Презентація до уроку: "Особливості будови клітини прокаріотів та їх процесів життєдіяльності" (НУШ, за програмою Балана П. Г.)

Прокаріоти - це найдрібніші організми, які не можна побачити неозброєним окомдомен. БАКТЕРІЇдомен АРХЕЇ

Прокаріоти поширені всією планетою і їх можна знайти усюди:

У 1674 році Антоні ван Левенгук, голландський мікроскопіст, виготовив простіші, але дуже потужні мікроскопи з однією добре відшліфованою лінзою. Мікроскоп дозволив збільшити об’єкти майже у 200 разів

Слово «бактерія» походить від лат. bacterium , похідного від др.-грец. βακτήριον, що означає «паличка, тростина», оскільки перші описані бактерії були паличкоподібними. Малюнки Антоні ван Левенгука

Археї були вперше класифіковані окремо від бактерій у 1977 році Карлом Воузом та Джорджем Фоксом

Слово “археї” походить від давньогр. ἀρχαῖα, що означає «давні речі», оскільки перші представники домену архей були метаногенами, і передбачалося, що їхній метаболізм відображав примітивну атмосферу Землі та давність організмів

Розміри прокаріотів

Бактерії в середньому мають близько 2 мкм у діаметрі, що в 50 разів менше, ніж діаметр людської волосини

Бактерія Thiomargarita magnifica, яка була виявлена в мангрових заростях на Карибських островах, може досягати розмірів до 2 см, що робить її видимою неозброєним оком

Клітина бактерії Mycoplasma має розмір лише 0,3 μм у довжину, вона у 10 разів менша, аніж середня бактерія, і аж у тисячу разів менше, ніж клітини, з яких складається тіло людини

Форми клітин прокаріотів

Methanococcus jannaschii - кок, теплолюбний метаногенний архей із класу метанококів, що був виділений з підводного гідротермального джерела, розташованого в Східно-Тихоокеанському підвищенні, на глибині 2600 м

Moraxella catarrhalis - диплококи, є членом нормальної флори людей і тварин, може викликати інфекції дихальної системи, середнього вуха, очей, центральної нервової системи та суглобів людини

Streptococcus pneumoniae - важливий патоген людини, відповідальний за різноманітні інфекції: пневмонію, отит, менінгіт

Staphylococcus aureus - золотистий стафілокок, є збудником багатьох інфекцій та захворювань, очолює список бактерій, якими найчастіше інфікуютьсяв медичних установах

Escherichia coli - кишкова паличка - вид паличкоподібних бактерій, широко поширених у нижній частині кишечника теплокровних тварин, один зі штамів може викликати важкі харчові отруєння

Bacillus anthracis - паличкоподібна бактерія, стрептобацила, викликає сибірську виразку, смертельну хворобу для худоби та, іноді, для людей

Spirillum volutans - спірила, широко поширена у прісноводних і морських середовищах, один із найбільших видів бактерій

Treponema pallidum - бактерія типу спірохет, що є збудником кількох захворювань людини, зокрема сифілісу

Vibrio cholerae - холерний вібріон - є патогенним для людини та спричиняє смертельну хворобу під назвою холера, яка може виникнути через споживання недоварених або сирих морських мешканців чи вживання зараженої води

Назва Haloquadratum walsbyi перекладається з грецької та латинської як «соляний квадрат». Цей архей також зазвичай називають «квадратною бактерією Волсбі» через його ідентифікаційну квадратну форму, яка робить його унікальним

Thermoplasma volcanium набуває різних форм: сфери, кокоїда, диска та булави, осуільки не мають клітинної оболонки або клітинної стінки

Особливості бактерій та археїв. Між бактеріями та археями є суттєві відмінності у реалізації генетичного матеріалу та синтезі білка, що наближує археї до евкаріотів. У їхніх клітинах немає спеціальних органел, що їх можна знайти в клітинах евкаріотів. Це прості одноклітинні без’ядерні організми

У клітині прокаріотів розрізняють такі основні частини: поверхневий апарат, цитоплазму і нуклеоїд. Слизова капсула являє собою слизовий шар, що захищає клітину від несприятливих чинників навколишнього середовища, а також від механічних ушкодженьслизова капсула

У клітині прокаріотів розрізняють такі основні частини: поверхневий апарат, цитоплазму і нуклеоїд. Фімбрії - це ниткоподібні утвори, які сприяють прикріпленню клітин до субстрату, допомагають утворювати біоплівкифімбріїБіоплівка — це спільнота мікроорганізмів, у якій клітини прилипають одна до одної, а часто й до поверхні

У клітині прокаріотів розрізняють такі основні частини: поверхневий апарат, цитоплазму і нуклеоїд. Пілі - це клітинні відростки, трохи більші за фімбрії, які можуть передавати генетичний матеріал між клітинами в процесі кон’югаціїпілі

джгутики. У клітині прокаріотів розрізняють такі основні частини: поверхневий апарат, цитоплазму і нуклеоїд. У більшості бактерій та археїв здатність до руху зумовлена наявністю джгутиків. Розміщення, будова, енергетичний механізм руху і кількість джгутиків є характерною для певних груп прокаріотів ознакою

мембрана. У клітині прокаріотів розрізняють такі основні частини: поверхневий апарат, цитоплазму і нуклеоїд. Клітинна, або плазматична мембрана - зовнішня оболонка клітини, яка відокремлює цитоплазму клітини від навколишнього середовища,є напівпроникним бар'єром, що вибірково пропускає молекули всередину клітини та з неї назовні

мембрана. У клітині прокаріотів розрізняють такі основні частини: поверхневий апарат, цитоплазму і нуклеоїд. Клітинна, або плазматична мембрана Мембрани археїв містять особливі розгалужені молекули, які збільшують їхню стійкість до екстремальних умовмембрана бактеріймембрана археїв

клітинна стінка. У клітині прокаріотів розрізняють такі основні частини: поверхневий апарат, цитоплазму і нуклеоїд. Клітинна стінка надає клітині певної форми, а також захищає її від дії чинників навколишнього середовища

нуклеоїд. У клітині прокаріотів розрізняють такі основні частини: поверхневий апарат, цитоплазму і нуклеоїд. Нуклеоїд – зона неправильної форми в цитоплазмі прокаріотичної клітини, в якій знаходиться ДНК

плазміди. У клітині прокаріотів розрізняють такі основні частини: поверхневий апарат, цитоплазму і нуклеоїд. Плазміди – це невеликі переважно округлі дволанцюгові молекули ДНК, використовуються клітиною для перенесення генетичної інформації

рибосоми. У клітині прокаріотів розрізняють такі основні частини: поверхневий апарат, цитоплазму і нуклеоїд. Рибосома - “фабрика“, що виготовляє білки, базуючись на наявній генетичній інформаціїПрокаріотичні рибосоми складаються з двох субодиниць — великої 50 S і малої 30 S

Живлення прокаріотів

гетеротрофний. Організми, які отримують вуглець з органічних сполук, утворених іншими організмами (внаслідок поїдання організмів або їх побічних продуктів)автотрофний. Організми, які фіксують вуглець з вуглекислого газу або інші неорганічні сполуки. Для прокаріотів характерні два типи живлення:

Гетеротрофні організми живляться, використовуючи готові органічні речовини. Сальмонела Salmonella Typhimurium є гетеротрофною бактерією, що означає, що вона живиться органічними сполуками, отримуючи з них енергію і вуглець для свого росту. Вона може розщеплювати вуглеводи, білки і ліпіди, що знаходяться в їжі Salmonella Typhimurium (червоний) вторгається в культивовані людські клітини

Сапротрофні бактерії живляться мертвою органічною речовиною, розкладаючи її на простіші сполуки, які вони можуть використовувати для отримання енергії та росту. Гетеротрофні організми живляться, використовуючи готові органічні речовини. Pseudomonas fluorescens виділяє різні екзоферменти, які допомагають їй розкладати складні органічні речовини в середовищі, тому відіграє важливу роль у природних екосистемах, сприяючи розкладанню органічної речовини і поверненню поживних речовин у ґрунт

Мутуалістичні бактерії - це бактерії, які вступають у відносини з іншими організмами, де обидві сторони отримують користь, що може бути критично важливими для виживання та процвітання обох організмів. Гетеротрофні організми живляться, використовуючи готові органічні речовини. Бактерії роду Rhizobium утворюють бульбочки на коренях бобових рослин і перетворюють атмосферний азот на амоніак, який рослини можуть використовувати для синтезу амінокислот та інших сполук

Паразитичні бактерії використовують для живлення речовини живих організмів, вони живуть на живих організмах або всередині них і найчастіше викликають захворювання. Гетеротрофні організми живляться, використовуючи готові органічні речовини Mycobacterium tuberculosis викликає інфекцію легенів, але може уражати й інші органи

Гетеротрофні організми живляться, використовуючи готові органічні речовини. Археї Pyrococcus spp. мешкають в глибоководних гідротермальних джерелах і інших термофільних середовищах. Вони використовують органічні сполуки, такі як білки, як джерело вуглецю та енергії

Фототрофні бактерії використовують для синтезу органічних речовин енергію світла. Автотрофні прокаріоти здатні синтезувати з неорганічних речовин всі необхідні для життя органічні речовини Зелені сірчані бактерії Chlorobium tepidum мають спеціалізовані органели, названі хлоросоми, які містять їх фотосинтетичні пігменти

Хемотрофні бактерії використовують для синтезу органічних речовин енергію від хімічних реакцій з неорганічними сполуками. Nitrosomonas europaea живе в місцях, таких як ґрунт, стічні води, прісна вода, стіни будівель і особливо на поверхні пам’ятників, у забруднених районах, де повітря містить високий вміст сполук азоту. Автотрофні прокаріоти здатні синтезувати з неорганічних речовин всі необхідні для життя органічні речовини

Археї можуть бути хемоавтотрофами, використовувати неорганічні речовини для отримання енергії та синтезу органічних сполук. Methanopyrus kandleri вперше був виявлений на стінках чорного курця в Каліфорнійській затоці на глибині 2000 м, де живе та розмножується при температурі 84-110 ° САвтотрофні прокаріоти здатні синтезувати з неорганічних речовин всі необхідні для життя органічні речовини

Археї можуть бути хемоавтотрофами, використовувати неорганічні речовини для отримання енергії та синтезу органічних сполук. У жуйних тварин (корів, овець) у рубці (частині їх шлунка) мешкають різні одноклітинні і метаногенні археї. Найпростіші розщеплюють складні вуглеводи до простіших сполук, тоді як археї перетворюють водень і вуглекислий газ на метан, який потім вивільняється у формі газу. Автотрофні прокаріоти здатні синтезувати з неорганічних речовин всі необхідні для життя органічні речовини

Археї можуть бути фотоавтотрофами, використовувати світло та неорганічні речовини для синтезу органічних сполук. Halobacterium salinarum, що виживає у воді при високих концентраціях солі, здатний до фотосинтезу за участю бактеріородопсину, спеціального білка Автотрофні прокаріоти здатні синтезувати з неорганічних речовин всі необхідні для життя органічні речовини

Дихання прокаріотів

за наявності кисню - аеробне диханнябез кисню - анаеробне дихання. Для прокаріотів характерні два типи отримання енергії: Bacillus subtilis - “сінна паличка” - аеробна грунтова бактерія. Clostridium botulinum виробляє токсин у продуктах харчування в анаеробних умовах та спричиняє ботулізм

Бактерії можуть отримувати енергію завдяки процесам бродіння (ферментації)Для прокаріотів характерні два типи отримання енергії: молочнокисле (квашеніі овочі)молочнокисле (йогурт, кефір)спиртове (випічка)оцтове (яблучний оцет)

Деякі бактерії можуть жити як з киснем, так і без нього. Для прокаріотів характерні два типи отримання енергії: Кишкова паличка Escherichia coli є типовим представником бактерій, що зазвичай мешкають у кишковому тракті людини та теплокровних тварин, може потрапляти у водні системи через стічні води або забруднені водні джерела, може проживати в ґрунті, бути присутня в неправильно оброблених або забруднених продуктах харчування, таких як сире м'ясо або недостатньо відварені овочі і фрукти.

Розмноження прокаріотів

Множинний поділ ціанобактерій. Поділ навпіл Одна бактеріальна клітина ділиться на дві дочірні клітини. Фрагментація ціанобактерій. Ціанобактерії Oscillatoria розмножуються шляхом фрагментації, при якій ниткоподібні колонії розриваються на окремі сегменти, кожен з яких може вирости в нову колонію.

Для бактерій характерний примітивний статевий процес, в результаті якого не відбувається відтворення, а лише передача генетичної інформації - кон’югація

Бактерії здатні до утворення спор. Бактеріальні спори - це особливі стадії розвитку бактерій Ендоспори - неактивні, жорсткі структури, що формуються деякими видами бактерій. Функція ендоспор - гарантувати виживання бактерії протягом періодів несприятливих умов, тому вони стійкі до випромінювання, висушування, нагрівання, голоду, дезинфікуючих засобів. Ендоспори зазвичай знаходяться в ґрунті і воді, де вони можуть виживати протягом довгих періодів часу