3.1 Разнообразие организмов: одноклеточные и многоклеточные; автотрофы, гетеротрофы, аэробы, анаэробы

Видеоурок: Разнообразие живой природы. Царства живых организмов. Отличительные признаки живого

Лекция: Разнообразие организмов: одноклеточные и многоклеточные; автотрофы, гетеротрофы, аэробы, анаэробы

Царства живых организмов

Живые организмы подразделяются по различным параметрам строения, жизнедеятельности, метаболизма на разные группы. По чертам строения и особенностям жизнедеятельности – на самые крупные группы – Царства. В настоящее время насчитывается 7 Царств живых организмов.

Археи. Ранее назывались археобактериями, в 1977 годы выделены в отдельное царство. Некоторые черты сближают их с эукариотами, некоторые – с бактериями. Представляют собой простейшие организмы, в которых нет мембранных органелл. По способу питания – хемоавтотрофы. Среди них нет ни одного вида паразитов или патогенных форм, они бывают комменсалами и мутуалистами.

Отличительными чертами являются:

1. Наличие в мембранах клетки липидов с простой эфирной связью;

2. Не формируют спор;

3. Не синтезируют жирных кислот.

Клетки могут иметь необычную форму – например, быть плоскими и квадратными. Живут везде – в кишечнике теплокровных, горячих источниках, соленых озерах, океанах. Размножение бесполое.

Бактерии. Большинство является сапротрофами, однако известны автотрофные формы. Могут быть паразитами и симбионтами. Форма клеток различна – существуют палочки (бациллы), изогнутые (вибрионы), шарообразные (кокки). Могут иметь форму куба или тетраэдра. Многие имеют жгутики. 

Клетки мелкие, из органоидов в них найдены рибосомы, нуклеоид  и цитоплазматическая мембрана. Нуклеоид – немембранная структура, в которой располагается одна кольцеобразная молекула ДНК. Имеют клеточную стенку из муреина. 

Бактерии с более толстой клеточной стенкой называются грамположительными. У грамотрицательных стенка в 10 раз тоньше. Могут образовывать споры и цисты – формы покоя с замедленным метаболизмом, позволяющие пережить неблагоприятные условия. Полового размножения не имеют.

Протисты. К этому Царству относят организмы по остаточному принципу, которые сложно отнести определенно к какому-либо другому царству. Это грибоподобные организмы, некоторые из водорослей, простейшие. К ним относятся эвглена, фораминиферы, малярийный плазмодий, инфузории, трипаносомы. Одноклеточные и колониальные организмы, которые имеют очень много различных свойств, характерных для других царств, в неожиданных сочетаниях. Считается, что они относятся эволюционно к переходным формам. В настоящее время к ним отнесены и представители Царства Хромисты.

Растения. Общими для них признаками, отличающими от других Царств, являются:

1. Наличие целлюлозной клеточной стенки;

2. Особые органеллы – пластиды;

3. Образ жизни – прикрепленный;

4. Запасают крахмал;

5. Растут в течение всей жизни;

6. Регуляторную функцию выполняют фитогормоны.

Являются фототрофами и продуцентами, создавая органические вещества под действием света. Вступают в различные виды симбиотических отношений, некоторые виды, лишенные хлорофилла, являются гетеротрофными паразитами (заразиха, петров крест, раффлезия). Могут размножаться половым и бесполым способами.

Животные. Все виды являются гетеротрофами и консументами, подразделяясь на хищников, растительноядных, паразитов, всеядных. 

Отличительными признаками Царства являются:

1. Оогамия – половой процесс, при котором гаметы мужского и женского пола очень отличаются друг от друга размерами и формой.

2. Наличие тканей;

3. Наличие стадий бластулы и гаструлы в эмбриональном развитии;

4. Запасным веществом клеток является гликоген. Нет целлюлозной клеточной стенки. Обладают ограниченным ростом – до определенного размера. Имеется сложная структура внутриклеточных мембран, внешняя оболочка – гликокаликс.

Грибы. Являются гетеротрофами, в экологической пирамиде – сапротрофы. Тип питания – голофитный, то есть они не захватывают твердые частицы, всасывая растворенные вещества. Могут участвовать в различных видах экологических взаимоотношений – мутуализме, паразитизме. 

Отличительными особенностями Царства являются:

1. Геном по примитивности приближен к прокариотному;

2. Вегетативное тело – мицелий, обладает неограниченным ростом, неподвижно закреплено;

3. Размножение половое, спорами;

4. Имеют клеточную стенку из хитина;

5. Клетки многоядерные, возможно деление без разделения ядра, ядра могут перемещаться между клетками;

6. Могут, в отличие от животных, синтезировать лизин. 

Запасным веществом является гликоген.

Вирусы. Являются неклеточной формой жизни, представляют собой белковую капсулу со включенной в нее нитью ДНК или РНК. Облигатные паразиты, не способны к обмену веществ вне клетки-хозяина. Размножаются путем сбора из белковых молекул и нуклеиновой кислоты в инфицированной клетке. Геном может быть представлен кольцевой или линейной молекулой нуклеиновой кислоты.

Типы питания

По типам питания все живые организмы подразделяются на две группы:

• Автотрофные. К ним относятся фототрофы – зеленые растения, и хемотрофы – некоторые протисты, грибы и бактерии. Это организмы, являющиеся продуцентами, производящие органические вещества из неорганических. Они располагаются схематично на первой ступени экологической пирамиды.

• Гетеротрофные. Это – организмы, питающиеся органическими веществами, произведенными другими их видами. В экологической пирамиде занимаются все уровни, кроме нижнего, на котором расположены автотрофы. В свою очередь гетеротрофные организмы разделяются на консументов – потребителей и редуцентов, разлагающих органику до простых органических и неорганических веществ. При этом, растительноядные животные являются гетеротрофами первого уровня, хищники, поедающие растительноядных – гетеротрофами второго уровня, хищники питающиеся хищниками – третьего и так далее.

Поскольку при переходах энергии с одного уровня экологической пирамиды на другой теряется до 90% запасенной в химических связях вещества энергии, гетеротрофия четвертого порядка и выше встречается довольно редко. Консументами 4-го порядка являются, например, хищные птицы.

По отношению к кислороду живые организмы делятся на четыре большие группы:

• Облигатных аэробов – тех, кто не может жить без кислорода, так как невозможными становятся процессы клеточного дыхания. К ним относятся большинство животных и зеленые растения.

• Микроаэрофилов – это некоторые виды бактерий, которым для жизнедеятельности необходимо небольшое количество кислорода – около 2 %.

• Факультативных анаэробов – к ним относятся живые организмы, которые могут обходиться без кислорода, но способны переключиться на кислородное дыхание. Это маслянокислые и молочнокислые бактерии, дрожжи.

• Облигатных анаэробов – эти организмы гибнут в кислородной среде. К ним относятся хемосинтезирующие бактерии и археи.

Анаэробные бактерии играют важную роль в круговороте вещества, делая его доступным для других участников экологических систем. Биологически же, анаэробный способ получения энергии намного менее эффективен, чем кислородное дыхание. Так, например, при дыхании образуется из одной молекулы глюкозы 38 молекул АТФ, а при бескислородном ее сбраживании – 2 молекулы.