteja tarkasti ulkomuoto. Päinvastoin, niiden fysiologia on niin monipuolinen, että mikrobiologiassa uuden lajin tai lajikkeen kuvauksessa on tarpeen osoittaa, mitä mikro-organismi tarvitsee ja mitä tuotteita se tuottaa, eli ympäristön kanssa tapahtuvan vaihdon pääominaisuudet.

3. PROKARYOTIEN LISÄÄNTYMINEN

Prokaryootit lisääntyvät useimmiten yksinkertaisella solujakaumalla. Orastuminen on harvinaisempaa, kun sidottu nuori solu on paljon pienempi kuin emosolu. Jaetut solut pysyvät usein yhdessä muodostaen filamentteja ja joskus monimutkaisempia rakenteita. Suotuisissa olosuhteissa prokaryootit kasvavat erittäin nopeasti, eksponentiaalisesti. Kun kaikki resurssit on saatu talteen, väestö lakkaa kasvamasta. Lisäksi niiden määrä voi laskea oman aineenvaihdunnan tuotteiden myrkytyksen vuoksi. Virtaavassa väliaineessa kasvunopeus on vakio ja riippuu ruoan lämpötilasta ja määrästä. Siksi maaperän läpi suodatetussa lähdevedessä ei ole bakteereja - ne eivät ehdi lisääntymään ennen kuin ne otetaan pois lähteestä.

SISÄÄN epäsuotuisat olosuhteet jotkut bakteerit muodostavat itiöitä - lepovaiheita, peitetty tiheällä kuorella. Itiöiden muodossa ne kestävät korkeita lämpötiloja, joskus jopa yli 100 0 C, ja säilyvät elinkykyisinä useita vuosia. Päinvastoin, useimpien prokaryoottien kasvavat, jakautuvat solut kuolevat jo 80 0 C:ssa. On kuitenkin myös korkean lämpötilan ystäviä - kuumissa lähteissä asuvia termofiilejä.

Mikrobiologit kasvattavat usein bakteereita kiinteän alustan pinnalle liemessä, jossa on gelatiinia tai agaria. Tämän ravitsevan hyytelön pinnalle pudonnut solu alkaa jakautua ja muodostaa pesäkkeen (tietyn muotoisen ja värin täplän), jossa kaikki solut ovat yhden, alkuperäisen, jälkeläisiä. Tämä on hyvin yleinen tapa saada puhdas linja mikrobit.

4. PROKARYOOTTIEN ELÄMÄTAVAT

Vaikka mikro-organismit ovat luonnossa näkymättömiä, niitä löytyy valtavia määriä kaikkialla, erityisesti maaperässä. Itse asiassa he ovat luoneet koko maan ulkonäön. He voivat syödä melkein mitä tahansa, paitsi keinotekoisia muoveja, pesujauheita ja myrkkyjä. Kaikenlaiset bakteerit voivat sulattaa kaiken muun.

Mikro-organismit luonnehtivat luonnostaan ​​kolmea elämän olennaista komponenttia: energiaa, hiiltä ja vetyä.

Vetyä ei tarvita sellaisenaan, vaan elektronien lähteenä:

Н 2 → 2Н + + 2е ¬, joten se voidaan korvata muilla yhdisteillä ja alkuaineilla, jotka luovuttavat helposti elektroneja.

Energialähteen mukaan erotetaan kaksi organismiluokkaa: fototrofit(käyttäen auringonvalo) Ja kymotrofit(energialla kemialliset sidokset ravintoaineissa).

Eristä hiililähteen mukaan autotrofit(CO 2) ja heterotrofit(eloperäinen aine). Lopuksi ne erottuvat vedyn lähteen (elektronien) mukaan organotrofit(kuluttaa luomua) ja litotrofit(valinnaisesti kuluttavat kiviä / kreikaksi "lithos" - kivi), ja tuotantolitosfäärit - maan kivikuori; se voi olla itse H2 ja NH3, H2S, S, SO, Fe 2+ ja niin edelleen.

Tämän luokituksen mukaan maakasvit ovat fotolitotrofeja (valokiven syöjiä), eläimet ovat kemoorganotrofeja (elinten syöjiä). Prokaryoottien maailmassa tapahtuu hämmästyttävimpiä yhdistelmiä.

Prokaryooteilla on toinen merkittävä ominaisuus, joka puuttuu korkeammista organismeista. Vaikka typpi (N 2) kreikaksi tarkoittaa "elotonta", se on välttämätön elämälle, joten se on osa sen pääkomponentteja - proteiineja ja nukleiinihapot. Mutta kasvit tai eläimet eivät pysty ottamaan ilmakehän typpeä, vain jotkut prokaryootit voivat tehdä tämän, pelkistäen sen ensin ammoniakiksi (NH 3) ja muuttamalla sen sitten nitriiteiksi (NO 2) ja nitraateiksi (NO 3). Ennen kemianteollisuuden tuloa elimme kaikki bakteereista. Tämä prosessi tapahtuu hapettomassa ympäristössä, joten typpeä sitovat mikro-organismit ovat kehittäneet erityisiä laitteita suojaamaan sitä hapelta.

5. PROKARYOOTTIEN PÄÄRYHMÄT

5.1. Bakteerit ovat fototrofeja

Monet bakteerit käyttävät valoa energianlähteenä. Kaikki ne ovat punaisia, oransseja, vihreitä tai sinivihreitä; koska jotta valo voisi tehdä mitään työtä, sen täytyy imeytyä väriaineeseen - pigmentti. Bakteereilla on monenlaisia klorofyllit Ja karotenoidit.

Purppuraiset rikkibakteerit saavat vetyä (elektroneja) rikkivedystä (H 2 S) ja hapettavat sen rikiksi ja sulfaatiksi. Purppuraiset rikkittömät bakteerit saavat sen liuenneesta orgaanisesta aineesta.

Maan bakteerit voivat myös assimiloida H2S:ää, molekyylivetyä ja orgaanista ainetta. Suurin osa niistä voi sitoa molekylaarista typpeä. Ne elävät useimmiten lietepinnalla olevissa säiliöissä, jotkut kuumissa lähteissä.

Bakteerien fotosynteesin ominaisuus on, että sen aikana vapautuu vapaata happea (O 2). Tällaista fotosynteesiä kutsutaan happittomaksi (hapettomaksi).

Aurinkoenergiaa käytetään täysin eri tavalla. syanobakteerit(niitä kutsuttiin epätarkasti sinileviksi). Ne jakavat vettä ja käyttävät vetyä, ja molekyylistä happea vapautuu ilmakehään. Uskotaan, että syanobakteerit happifotosynteesin kanssa tekivät planeettamme ilmakehästä happea.

Syanobakteerit, jotka kestävät kotitalouksien ja teollisuuden saastumista, aiheuttavat "kukkimista" ja pilaantumista altaissa, järvissä, altaissa. Ne voivat myös elää rannikon kivillä ja kallioilla, vuorilla ja aavikoilla (heillä on tarpeeksi kastetta), kuumissa lähteissä.

Mutta syanobakteerien joskus aiheuttamat ongelmat voivat olla "anteeksiantettavia", eivätkä vain siksi, että ne kerran tekivät maapallon ilmakehän sopivaksi hengittämisellemme vapauttaen vapaata happea.

Nämä organismit sitovat aktiivisesti ilmakehän typpeä varmistaen riisipeltojen sadon ja kaikkien muiden vesistöjen tuottavuuden.

5.2. Bakteerit ovat kemoautotrofeja

Monet bakteerit saavat energiaa käyttämällä eloperäinen aine: ammoniakki, nitriitti, rikkiyhdiste, rauta- ja muut metalli-ionit. Niiden hiililähde on hiilidioksidi. Näitä ovat bakteerit, jotka muuttavat ammoniakin nitriitiksi - nitraatiksi. Muut bakteerit saavat kasvuaan energiaa hapettamalla rikkiyhdisteitä:

H 2 S → S → SO 3 2- → SO 4 2-

Koska rikkiä ja rikkivetyä löytyy usein kuumista vulkaanisista lähteistä, nämä bakteerit ovat siellä yleisiä. Antiikin metallurgit, mukaan lukien venäläiset, arvostivat suuresti suoihin kerrostuneita rautamalmeja. Näistä puuhiilellä saatiin korkealaatuista, puhtainta rautaa. Nämä malmit luovat bakteereja hapettamalla rautaraudan ferriksi:

Fe 2+ → Fe 3+.

Jotkut rautabakteerit voivat myös hapettaa rikkiä ja prosessoida rautasulfidien, mutta myös muiden metallien liukoisia sulfaatteja. Nyt tällaiset bakteerit auttavat metallurgeja huuhtomalla sinkkiä, antimonia, nikkeliä, mangaania, molybdeeniä ja uraania köyhistä malmeista. Helpoin tapa on kuljettaa vettä bakteerien kanssa paksun murskatun kivikerroksen läpi ja kerätä tuloksena oleva vesi vastaavien metallien sulfaateilla. Kaikki muut menetelmät eivät ole taloudellisesti kannattavia.

5.3 Bakteerit - organotrofit

Siirrytään nyt orgaanista ainetta kuluttaviin bakteereihin. Jo viime vuosisadalla suuri ranskalainen kemisti ja mikrobiologi L. Pasteur tajusi, että ilman mikro-organismeja mätäneminen ja käyminen muuttavat orgaanista ainetta Ei orgaaniset yhdisteet NH3, H2S, CO2, H2O elämä maapallolla tulisi mahdottomaksi. Juuri he sulkevat biogeenisten aineiden kierron planeetallamme ja toimittavat vihreitä kasveja - fytotrofeja tarvittavilla "raaka-aineilla". Mikro-organismeille "liian sitkeitä" ovat vain ihmisen valmistamat muovit, pesujauheet ja myrkyt. Siksi ne kerääntyvät ympärillämme olevaan ympäristöön ja alkavat jo uhata ihmisen itsensä olemassaoloa.

Mikro-organismeista - organotrofeista ihmiset käyttävät useimmiten käytännössä bakteereja, jotka käyttävät fermentaatioreaktiota energialähteenä. Nämä prosessit tapahtuvat ilman hapen osallistumista; mikro-organismeja, jotka eivät tarvitse H2O:ta, kutsutaan anaerobeiksi.

On olemassa pakollisia, pakollisia anaerobeja, joille vapaa happi on tappava myrkky; ja valinnaiset, fakultatiiviset, jotka siirtyvät helposti käymisestä happihengitykseen.

Maitohappokäymisbakteerit saavat energiaa muuntamalla hiilihydraatteja maitohapoksi. Tämä reaktio tapahtuu myös lihaksissa erittäin kovan työn aikana, kun veri ei ehdi toimittaa happea. Mutta organismeissamme se ei voi jatkua pitkään - tuloksena oleva maitohappo, jota fysiologit nimenomaan kutsuvat "väsymystoksiiniksi", väsyttää lihaksia. Maitohappobakteerit muuttavat maidosta juustomassaa, kefiiriä ja kumissia. Ne muodostavat myös hapantaikinaa, erilaisia ​​juustoja, hapankaalia ja kurkkua, säilörehua.

Muut bakteerit erittävät käymisen aikana muita orgaanisia happoja: propioni-, muurahais-, etikka-, meripihka- ja muita yhdisteitä. Joitakin niistä käytetään kemianteollisuudessa.

Jatketaan prokaryootteja, jotka ovat sopeutuneet elämään eläinten iholla ja suolistossa. Niistä on hyötyä omistajilleen. Lehmät, lampaat ja kaikki märehtijät sisältävät monimutkaisessa mahassaan valtavan määrän bakteereja, jotka hajottavat kuitua (selluloosaa). Muut suoliston bakteerit toimittavat vitamiineja isännälle. Heidän joukossaan on yksinkertaisesti "vapaakuormaajia", jotka eivät tuota suoraa hyötyä, mutta eivät ole välinpitämättömiä omistajille.

Ihminen ei ole poikkeus, ihollemme kertyy useita bakteereja, jotka kuluttavat hien orgaanisia aineita. Pesemme ne pois ajoittain, mutta jos nämä bakteerit häviävät kokonaan esimerkiksi antibioottien väärinkäytön myötä, tyhjentyneen paikan valtaavat hiivamaiset sienet, jotka voivat aiheuttaa ihosairauksia.

Mutta suolistomme sisällössä on verrattomasti enemmän bakteereja. Ihmisen ulosteet koostuvat 30 % massasta bakteereista. Pohjimmiltaan nämä ovat tiukkoja pakollisia anaerobeja Bactericides-suvusta. On paljon vähemmän fakultatiivisia anaerobeja, jotka voivat lisääntyä happiilmakehässä. Näistä Escherichia coli on tunnetuin. E. coli on helppo kasvattaa laboratoriossa. Tämä on tutkituin bakteeri, koska se on toiminut suosikkikohteena vuosikymmeniä. molekyylibiologit ja geeniteknikot.

Nämä ovat sairauksia aiheuttavia bakteereja. Vaarallinen sairaus punatauti on laajalle levinnyt. Punatautibasilli, joka lisääntyy suolistossa, aiheuttaa sen vaarallisen häiriön ("verisen ripulin"). Lähipatogeenit aiheuttavat salmonelloosia ja lavantautia. Niitä kaikkia kutsutaan "likaisten käsien taudeiksi", mutta ne voivat tarttua myös kärpästen, saastuneen ruoan ja veden välityksellä. Kolera on vielä vaarallisempi, sen aiheuttaa yksi vibrioiden tyypeistä - fakultatiivinen anaerobi, joka leviää jäteveden mukana. Sen solut erittävät vaarallista myrkkyä - myrkkyä, josta suolen limakalvon solut tuhoutuvat, elimistö menettää paljon vettä ja kuivuminen voi aiheuttaa kuoleman.

Monet bakteerit tartuttavat hengitysteitä, minkä seurauksena ihmiselle kehittyy kurkkukipu. Se on oireiltaan samanlainen, mutta vertaansa vailla vaarallisempi on kurkkumätä, jonka aiheuttaa umpimäisen omituisen muotoinen sauva. Se vaikuttaa nielun ja risojen onteloon. Kurkkumätäbasilli ei ole vaarallinen sinänsä, vaan vain ne lajikkeistaan, jotka sisältävät "kesytetyn" viruksen - "freeloaderin". Tämä virus tuottaa toksiinia, joka estää proteiinisynteesiä eukaryoottisoluissa, mukaan lukien sydänlihas, hermot ja munuaiset. Kurkkumätä on erityisen vaarallinen lapsille. Laajalle levinnyt erilaisia ​​muotoja pneumokokkien aiheuttama keuhkokuume (keuhkotulehdus).

Vielä vuosisadan alussa sana "tuberkuloosi" oli pelottava, kuten AIDS on nykyään. Tuolloin tämä yleensä keuhkoihin vaikuttava sairaus oli parantumaton. Mutta se voi vaikuttaa myös muihin elimiin (luun tuberkuloosi). Sitä kutsutaan ns sauva Koch”, joka on nimetty sen kuvailevan suuren saksalaisen mikrobiologin R. Kochin mukaan. Kochin sauva kuuluu mikrobakteereihin. Spitaalin aiheuttaja on lähellä sitä - vakava ja vaikeasti hoidettava sairaus.

Muut mikrobakteerit elävät maaperässä, osa niistä voi imeä aineita, kuten öljyä, parafiinia, naftaleenia. Tuberkuloosi on nykyään parannettavissa, mutta sitä pidetään edelleen vakavana sairautena.

Muinaisista ajoista lähtien rutto on ollut ihmiskunnan vitsaus, josta kokonaisia ​​kaupunkeja kuoli sukupuuttoon keskiajalla. Tämän taudin aiheuttaa ruttobacillus. Rutto on itse asiassa jyrsijöiden sairaus. Heiltä ihmisiin sen kuljettavat kirput. Jo nyt rokotuksista ja lääkkeistä huolimatta ruttoa on vaikea parantaa. Hänen taudinpurkauksiaan on helpompi estää.

Korkkiruuvin muotoiset mikro-organismit - spirokeetat - voivat myös olla vaarallisten sairauksien patogeenejä; uusiutuva kuume, tarttuva keltaisuus, kuppa.

Mikro-organismit ovat pakollisia, tiukkoja anaerobeja. Näitä ovat vaarallisimpien sairauksien patogeenit: kaasukuolio, tetanus, botulismi. Kaksi ensimmäistä ihmistä sairastuu, kun maa joutuu haavoihin. Tällaisissa tapauksissa on kiireellisesti rokotettava. Botuliinibakteeri kehittyy liha- ja kalatuotteissa sekä proteiinipitoisissa pavuissa. Se vapauttaa tappavaa myrkkyä - botuliinia, joka aiheuttaa hengityshalvauksen. Sitä kutsuttiin ennen makkaramyrkkyksi.

6. SINIVIHREÄT LEVÄT

Sinilevät (syaanit) ovat vanhimpia (syntyivät yli 3 miljardia vuotta sitten) vedessä tai harvemmin maaperässä autotrofisia organismeja. Soluilla on paksut lukuisat seinämät (koostuvat polysakkarideista, pektiinistä ja selluloosasta), jotka ovat usein pukeutuneet limakalvoon. Niiden prokaryoottisolut ovat rakenteeltaan samanlaisia ​​kuin bakteerit. Fotosynteesi suoritetaan sytoplasmassa vapaasti olevilla kalvoilla, jotka sisältävät klorofylliä ja muita pigmenttejä.

Monissa sinilevälajeissa on typellä täytettyjä tyhjiä. Nämä tyhjiöt säätelevät solun kelluvuutta ja antavat sen kellua vesipatsaassa. Yleensä sinilevät lisääntyvät jakamalla solut kahteen, siirtomaa- tai rihmamaiseen - pesäkkeiden tai filamenttien hajoamisen kautta. Epäsuotuisissa olosuhteissa voi muodostua itiöitä.

Sinilevät ovat laajalle levinneitä biosfäärissä, mutta suurin osa lajeista elää makean veden säiliöissä, jotkut lajit elävät merissä ja maalla. Toiset elävät orgaanisten aineiden saastuttamissa paikoissa ja syövät mykotrofisesti. Ne pystyvät puhdistamaan vettä mineralisoimalla hajoamistuotteita.

Jotkut sinilevät pystyvät sitomaan typpeä. Sinileviä esiintyy symbionteina monissa jäkäläissä. Cyanei ovat ensimmäiset, jotka kehittävät seuraavat elinympäristöt - tulivuoren saaret, laavavirrat.

PÄÄTELMÄ

Olemme tarkastelleet lähes sadasosaa patogeenisista bakteereista, jotka aiheuttavat sairauksia vain ihmisille. Mutta myös eläimet ja kasvit kärsivät bakteereista.

Nykyaikaisessa lääketieteessä on kehitetty kaksi päätapaa tällaisten sairauksien hoitamiseksi ja ehkäisemiseksi.

Ensimmäinen näistä on oikea-aikaiset rokotukset ja rokotteet.

Toinen polku on lääketieteen suuri saavutus - antibiootteja, joista ensimmäinen ilmestyi toisen maailmansodan aikana ja heti sen jälkeen.

Yhteenvetona kaikista yllä olevista prokaryootit voidaan luonnehtia seuraavan taulukon avulla:

pöytä 1

Prokaryoottien yleiset ominaisuudet

KIRJASTUS

1. Gilbert S. Kehitysbiologia. v.1, 1993.
2. Golichenkov V.A. Kehityksen biologia. 1991.
3. Green N. et ai., Biology. v.1, 1993.
4. Ivanova T.V. Biologia. 2002.
5. Kemp, Pamela Arms, Karen. Johdatus biologiaan, 1998.
6. Mamontov S.G. Biologia, 1991.
7. Mednikov B. Elinmuodon ja -tason biologia, 1994.
8. Mustafin ym. Biologia yliopistohakijoille, 1995.
9. Pavlov I. Yu. et ai., Biology, 1996.
10. Chebyshev N.V., Kuznetsov. Biologia yliopiston hakijoille. v.1. 2000.

1. Maan organismien monimuotoisuus, niiden rakenteen ja elämän samankaltaisuus:

solurakenne, samanlainen solujen rakenne, kemiallisen koostumuksen samankaltaisuus,

aineenvaihdunta, lisääntyminen.

2. Solurakenteen erot muodostavat perustan kaikkien organismien jakamiselle kahteen suureen ryhmään: esinukleaarisiin (prokaryootit) ja tumaan (eukaryootit). Esimerkkejä esiydinorganismeista: bakteerit ja sinilevät.

Esimerkkejä ydinorganismeista: ihmiset, eläimet, kasvit, sienet.

3. Esiydinorganismien rakenteen piirteet: 1)

muodostuneen ytimen puuttuminen, ydinkalvo, ydinaine sijaitsee

sytoplasmassa; 2) DNA on keskittynyt yhteen kromosomiin, joka on renkaan muotoinen ja

sijaitsee sytoplasmassa; 3) useiden organellien puuttuminen: mitokondriot,

endoplasminen verkkokalvo, Golgi-laitteet; 4) kaikki tämän ryhmän organismit

yksisoluinen.

4. Ei-ydinorganismien solut, kuten bakteerit,

on tiheä hiilihydraattikuori, plasmakalvo, ydinaine

(kromosomi), sytoplasma, hyvin pienet ribosomit.

5. Ydinorganismien rakenteen piirteet: 1) läsnäolo

muodostuneen ytimen solussa, joka on rajattu sytoplasmasta huokosilla varustetulla kalvolla; 2)

koko sytoplasmisten organellien kompleksin läsnäolo: mitokondriot, Golgi-laite,

lysosomit, ribosomit, endoplasminen verkkokalvo, solukeskus sekä

plasmakalvo ja ulkokuori kasvisoluissa, sienet; 3)

useiden kromosomien läsnäolo ytimessä.

6. Ydineliöiden monimuotoisuus rakenteen mukaan

(yksisoluinen ja monisoluinen), ravitsemusmenetelmän mukaan (autotrofit, heterotrofit,

vegetatiivinen).

2. Biologinen monimuotoisuus, sen rooli biosfäärin kestävyyden ylläpitäjänä.

minä Biologinen monimuotoisuus - maapallolla asuvien lajien monimuotoisuus, monimuotoisuus

maapallon luonnon ekosysteemejä.

2. Luonnon lajien monimuotoisuus on syynä erilaisiin ravintoihin, niiden välisiin aluesuhteisiin, luonnonvarojen täydellisimmälle käytölle ja aineiden suljetulle kierrolle luonnollisessa ekosysteemissä. Sademetsä on kestävä ekosysteemi sen laajan lajivalikoiman, eliöiden sopeutumiskyvyn ja luonnonvarojen optimaalisen käytön ansiosta. Pienestä määrästä lajeja koostuva ekosysteemi, kuten pieni tekojärvi, niitty, on esimerkki epävakaista luonnonyhteisöistä.

3. Lajien monimuotoisuuden väheneminen toiminnan seurauksena

inhimillinen: kaupunkien, rautateiden ja moottoriteiden rakentaminen, suurien kaataminen

metsät, teollisuusyritysten rakentaminen, maan kyntö

maatalousalueet. Tällä hetkellä noin 10 % lajeista on kuollut sukupuuttoon

korkeampia kasveja maan päällä. Trooppisten metsien metsien hävittäminen, jossa

merkittävä osa kasvi- ja eläinlajeista on käyttöä vaativa ongelma

erityisiä metsänsuojelutoimenpiteitä. Yli 60 lajin sukupuuttoon viimeisten 400 vuoden aikana

nisäkkäitä ja yli 100 lintulajia.

4. Saastumisen vaikutus ympäristöön lajien monimuotoisuudesta, sen vähentämisen syistä. Siten teollisuusjätteiden aiheuttama jokien vesien saastuminen on syynä rapujen, makeanveden helmisimpukoiden (nilviäisten) ja joidenkin kalalajien määrän vähenemiseen. Peltojen ja puutarhojen käsittely torjunta-aineilla on syynä myrkkyillä saastuneita hyönteisiä ruokkivien lintujen kuolemaan. Lajien monimuotoisuuden vähenemisen ekosysteemi-pimeä luonne: jokainen sukupuuttoon kuollut kasvilaji vie mukanaan viisi selkärangaton lajia

eläimet, joiden olemassaolo liittyy erottamattomasti tähän kasviin.

5. Biologisen monimuotoisuuden rooli biosfäärin kestävyyden ylläpitäjänä. Ihmisen olemassaolon riippuvuus biosfäärin tilasta, sen biologisesta monimuotoisuudesta. Lajien monimuotoisuuden, kasvien ja eläinten elinympäristöjen suojelu. Suojelualueet: luonnonsuojelualueet, biosfäärialueet, kansallispuistot, luonnonmuistomerkit, niiden rooli suojelussa

elämän monimuotoisuus maan päällä.

LIPPU #13

Superkuningaskunnan esiydinorganismit (Procaryota)

Yksisoluiset ja monisoluiset organismit ilman erillistä ydintä. geneettinen informaatio on keskittynyt yhteen kromosomiin. prokaryoottien koko on 0,015-20 cm. Ne ilmestyivät 3,7-3,1 miljardin vuoden välein. Prokaryootit on jaettu kahteen valtakuntaan: bakteereihin ja syanobiootteihin. niiden ravitsemus tapahtuu kemo- ja fotosynteesin prosessissa.

Bakteerien valtakunta

Bakteerit ovat mikroskooppisia organismeja, joiden mitat ovat noin 1-5 µm (mikromikroni). Yksisoluisilla bakteereilla voi olla rihmamainen, sauvamainen, spiraalimainen muoto. Bakteerit sisältävät autotrofisia ja heterotrofisia muotoja. Ensimmäiset luovat orgaanisia ja epäorgaanisia aineita; jälkimmäiset käyttävät valmiita orgaanisia aineita. Suurin osa bakteereista on autotrofisia. Niiden aineenvaihduntaprosessit tapahtuvat ilman valon käyttöä (kemosynteesi) tai vain valossa (fotosynteesi). Aineenvaihduntatyypeittäin bakteerit ovat erittäin erilaisia. On rikkiä muodostavia, rautapitoisia mangaania, typpeä, asetaattia, hiiltä muodostavia ja muita bakteeriryhmiä. Bakteerien rooli geologisissa prosesseissa on suuri. Niiden toimintaan liittyy erilaisten mineraalien muodostuminen: rautamalmit (jespiliitit, rautapitoiset kyhmyt), rikkikiisu, rikki, grafiitti, fosforiitit, öljy, kaasu jne.

Piipitoisista kivistä, jotka ovat 6,5 miljardia vuotta vanhoja, tunnetaan luotettavia bakteerilöytöjä. Todennäköisimmin bakteerit esiintyivät itsenäisesti eri elinympäristöissä. Tällä hetkellä ne asuvat kaikissa vesistöissä rannikolta syvyyksiin ja elävät myös maaperässä, ilmassa ja muiden organismien sisällä. Ne elävät kuumissa lähteissä yli 100 celsiusasteen lämpötiloissa ja suolaisissa vesissä, joissa natriumkloridipitoisuus on jopa 32 %.

kuningaskunta Cyanobionta

Yksinäiset ja koloniaaliset organismit, joilla on soluja ilman erillistä ydintä. Yksittäisten muotojen koot ovat noin 10 mikronia, ja pesäkkeiden ja niiden aineenvaihduntatuotteiden (stromatoliittien) koot ovat useita satoja vuosia. Karbonaattien kerääntyminen tapahtuu kehossa, mikä johtaa kalkkikivien muodostumiseen. Kalkkipitoisia kerrosmuodostelmia kutsutaan stromatoliiteiksi. Stromatoliitit eroavat toisistaan ​​rakennusten muodossa, rakenteen tyypissä. Niillä voi olla säiliö, nodulaarinen, pylväsmäinen muoto. Onkoliitit, toisin kuin stromatoliitit, edustavat pieniä pyöristettyjä muodostelmia, joiden halkaisija on useita senttimetrejä.

Stromatoliitit ovat syanobionttien ja bakteerien symbioosin tulosta. Stromatoliitteja muodostuu seuraavalla tavalla. Kalsiumia erittyy limakalvoon. Organismin kuoleman jälkeen jäljelle jää karbonaattikuori, joka on peitetty sedimenteillä. Syanobionttien ja bakteerien toistuvat kasvusyklit johtavat jopa 1000 m paksuisten monimutkaisten karbonaattikerrostumien muodostumiseen.Lineaaristen stromatoliittien lisäksi muodostuu pallomaisia ​​onkoliitteja ja epäsäännöllisten tähtien muotoisia - katagrafioita. Kaikkien stromatoliittirakenteiden muoto riippuu ympäristötekijöistä ja siksi niitä voidaan käyttää aiempien altaiden fyysisten ja maantieteellisten olosuhteiden palauttamiseen: suolaisuus, lämpötila, syvyys, hydrodynamiikka. Syanobiontit osallistuivat aktiivisesti biostralan rakentamiseen ja….

Syanobiontit ilmestyivät noin 3,5 miljardia vuotta sitten. Klorofyllin läsnäolon ansiosta ne ovat ensimmäisiä fotosynteettisiä organismeja, jotka tuottavat molekyylistä happea. Nykyaikaiset syanobiontit elävät makeissa ja merivesissä, pääosin jopa 20 m syvyydessä. Ne sietävät saastumista ja fysikaalis-kemiallisten olosuhteiden voimakkaita vaihteluita. Lämpötila vaihtelee jääkauden miinusasteesta lähes kiehuvaan (85 asteeseen) kuumissa lähteissä. Ytimen puuttuessa syanobiontit ovat lähellä bakteereja, klorofyllin läsnäolon ja fotosynteesikyvyn vuoksi - leviä.

Supervaltakunnan ydinorganismit (eukaryota)

Yksi- ja monisoluiset organismit, jotka on jaettu kolmeen alavaltakuntaan: kasvit, sienet, eläimet. Toisin kuin prokaryooteissa, niillä on erillinen ydin. eukaryoottien koot, 10 mikronista (yksisoluinen) 33 metriin (valaan pituus) ja 100 metriin (joidenkin havupuiden korkeus). Eukaryootit ovat prokaryoottien jälkeläisiä. Ne ilmestyivät 1,7-1,5 miljardin vuoden tasolla (PR1). Kasvit, toisin kuin eläimet, pystyvät luomaan orgaanisia yhdisteitä epäorgaanisista yhdisteistä fotosynteesin avulla. Heillä on erilaisia ​​soluja, assimilaatioprosesseja. Olemassaolomuoto, joka on enimmäkseen liikkumaton (pois lukien passiivisesti uiva planktonia).

Kasvikunta (Phyta)

Monipuolinen, enimmäkseen liikkumaton yksisoluinen ja monisoluinen, apikaalisesti kasvanut. Kaikille kasveille on ominaista fotosynteesi: käyttämällä klorofyllin absorboimaa valon energiaa ne vapauttavat molekyylistä happea ja luovat orgaanisia yhdisteitä epäorgaanisista. Kasvisolu koostuu sytoplasmasta, joka sisältää ytimen, tyhjiöt - ontelot ja organellet - itsenäiset solunsisäiset muodostelmat. Solun kova selluloosakuori on höyryjen läpäisemä, usein kyllästetty suoloilla ja mineralisoitunut.

Kasvikunta on jaettu kahteen osavaltioon - alempaan (Thallophyta) ja korkeampaan (Telomophyta). alemmat kasvit elää vesistöissä. Tämä on levää. Ne elävät jopa 200 metrin syvyydessä ja niiden joukossa on sekä pohja - pohjaelimiä että pelagisia - planktonia. Korkeammat kasvit elävät maan päällä lähes kaikilla leveysasteilla. Kasvit säilyvät fossiilisena erillisinä osina (varsi, lehdet, juuret, siemenet), mikä vaikeuttaa niiden ulkonäön rekonstruointia.