Тема_10._Бактерии__грибы__лишайники.pdf

Transcript

1. ТЕМА 10. БАКТЕРИИ, ГРИБЫ, ЛИШАЙНИКИ ЦАРСТВО БАКТЕРИЙ, СТРОЕНИЕ, ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ, РАЗМНОЖЕНИЕ, РОЛЬ В ПРИРОДЕ. БАКТЕРИИ – ВОЗБУДИТЕЛИ ЗАБОЛЕВАНИЙ РАСТЕНИЙ, ЖИВОТНЫХ, ЧЕЛОВЕКА. ПРОФИЛАКТИКА ЗАБОЛЕВАНИЙ, ВЫЗЫВАЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ. ЦАРСТВО ГРИБОВ, СТРОЕНИЕ, ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ, РАЗМНОЖЕНИЕ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГРИБОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ И ЛЕКАРСТВ. РАСПОЗНАВАНИЕ СЪЕДОБНЫХ И ЯДОВИТЫХ ГРИБОВ. ЛИШАЙНИКИ, ИХ РАЗНООБРАЗИЕ, ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. РОЛЬ В ПРИРОДЕ ГРИБОВ И ЛИШАЙНИКОВ
2. ПРОКАРИОТЫ: БАКТЕРИИ - МОРФОЛОГИЯ • Ядра нет, ДНК представлена кольцевыми молекулами – нуклеоидом и плазмидами • Цитоплазма (гиалоплазма, рибосомы, включения) • Поверхностный аппарат (плазматическая мембрана, клеточная стенка, углеводная капсула) • Жгутики и/или ворсинки
4. ЖГУТИКИ ПРОКАРИОТ: ПРИНЦИП КОЛЕСА
5. ПРОКАРИОТЫ: БАКТЕРИИ • Размеры – 0,1-10 мкм • В состав клеточной стенки входит пептидогликан (гликопептид) муреин • У некоторых (Грамотрицательных) бактерий снаружи от клеточной стенки имеется слизистая капсула • Рибосомы меньше прокариотических (70S vs. 80S) • Жгутики состоят из флагеллина • Генетический материал представлен нуклеоидом и плазмидами 5
6. ФОРМЫ БАКТЕРИЙ • Главные – кокки (шарики) и бациллы (палочки) • Плюс вибрионы (изогнутые), спириллы (спиральные), спирохеты (мелкозавитые) • Одиночные или колониальные, из колониальных более всего известны: • Диплококки - пары • Стрептококки – цепочки • Стафилококки – виноградные гроздья
7. МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ МИР ПРОКАРИОТ • В мире бактерий существует максимальное разнообразие способов питания и получения энергии Е С Фототрофы – фотосинтезирующие – используют энергию света Хемотрофы – используют химическую энергию Автотрофы - используют CO2 (неорганическое соединение) Все зелёные растения, цианобактерии, фотосинтезирующие бактерии Нитрифицирующие бактерии, серобактерии, железобактерии Гетеротрофы Пурпурные бактерии Животные, грибы, растения- паразиты
8. МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ МИР ПРОКАРИОТ - ПИТАНИЕ • Автотрофы: • Фотосинтетики – зелёные, пурпурные, цианобактерии • Хемосинтетики – железобактерии, серобактерии, нитрифицирующие, водородные бактерии • Гетеротрофы: • Сапротрофы – бактерии гниения, брожения – молочнокислые, маслянокислые, почвенные • Симбионты – клубеньковые • Паразиты – болезнетворные –дифтерия, дизентерия, сыпной и брюшной тиф, ангина, скарлатина, коклюш, столбняк, туберкулёз, холера, гонорея, сифилис, сибирская язва, и т.д. • Миксотрофы – способны к автотрофному и гетеротрофному питанию (некоторые цианобактерии) • По запасным веществам – гликоген, поли-бета-оксимасляная кислота, цианофицин, полифосфат, сера, углеводород • По типу дыхания – аэробы/анаэробы; анаэробы облигатные/факультативные
9. РАЗМНОЖЕНИЕ ПРОКАРИОТ • Бактерии размножаются бинарным делением. При этом дочерние клетки идентичны материнской – это клоны • Но бактерии умеют обмениваться генетической информацией. Для этого существует конъюгация – однонаправленный перенос части генетического материала (плазмид или бактериальной хромосомы) при непосредственном контакте двух бактериальных клеток. Также помогают трансформация и трансдукция. • В неблагоприятных условиях бактерии образуют споры (не способ размножения!). Споры покрыты плотной защитной капсулой. Сибирская язва – чемпион в этом вопросе.
10. ТРАНСФОРМАЦИЯ И ТРАНСДУКЦИЯ У БАКТЕРИЙ – ИНСТРУМЕНТЫ ГЕННОГО ИНЖЕНЕРА • Трансформа́ция — процесс поглощения бактериальной клеткой молекулы ДНК из внешней среды. Была открыта в опытах Ф. Гриффита (1928) ->> • Трансду́кция — процесс переноса ДНК между клетками при помощи вирусов
11. ЦИАНОБАКТЕРИИ (УСТАР. СИНЕ-ЗЕЛЁНЫЕ ВОДОРОСЛИ) • Цианобактерии – одиночные или колониальные фотоавтотрофные прокариоты. Колонии покрыты общим слизистым чехлом. Содержат бактериохлорофилл. Входят в состав лишайников, могут вызывать «цветение» воды (фотоавтотрофы, способны к миксотрофному питанию). • Единственные организмы, способные одновременно к фотосинтезу и фиксации азота
12. БАКТЕРИИ – ВОЗБУДИТЕЛИ БОЛЕЗНЕЙ ЧЕЛОВЕКА
13. РОЛЬ БАКТЕРИЙ • Историческая – первые организмы на Земле • Экологическая – присутствуют во всех экологических средах, в том числе приспособились к экстремальным условиям существования • Продуценты и редуценты органического вещества • Фиксаторы атмосферного азота • Симбионты животных и человека, синтез витаминов • Используются в промышленности и биотехнологии – производство кисломолочных продуктов, пищевого белка, аминокислот, витаминов, гормонов, ферментов, выщелачивание бедных руд, очистка сточных вод • Возбудители заболеваний человека, животных, растений • Порча пищевых продуктов (технологии борьбы: хранение на холоде, лиофилизация, маринование, пастеризация, стерилизация)
15. МЕРЫ ПРОФИЛАКТИКИ И БОРЬБЫ С БАКТЕРИАЛЬНЫМИ ИНФЕКЦИЯМИ • Профилактические – с целью предотвращения • Вакцинация • Соблюдение принципов асептики и антисептики – личная гигиена, контроль качества пищевых продуктов • Противоэпидемические – борьба с уже возникшими инфекционными болезнями • Контроль природных резервуаров (колоний грызунов), уничтожение переносчиков • Изоляция больных и их своевременное лечение • Дезинфекция – уничтожение микроорганизмов на путях передачи инфекции
16. ГРИБЫ • Надцарство эукариоты, Царство грибы, Отдел Настоящие грибы • Грибы – обширная, повсеместно распространённая группы споровых организмов, сочетающих в себе признаки растений и животных • Микология – наука, изучающая грибы
17. ЦАРСТВО ГРИБЫ, ИХ РАЗНООБРАЗИЕ • Около 100 тысяч видов • Произошли независимо от растений, от гетеротрофных двужгутиковых простейших • Тело гриба – мицелий (грибница), его составляющие – гифы. Мицелий шляпочных грибов образует плодовое тело. • У низших грибов мицелий неклеточный, у высших имеются перегородки. В клетке 1-2 или много ядер. • Имеют мощную клеточную стенку, в состав которой входит хитин • Гетеротрофы: сапрофиты, паразиты и симбионты, по экологической роли чаще всего редуценты, имеют ризоиды и гаустории - органы всасывания • Способны к неограниченному росту 17
18. ЧЕРТЫ СХОДСТВА ГРИБОВ С РАСТЕНИЯМИ И ЖИВОТНЫМИ Как у животных Как у растений • Гетеротрофы • Образование мочевины в процессе метаболизма • В оболочках клеток содержится хитин • Запасной продукт – гликоген • Для жизнедеятельности необходимы витамины • Осмотрофный тип питания • Жёсткая клеточная стенка • Способность к неограниченному росту • Ограниченная подвижность • Отсутствие центриолей у низших грибов • Размножение спорами
19. КЛАССИФИКАЦИЯ ГРИБОВ Низшие грибы – имеют неклеточный многоядерный мицелий (гифы лишены перегородов и представляют собой как бы одну гигантскую клетку). В цикле развития преобладает гаплоидная фаза (вегетативный мицелий и органы размножения). Диплоидная фаза представлена только зигоспорой или ооспорой Высшие грибы – имеют многоклеточный мицелий
20. РАЗМНОЖЕНИЕ ГРИБОВ • Вегетативное – обрывками мицелия, фрагментами гиф, артроспорами или хламидоспорами, почкованием • Бесполое – зооспорами, спорами, конидиями (только у высших) • Половое – слияние мужских и женских половых клеток или частей мицелия с образованием зиготы: • Гаметогамия - изогамия, гетерогамия, оогамия • Гаметангиогамия – слияние протопластов, образовавшихся в антеридиях и архикарпах, частный случай – зигогамия (гаметангии не различаются) • Соматогамия – слияние обычных соматических клеток (базидиомицеты)
21. БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ ГРИБОВ Споры Эндогенные Экзогенные – конидии, хар. для высших, на вершине или по бокам конидиеносца – особой гифы, одиночные или цепочками Неподвижные – развиваются внутри спорангиев (мукор) Подвижные – 1-2 жгутика, развиваются внутри зооспорангия (фитофтора) 1 – зооспорангий с зооспорами 2 – спорангий со спорангиоспорами 3 – конидиеносец с конидиями
22. ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ ГРИБОВ • Гаметогамия: изогамия, гетерогамия, оогамия. Гаметангиогамия. Соматогамия. • У низших диплоидна только зигота • У высших грибов – чередование поколений: n-> плазмогамия -> дикарион-> кариогамия – слияние ядер в органах полового спороношения ->мейоз->споры (n)
23. НИЗШИЕ ГРИБЫ • Зигомицеты: Мукор. Неклеточный многоядерный мицелий. Размножение: бесполое – эндогенные споры образуются в шаровидных спорангиях, половое – зигогамия (разновидность гаметангиогамии), слияние гетероталличных мицелиев • Оомицеты: фитофтора, паразит паслёновых.
24. ВЫСШИЕ ГРИБЫ • Аскомицеты: дрожжи - одноклеточные. Размножение вегетативное – почкование, половое – копуляция. • Пеницилл – многоклеточный. Размножение бесполое – конидии, половое – гаметангиогамия. • Спорынья – многоклеточные гифы. Паразит злаков, особенно ржи. Размножение бесполое – конидии, половое - гаметангиогамия
25. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ АСКОМИЦЕТА • Половой процесс – гаметангиогамия. Антеридий проникает в архикарп, мужские и женские ядра располагаются попарно – состояние дикариона, формируют аскогенные гифы, на концах которых формируются сумки – аски. В асках происходит слияние, мейоз, из аскоспор растут гаплоидные гифы.
26. ВЫСШИЕ ГРИБЫ • Базидиомицеты: • Грибы-трутовики – паразиты высших растений, мицелий в древесине, плодовые тела – на поверхности стволов • Головнёвые грибы – паразиты высших растений, особенно злаков • Ржавчинные грибы - паразиты высших растений, особенно злаков • Шляпочные грибы – сапротрофы (шампиньон), микоризообразователи (белый гриб), паразиты (опёнок)
27. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ БАЗИДИОМИЦЕТА • Половой процесс – соматогамия. Из прорастающей базидиоспоры формируется гаплоидный мицелий, слияние конечных клеток гиф даёт дикарионный мицелий, на котором формируется плодовое тело, в котором в спороносном слое (пластинчатый/трубчатый) формируются базидии - одноклеточные плоовые органы. Там происходит слияние ядер, мейоз и спорообразование.
28. КЛАССИФИКАЦИЯ ГРИБОВ
29. ЗНАЧЕНИЕ ГРИБОВ • Экологическая роль – редуценты (разрушают целлюлозу и лигнин), почвообразователи (гумус), микоризообразователи, симбионты (лишайники) • Биотехнологическая: Дрожжи – хлеб, спирт, Плесневые грибы – антибиотики, сыр. Грибной белок – микопротеин, использование грибов в производстве ферментов, витаминов (В), органических кислот • Болезни пшеницы – спорынья, ядовита для человека (эрготоксин), используется в медицине • Болезни человека – аспергиллёз, кандидоз. Мускарин – токсин мухомора • Употребление аскомицетов и базидиомицетов в еду; ядовитые грибы *Микориза - симбиоз гриба с корнями высшего растения. Смысл микоризы в увеличении поверхности всасывания, бартерный обмен: вода и минеральные соли – растению, а взамен – органика.
30. ЛИШАЙНИКИ • 18-20 тысяч видов. Широкий ареал – от Арктики до Антарктиды. «Пионеры растительности». Медленный рост • В основе – симбиоз(?) гриба и водоросли, которые в процессе эволюции образовали качественно новый организм, не равный сумме частей • Грибы – сумчатые (аскомицеты), реже – базидиальные (Микобионт – сапротроф/паразит) • Водоросли – зелёные, реже – цианобактерии (Фикобионт) • Гриб защищает снабжает водоросль водой и минеральными веществами, а она его – органикой • Водоросль может существовать отдельно от гриба, а он – нет • Лишайники растут в экстремальных условиях (тундра). Если это союз гриба и цианобактерии, то даже не нуждаются в почве. 30
31. ЛИШАЙНИКИ • Тело лишайника – слоевище, не расчленено на ткани. Основная масса – переплетённые гифы гриба. Может быть гомеомерным или гетеромерным. • Накипные – плотно сросшиеся с субстратом • Листоватые – дихотомически ветвящиеся лопасти в виде пластинок, слабо прикреплённые • Кустистые – ветвящиеся «стебельки»
32. ЛИШАЙНИКИ • Размножение вегетативное – обломками слоевища (изидии), но каждый из компонентов может размножаться в свойственной ему манере: гриб – спорами, прорастающими в мицелий, водоросль – делением клеток. Могут также образовывать соредии – небольшое количество клеток водоросли оплетают гифы гриба, образуют гранулы, которые появляются на поверхности в виде порошка и разносятся ветром.
33. ЗНАЧЕНИЕ ЛИШАЙНИКОВ • Экологическая – авто-гетеротрофные компоненты биогеоценоза, пионеры растительности, разрушители горных пород • Индикаторы чистоты • Покров тундры - пища для северных оленей (ягель) и многих беспозвоночных животных и их личинок • Для человека – употребление в пищу, изготовление красителей (лакмус), фиксаторы запаха, использование в народной медицине
34. ДОМАШНЯЯ РАБОТА • «Низшие растения» в вопросах 9, 10, 11, 19, 24, 25 • 4642607 - Грибы (9-10) • 4642613 – Бактерии (9-10) • 4678589 - 2 вопроса (5-6) на наследственный материал бактерий 3904101 – растения и бактерии – 24 • 3904104 - Бактерии и грибы - 25
35. ЗАДАНИЕ 2 № 45696 • Экспериментатор на питательную среду с колонией бактерий E. coli заселили плесневый гриб пеницилл. Как изменились размер колонии бактерий E. coli и площадь мицелия пеницилла. • Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения: • 1) увеличилась • 2) не изменилась • 3) уменьшилась • Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой величины. Цифры в ответе могут повторяться. Размер колонии бактерий Площадь мицелия пеницилла
36. ОТВЕТ • 31
37. ЗАДАНИЕ 22 № 46281 • В 1928 году Ф. Гриффитом проведены эксперименты, доказывающие, что бактерии могут получать генетическую информацию от других бактерий (процесс трансформации). Гриффит заражал мышей двумя штаммами пневмококков: бактерии R-штамма были невирулентными (рис. А), бактерии S-штамма вирулентными (рис. Б). Если ввести мышам убитые нагревом клетки S-штамма, они выживали (рис. В). При совместном введении живых бактерий R-штамма и убитых бактерий S-штамма мыши погибали (рис. Г). Объясните результаты экспериментов В и Г. По какой причине происходила трансформация клеток бактерий в опыте Г? Почему они стали вирулентными? Какие параметры в этих экспериментах задавались самим учёным (независимые переменные), а какие параметры менялись в зависимости от этого (зависимые переменные)?
38. ОТВЕТ • 1. В эксперименте В мыши выживали, так как вызвать инфекционный процесс могут только живые бактерии. • 2. В эксперименте Г ДНК из мёртвых бактерий S-штамма проникала в живые бактерии R- штамма и делала их вирулентными (процесс трансформации). • 3. Поэтому в эксперименте Г у мышей развивался инфекционный процесс и они погибали. • 4. Независимые переменные (задаваемые экспериментатором) — штаммы бактерий, вводимые мышам, и их состояние (мёртвые/живые). • 5. Зависимые переменные (изменяющиеся в ходе эксперимента) — состояние мышей после введения бактерий (гибель или выживание).
39. ЗАДАНИЕ 22 № 12066 • В чём особенность питания сапротрофных бактерий? Почему при их отсутствии жизнь на Земле была бы невозможна?
40. • 1. Сапротрофные бактерии питаются отмершими органическими веществами. • 2. Переводят органические вещества в минеральные • 3. Замыкают круговорот веществ в природе. Являются редуцентами в цепях питания.
41. ЗАДАНИЕ 22 № 21815 • Опишите различия между вирусами и бактериями в строении и обмене веществ. Являются ли вирусы живыми организмами?
42. ОТВЕТ • Вирусы — неклеточная форма жизни. • 1. Бактерии имеют клеточное строение и собственный обмен веществ. • 2. Вирусы не имеют клеточного строения и собственного обмена веществ (облигатные паразиты). • 3. Вирусы не могут размножаться вне живых клеток. Бактерии размножаются самостоятельно делением клетки. • Наличие генов и способность размножаться позволяет причислить вирусы к живым, а отсутствие синтеза белка и невозможность самостоятельного развития относит их к неживым биологическим организмам.
43. НЕСКОЛЬКО ФАКТОВ О ВИРУСАХ • 1) Вирусы обладают только одним видом нуклеиновой кислоты (вирусы содержат либо ДНК, либо РНК); • Вирусные частицы (вирионы) – это не клетки; вирусы гораздо меньше клеток. Вирусы гораздо проще клеток по строению – состоят только из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, состоящей из множества одинаковых молекул белка. • 2) Состав бактерии входит ДНК, РНК, рибосомы и клеточная мембрана. • 3) Если вирусы выделить в чистом виде, то они существуют в форме кристаллов (у них нет собственного обмена веществ, размножения и других свойств живого). Из-за этого многие ученые считают вирусы промежуточной стадией между живыми и неживыми объектами. • Вирусы также способны вступать в союз с бактериями и мутировать. Они могут передавать информацию через обмен РНК и уходить от иммунного ответа, игнорируя лекарства и вакцины. Вопрос о том, является ли вирус живым, остается открытым до сих пор.
44. ФРАНЧЕСКО РЕДИ (1626-1698) • Итальянский (тосканский) врач и натуралист. Получил образование в области философии и медицины в Пизе. Служил главным медиком Тосканского двора при герцоге Фердинандо II Медичи и главным фармацевтом герцогства. • Поставил первые в истории биологии эксперименты, опровергающие представления Аристотеля о самозарождении жизни. Экспериментально доказал невозможность самозарождения мух из гнилого мяса (затянув часть горшков с гнилым мясом кисеей, он смог воспрепятствовать откладке яиц мухами). Результаты опытов были опубликованы в 1668 году в труде «Опыты по происхождению насекомых» (итал. Esperienze Intorno alla Generazione degl'Insetti). Также известен исследованиями змеиных ядов и паразитов (глистов).
45. ЛУИ ПАСТЕР (1822-1895) • Один из «отцов» микробиологии • Доказал невозможность произвольного самозарождения живых существ • Установил, что спиртовое брожение является результатом жизнедеятельности дрожжей • Ввёл понятия «аэробный» и «анаэробный» • Изучал инфекционные болезни, спас жизнь мальчику с помощью вакцинации от бешенства
46. РОБЕРТ КОХ (1843-1910) • Открыл бациллу сибирской язвы, холерный вибрион и туберкулёзную палочку (Mycobacterium tuberculosis). За исследования туберкулёза награждён Нобелевской премией по физиологии и медицине в 1905 году. • Постулаты Коха: • Микроорганизм постоянно встречается в организме больных людей (или животных) и отсутствует у здоровых; • Микроорганизм должен быть изолирован от больного человека (или животного) и его штамм должен быть выращен в чистой культуре; • При заражении чистой культурой микроорганизма здоровый человек (или животное) заболевает; _______________________________________________ • Микроорганизм должен быть повторно изолирован от экспериментально заражённого человека (или животного).
47. АЛЕКСАНДР ФЛЕМИНГ (1881-1955) • Британский микробиолог. Открыл лизоцим и впервые выделил пенициллин из плесневых грибов Penicillium notatum — исторически первый антибиотик. В 1945 году Флеминг, Флори и Чейн были удостоены Нобелевской премии в области физиологии и медицины.
48. ГРАМОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ И ГРАМПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ БАКТЕРИИ • Метод Грама — метод окраски микроорганизмов для исследования, позволяющий дифференцировать бактерии по биохимическим свойствам их клеточной стенки. Предложен в 1884 году датским врачом Гансом Кристианом Грамом. • По Граму бактерии окрашивают анилиновыми красителями — генциановым или метиловым фиолетовым и др., затем краситель фиксируют раствором иода. При последующем промывании окрашенного препарата спиртом те виды бактерий, которые оказываются прочно окрашенными в синий цвет и имеющие толстую клеточную стенку, называют грамположительными бактериями, обозначаются Грам (+), — в отличие от грамотрицательных (тонкая клеточная стенка), Грам (−), которые при промывке обесцвечиваются.
49. РАЗМЫШЛЕНИЯ О БАКТЕРИЯХ • Бактерии – биотехнологические фабрики и эксперименталные метаболические лаборатории, испытатели экстремальных условий существования. Продуценты и редуценты органического вещества • Вероятнее всего, первыми формами жизни были анаэробы, получавшие энергию за счёт субстратного фосфорилирования (в процессе брожения)
50. РАЗНООБРАЗИЕ ГРИБОВ • Одноклеточные – колониальные, а не мицелиальные - дрожжи • Плесневые – неклеточные (низшие), многоядерные, пример – мукор –неклеточный многоядерный. У пеницилла – гифы, есть перегородки между клетками • Шляпочные • Пластинчатые – сыроежки, грузди, шампиньоны • Трубчатые – белые, маслята, подосиновики
51. КЛАССИФИКАЦИЯ ГРИБОВ ДЛЯ ОГЭ