Клеточные и неклеточные формы жизни кратко

Обновлено: 30.06.2024

Первая бесклеточная форма жизни — вирусы — была открыта русским ученым Д. И. Ивановским в 1892 году. Уже в конце 20 века помимо вирусов человечеству были известны и другие неклеточные формы жизни — вироиды и прионы. Их особенность заключается в том, что только находясь в клетках у них появляются свойства живых организмов. Вне клеток все эти свойства утрачиваются.

Неклеточные формы жизни — это вирусы, вироиды и прионы.

Вирусы — это инфекционные частицы, в состав которых входят молекулы нуклеиновых кислот, упакованные в белковую оболочку (капсид).

Вирусы считаются паразитическими неклеточными организмами по отношению к большинству прокариотических и эукариотических клеток.

Вироиды — это маленькие кольцевые молекулы РНК, не кодирующие белки.

Вироиды являются паразитами высших растений, поэтому их размножение, в том числе, связано с ферментами растительной клетки.

Прионы выступают изоформами обычных белковых нервных систем и отличаются способом укладки полипептидной цепи.

Прионы поражают ЦНС позвоночных при помощи энергетических резервов нейронов.

Специфика неклеточных форм

Геном отдельных неклеточных форм отличается нарушением принципов линейности и универсальности генетического кода. Синтез необходимых веществ и добыча энергии этими частицами невозможны. Эти факты свидетельствуют о том, что возникновение вирусов, вироидов и прионов произошло уже после того, как появились клеточные формы жизни. Поэтому клеточные и неклеточные формы жизни отличаются возрастом.

При этом, не стоит думать, что бесклеточные формы являются примитивными первобытными организмами — основой, из которой эволюционировали другие живые существа. Это просто своеобразные клеточные паразиты.

Простота организации во многом связана с паразитическим способом жизни. С точки зрения эволюции, роль бесклеточных форм заключается во включении в генетическую рекомбинацию и образовании новых наследственных композиций.

Биологическое и экологическое значение бесклеточных форм жизни связано с тем, что у них есть способность вызывать разнообразные инфекции.

Реакция на химические и физические факторы внешней среды у всех форм бесклеточных разная. Самыми устойчивыми являются кристаллические формы вирусов. Известно, что гибель большинства вирусов наступает, когда температура поднимается до 55-60 градусов по Цельсию. Однако полно форм, которые погибают практически при температуре кипения — 90 градусах по Цельсию.

При низких температурах вирусы не погибают.

Отмечается стойкость вирусов к высушиванию и различным антибиотикам. А вот ультрафиолетовое излучение — действенный способ борьбы.

В современной медицине используется интерферон. Он представляет собой защитный белок, который клетки вырабатывают чтобы бороться с вирусами. До недавнего времени интерферон получали из крови специальных доноров. С помощью новых биотехнологических методов человеческий интерферон можно получить в достаточном количестве искусственным способом, что повысило доступность препарата.

Почему прионы опасны и невосприимчивы к обычным методам борьбы с ними становится ясно после определения белковой природы прионов и их расположению в нервных клетках. Радикальные методы борьбы с медленными нейроинфекциями пока не найдены.

Вирусы и вироиды

Есть три показателя, по которым различают и классифицируют вирусы:

химическая природа нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК);
способ организации нуклеиновой кислоты;
размерами нуклеиновой кислоты.

Для собственного воспроизводства вирусами используются генетические механизмы клетки-хозяина, а также ее пластические и энергетические материалы. Это негативно сказывается на клетке и нарушает ее нормальное функционирование.

Типы инфекции выделяются на основании способа взаимодействия с клеткой-хозяином:

Литический путь. В этом случае при попадании вируса в клетку происходит стимуляция синтеза белков, которые используются для образования новых вирусов. После заражения осуществляется быстрая репликация вирусной ДНК с последующей ее упаковкой в вирусные частицы. Далее — лизис клетки, то есть, разрыв ее оболочки, и высвобождение множества вирусных частиц в окружающую среду.
Лизогенный путь. При этом в клетке происходит включение вируса в ДНК хозяина. В этом случае клетка и дальше функционирует нормально. Когда происходит репликация ДНК клетки, то одновременно с этим происходит и репликация вирусной ДНК. Образование новых копий вирусной ДНК, которая встроена в геном клетки, возникает в результате клеточного деления.

Животные клетки, в которых у ДНК-вирусом есть возможность для размножения литическим путем, называются пермиссивными.

Открытие вироидов произошло в середине 70-х годов 20 века. Они представляют собой кольцевую РНК длиной в 300-400 нуклеотидов. На сегодня ученым известно примерно 30 вироидов, большинство из которых — паразиты растений. У вироидов нет белкового капсида, поэтому они не могут проникать в неповрежденные клетки. Переход от растения к растению происходит только в случае повреждения клетки-донора и клетки-реципиента.

Прионы

Как и вирусы, прионы в некоторых случаях способны быть причиной болезней. На протяжении долгого времени не было возможности определить причины таких болезней человека как:

болезнь Крейнфель-Якобса;
синдром Герстмана-Штрауслера-Шенклера;
рассеянный склероз;
Вилюйский энцефалит;
лейкоспонгиоз;
роковая семейная инсомния и др.

скрейли;
трансмиссивную губчатоподобную энцефалопатию;
энцелофатию;
изнуряющую болезнь мулов, оленей, лосей и др.

Результатом этих заболеваний, которые могут развиваться годами, является тяжелое поражение центральной нервной системы. Как возникают медленные болезни стало понятно в 80-е году 20 века. Американский ученый Д. Гайдушек провел исследования, в ходе которых выявил следующее: медленные вирусы выступают принципиально новым видом болезнетворного агента и особым инфекционным белков — прионом.

Идентифицировал прионы американский исследователь С. Прусинер. Как выяснилось, эти белки имеют молекулярную массу 35-105 кДа и длину 50-150 нм.

У похожих на белки мозга прионов есть способность проникать в организм и поражать ЦНС, в результате чего нейроны постепенно деградируют.

Прионные инфекции имеют инкубационный период от 3-9 месяцев до 2-5 лет.

Ирионные инфекции стали упоминаться в связи с эпидемией коровьего бешенства (трансмиссионной губчатоподобной энцефалопатии), поразившей животноводческие европейские хозяйства. При этом, данное заболевание может поражать и людей, что делает его еще более опасным.

Все живое разделено на 2 империи — клеточные и неклеточные формы жизни. Основными формами жизни на Земле являются организмы клеточного строения. Этот тип организации присущ всем видам живых существ, за исключением вирусов, которые рассматриваются как неклеточные формы жизни.

Неклеточные формы

К неклеточным организмам относятся вирусы и бактериофаги. Остальные живые существа являются клеточными формами жизни.

Неклеточные формы жизни являются переходной группой между неживой и живой природой. Их жизнедеятельность зависит от эукариотических организмов, они могут делиться только проникнув в живую клетку. Вне клетки неклеточные формы не проявляют признаков жизни.

В отличие от клеточных форм, неклеточные виды имеют только один вид нуклеиновых кислот — РНК или ДНК. Они не способны к самостоятельному синтезу белков из-за отсутствия рибосом. Также в неклеточных организмах отсутствует рост и не происходят обменные процессы.

Общая характеристика вирусов

Вирусы настолько малы, что лишь в несколько раз превышают размеры крупных молекул белков. Величина частиц разных вирусов находится в пределах 10-275нм. Они видны только под электронным микроскопом и проходят через поры специальных фильтров, задерживающих все бактерии и клетки многоклеточных организмов.

Впервые их открыл в 1892 г. русский физиолог растений и микробиолог Д. И. Ивановский при изучении болезни табака.

Вирусы являются возбудителями многих болезней растений и животных. Вирусными болезнями человека являются корь, грипп, гепатит (болезнь Боткина), полиомиелит (детский паралич), бешенство, желтая лихорадка и др.

Строение и размножение вирусов

Под электронным микроскопом разные виды вирусов имеют вид палочек и шариков. Отдельная вирусная частица состоит из молекулы нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), свернутой в клубок, и молекул белка, которые располагаются вокруг нее в виде своеобразной оболочки.

Вирусы не могут самостоятельно синтезировать нуклеиновые кислоты и белки, из которых они состоят.

Процесс размножения вирусов

Размножение вирусов возможно только при использовании ферментативных систем клеток. Проникнув в клетку хозяина, вирусы изменяют и перестраивают ее обмен веществ, в результате чего сама клетка начинает синтезировать молекулы новых вирусных частиц. Вне клетки вирусы могут переходить в кристаллическое состояние, что способствует их сохранению.

Вирусы специфичны — определенный вид вируса поражает не только конкретный вид животного или растения, но и определенные клетки своего хозяина. Так, вирус полиомиелита поражает только нервные клетки человека, а вирус табачной мозаики — только клетки листьев табака.

Бактериофаги

Бактериофаги (или фаги) являются своеобразными вирусами бактерий. Они были открыты в 1917 г. французским ученым Ф. д’Эрелем. Под электронным микроскопом они имеют форму запятой или теннисной ракетки размером около 5нм. Когда частица фага прикрепляется своим тонким отростком к бактериальной клетке, ДНК фага проникает в клетку и вызывает синтез новых молекул ДНК и белка бактериофага. Через 30-60мин бактериальная клетка разрушается и из нее выходят сотни новых частиц фага, готовых к заражению других бактериальных клеток.

Раньше считали, что бактериофаги могут быть использованы для борьбы с болезнетворными бактериями. Однако оказалось, что фаги, быстро разрушающие бактерии в пробирке, неэффективны в живом организме. Поэтому в настоящее время они применяются в основном для диагностики болезней.

Клеточные формы

Клеточные организмы делятся на два надцарства: прокариоты и эукариоты. Структурной единицей клеточных форм жизни является клетка.

Прокариоты имеют простейшее строение: отсутствует ядро и мембранные органоиды, деление идет путем амитоза, без участия веретена деления. К прокариотам относятся бактерии и цианобактерии.

Эукариоты — это клеточные формы, имеющие оформленное ядро, которое состоит из двойной ядерной мембраны, ядерного матрикса, хроматина, ядрышек. Также в клетке находятся мембранные (митохондрии, пластинчатый комплекс, вакуоли, эндоплазматический ретикулум) и немембранные (рибосомы, клеточный центр) органеллы. ДНК у представителей клеточных форм находится в ядре клетки, в составе хромосом, а также в клеточных органоидах, таких как митохондрии и пластиды. Эукариоты объединяют растительный, животный мир и Царство грибов.

Сходство между клеточными и не клеточными видами заключается в наличии специфического генома, способности эволюционировать и давать потомство.

Клеточная теория

Открытие и изучение клетки стало возможным благодаря изобретению микроскопа и усовершенствованию методов микроскопических исследований. Первое описание клетки было сделано в 1665 г. англичанином Р. Гуком. Позже стало ясно, что он открыл не клетки (в современном понимании этого термина), а только наружные оболочки растительных клеток.

История открытия

Прогресс в изучении клетки связан с развитием микроскопирования в XIX в. К этому времени изменились представления о строении клеток: главным в организации клетки стала считаться не клеточная стенка, а собственно ее содержимое, протоплазма. В протоплазме был открыт постоянный компонент клетки — ядро. Накопленные многочисленные наблюдения о тончайшем строении и развитии тканей и клеток позволили подойти к обобщениям, которые были сделаны впервые в 1839 г. немецким биологом Т. Шванном в виде сформулированной им клеточной теории. Он показал, что клетки растений и животных принципиально сходны между собой. Дальнейшее развитие и обобщение эти представления получили в работах немецкого патолога Р. Вирхова.

Клеточная теория

Значение в науке

Создание клеточной теории стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства всей живой природы. Клеточная теория оказала значительное влияние на развитие эмбриологии, гистологии и физиологии. Она дала основу для материалистического понимания жизни, для объяснения эволюционной взаимосвязи организмов, для понимания индивидуального развития.

Основные положения клеточной теории сохранили свое значение на сегодняшний день, хотя более чем за 100 лет были получены новые сведения о структуре, жизнедеятельности и развитии клеток.

Основную массу живых существ составляют организмы, обладающие клеточной структурой. В процессе эволюции органического мира клетка оказалась единственной элементарной системой, в которой возможно проявление всех закономерностей, характеризующих жизнь.

Организмы, имеющие клеточное строение, в свою очередь делятся на две категории: не имеющие типичного ядра – доядерные, или прокариоты, и обладающие типичным ядром – ядерные, или эукариоты. К прокариотам относятся бактерии и синезеленые водоросли, к эукариотам – все остальные растения и все животные. В настоящее время установлено, что различия между прокариотами и эукариотами гораздо более существенны, чем между высшими растениями и животными.

Доядерные организмы

Прокариоты – доядерные организмы, не имеющие типичного ядра, заключенного в ядерную мембрану. Генетический материал находится у них в нуклеоиде и представлен единственной нитью ДНК, образующей замкнутое кольцо. Эта нить не приобрела еще сложного строения, характерного для хромосом, и называется гонофором.

Деление клетки только амитотическое. В клетке прокариот отсутствуют митохондрии, центриоли и пластиды.

Микоплазмы

Из организмов, имеющих клеточное строение, наиболее примитивны микоплазмы. Это бактериоподобные существа, ведущие паразитический или сапрофитный образ жизни. По размерам микоплазмы приближается к вирусам. Самые мелкие клетки микоплазм крупнее вируса гриппа, но мельче вируса коровьей оспы. Так, если вирус гриппа имеет диаметр от 0,08 до 0,1 мкм, а вирус коровьей оспы – от 0,22 до 0,26 мкм, то диаметр микоплазмы – возбудителя повального воспаления легких рогатого скота – колеблется от 0,1 до 0,2 мкм.

В отличие от вирусов, осуществляющих процессы жизнедеятельности только после проникновения внутрь клетки, микоплазма способна проявлять жизнедеятельность, свойственную организмам, имеющим клеточное строение. Эти бактериоподобные формы могут расти и размножаться на синтетической среде. Их клетка построена из сравнительно небольшого числа молекул (около 1200), но имеет полный набор макромолекул, характерных для любых клеток (белки, ДНК и РНК). Клетка микоплазмы содержит около 300 различных ферментов.

По некоторым признакам клетки микоплазм стоят ближе к клеткам животных, чем растений. Они не имеют жесткой оболочки, окружены гибкой мембраной; состав липидов близок к таковому в клетках животных.

Ядерные организмы

Эукариоты – ядерные организмы, имеющие ядро, окруженное ядерной мембраной. Генетический материал сосредоточен преимущественно в хромосомах, имеющих сложное строение и состоящих из нитей ДНК и белковых молекул. Деление клеток митотические. Имеются центриоли, митохондрии, пластиды. Среди эукариот существуют как одноклеточные, так и многоклеточные организмы.

Эукариоты принято делить на два царства – растения и животные. Растения по ряду признаков отличаются от животных. У большинства растений тип питания автотрофный, для животных же характерен гетеротрофный тип питания. Однако провести четкую грань между всеми растениями и всеми животными не удается.

В настоящее время все больше биологов приходят к выводу о необходимости разделения эукариот на три царства – животных, грибов и растений. Эти новые предоставления не являются общепринятыми, но не лишены оснований.

Животные являются первично гетеротрофными организмами. Их клетки лишены плотной наружной оболочки. Обычно это подвижные организмы, но могут быть и прикрепленными. Запасные углеводы откладываются в виде гликогена.

Грибы также являются первично гетеротрофными организмами. Их клетки имеют хорошо выраженную оболочку, состоящую их хитина, реже из целлюлозы. Обычно являются прикрепленными организмами. Запасные углеводы откладываются в виде гликогена.

Растения – это автотрофные организмы, иногда вторичные гетеротрофы. Их клетки обладают плотной стенкой, состоящей обычно из целлюлозы, реже – из хитина. Запасные вещества откладываются в виде крахмала.

Существование биосферы, круговорот веществ в природе связаны примитивные эукариоты – одноклеточные. Но в процессе эволюции развились многоклеточные растения, грибы и животные. Среди автотрофных организмов эволюция наивысшей степени достигла в типе покрытосеменных растений. Вершину эволюции гетеротрофных организмов составляет тип хордовых.

Отличительные признаки живых организмов

1. Живые организмы — важный компонент биосферы. Клеточное строение — характерный признак всех организмов, за исключением вирусов. Наличие в клетках плазматической мембраны, цитоплазмы, ядра. Особенность бактерий: отсутствие оформленного ядра, митохондрий, хлоропластов.

Особенности растений: наличие в клетке клеточной стенки, хлоропластов, вакуолей с клеточным соком, автотрофный способ питания. Особенности животных: отсутствие в клетках хлоропластов, вакуолей с клеточным соком, оболочки из клетчатки, гетеротрофный способ питания. 2. Наличие в составе живых организмов органических веществ: сахара, крахмала, жира, белка, нуклеиновых кислот и неорганических веществ: воды и минеральных солей. Сходство химического состава у представителей разных царств живой природы.

3. Обмен веществ — главный признак живого, включающий питание, дыхание, транспорт веществ, их преобразование и создание из них веществ и структур собственного организма, освобождение энергии в одних процессах и использование в других, выделение конечных продуктов жизнедеятельности. Обмен веществами и энергией с окружающей средой.

4. Размножение, воспроизведение потомства — признак живых организмов. Развитие дочернего организма из одной клетки (зиготы при половом размножении) или группы клеток (при вегетативном размножении) материнского организма. Значение размножения в увеличении численности особей вида, их расселении и освоении новых территорий, сохранении сходства и преемственности между родителями и потомством в ряду многих поколений.

5. Наследственность и изменчивость — свойства организмов.

Наследственность — свойство организмов передавать присущие им особенности строения и развития потомству. Примеры наследственности: из семян березы вырастают растения березы, у кошки рождаются похожие на родителей котята. Изменчивость — возникновение у потомства новых признаков. Примеры изменчивости: растения березы, выросшие из семян материнского растения одного поколения, различаются по длине и окраске ствола, числу листьев и др.

6. Раздражимость — свойство живых организмов. Способность организмов воспринимать раздражения из окружающей среды и в соответствии с ними координировать свою деятельность, поведение — комплекс приспособительных двигательных реакций, возникающих в ответ на разнообразные раздражения из окружающей среды. Особенности поведения животных. Рефлексы и элементы рассудочной деятельности животных. Поведение растений, бактерий, грибов: разные формы движения — тро-пизмы, настии, таксисы.

Можешь выбрать самое основное.

Жизнь на планете Земля известна только в двух формах: внеклеточной и клеточной.

Внеклеточная форма жизни – это особая форма, представленная вирусами и бактериофагами (фагами), которые занимают промежуточное положение между живой и неживой природой.

Доклеточные и клеточные формы жизни

Клеточная форма жизни (организмы) в зависимости от типа организации клеток подразделяется на прокариоты и эукариоты.

Прокариоты – это одноклеточные организмы, не имеющие оформленного ядра.

К ним относятся бактерии, цианеи (цианобактерии или сине-зеленые водоросли) и микоплазмы, образующие царство Дробянки.

Эукариоты – это одноклеточные и многоклеточные организмы.

В их клетках всегда есть четко оформленное ядро.

Доклеточные формы жизни: вирусы и фаги

Империя доклеточных состоит из единственного царства — вирусов. Это мельчайшие организмы, их размеры колеблются от ‘2 до 500 мкм. Лишь самые крупные вирусы (например, вирус оспы) можно увидеть при очень большом увеличении (в 1800—2200 раз) оптического микроскопа. Размеры мелких вирусов равны крупным молекулам белка. Большинство вирусов так мелки, что могут проходить через поры специальных бактериальных фильтров.

Вирусы принципиально отличаются от всех других организмов.

Назовем их важнейшие особенности:

1. Они могут существовать только как внутриклеточные паразиты и не могут размножаться вне клеток тех организмов, в которых они паразитируют.

Содержат лишь один из типов нуклеиновых кислот — либо РНК, либо ДНК (все клеточные организмы содержат и ДНК, и РНК одновременно).

3. Имеют очень ограниченное число ферментов, используют обмен веществ хозяина, его ферменты, энергию, полученную при обмене веществ в клетках хозяина.

В настоящее время известно около 200 форм животных вирусов, 170 растительных вирусов и 50 вирусов, паразитирующих в бактериях.

Вирусы впервые были открыты в 1892 г. выдающимся русским биологом Д. И. Ивановским, который стал основателем новой биологической дисциплины — вирусологии.

Клеточные и неклеточные формы жизни: вирусы, бактериофаги, эукариоты и клеточная теория

Подавляющее большинство ныне живущих организмов состоит из клеток. Лишь немногие примитивнейшие организмы — вирусы и фаги — не имеют клеточного строения.

По этому важнейшему признаку все живое делится на две империи — доклеточных (вирусы и фаги) и клеточных (сюда относятся все остальные организмы: бактерии и близкие к ним группы; грибы; зеленые растения; животные).

Представление о том, что все живое делится на два царства — животных и растений, ныне устарело. Современная биология признает разделение на пять царств: прокариот, или дробянок, зеленых растений, грибов, животных; отдельно выделяется царство вирусов — доклеточных форм жизни.

Доклеточные формы жизни — вирусы и фаги

Империя доклеточных состоит из единственного царства — вирусов.

Это мельчайшие организмы, их размеры колеблются от ‘2 до 500 мкм. Лишь самые крупные вирусы (например, вирус оспы) можно увидеть при очень большом увеличении (в 1800—2200 раз) оптического микроскопа. Размеры мелких вирусов равны крупным молекулам белка. Большинство вирусов так мелки, что могут проходить через поры специальных бактериальных фильтров.

Вирусы принципиально отличаются от всех других организмов. Назовем их важнейшие особенности:

Они могут существовать только как внутриклеточные паразиты и не могут размножаться вне клеток тех организмов, в которых они паразитируют.

2. Содержат лишь один из типов нуклеиновых кислот — либо РНК, либо ДНК (все клеточные организмы содержат и ДНК, и РНК одновременно).

Имеют очень ограниченное число ферментов, используют обмен веществ хозяина, его ферменты, энергию, полученную при обмене веществ в клетках хозяина.

Происхождение вирусов

Вопрос о происхождении вирусов неясен. Согласно одной точке зрения вирусы — древнейшие организмы Земли. Однако вирусы не могут жить, не паразитируя на более высокоорганизованных организмах. Вот почему большинство ученых не согласны с тем, что вирусы — древнейшие формы жизни на Земле.

Согласно другой точке зрения вирусы — это потомки предъядерных сине-зеленых и бактерий, испытавших сильное упрощение в связи с переходом к паразитизму.

Утрата многих биологически важных свойств, согласно этой точке зрения, рассматривается как вторичное явление.

Данные, накопленные в середине 70-х годов, говорят о том, что вирусы могут играть большую роль в эволюции клеточных организмов, в клетках которых они паразитируют,— прокариот, растений и животных.

Во-первых, было обнаружено, что вирусы — мощный мутаген-ный фактор.

После вирусных заболеваний (инфекционная желтуха, корь, грипп, энцефалит и др.) у человека и животных резко возрастает число поврежденных хромосом. Таким образом, вирусы являются поставщиками новых мутаций для естественного отбора. Во-вторых, геном вируса может включаться в геном хозяина и вирусы могут переносить генетическую информацию не только от одной особи данного вида к другой, но и от одного вида к другому- Экспериментально показано, что с помощью вирусов участки ДНК от одного вида могут передаваться другому виду.

Клеточные организмы

Организмы с клеточным строением объединяются в империю клеточных, или кариот (от греч.

ка-рион — ядро). Типичная структура клетки, свойственная большинству организмов, возникла не сразу. В клетке представителей древнейших из современных типов организмов (сине-зеленых и бактерий) цитоплазма и ядерный материал с ДНК еще не отделены друг от друга.

По наличию или отсутствию ядра клеточные организмы делят на два надцарстса: безъядерные (прокариоты) и ядерные (эука-риоты) (от греч. протос — первый и эу — собственно, настоящий). К первой группе относят сине-зеленых и бактерий, ко второй — всех животных, зеленые растения и грибы.

Надцарство прокариот

К прокариотам относят наиболее просто устроенные формы клеточных организмов. ДНК прокариот образует одну двойную спиралевидную нить, которая замкнута в кольцо.

Эта кольцевидная нить ДНК состоит из значительногочисла генов, но это еще не настоящая хромосома, которая появляется только у эукариот. В связи с тем, что ДНК представлена единственной нитью, существует лишь одна группа сцепления генов.

Вот основные признаки прокариот:

— кольцевидная ДНК сосредоточена в центральной части клетки, не отделенной ядерной оболочкой от остальной части клетки;

— они лишены пластид;

— клеткам прокариот несвойствен митоз;

— не сформированы веретена;

— нет пищеварительных вакуолей; отсутствуют настоящие жгутики; неизвестен настоящий половой процесс; гаметы не образуются.

Надцарство прокариот состоит из единственного царства дробянок, куда входят два полцарства: сине-зеленые и бактерии-

Прокариоты: надцарство и тип сине-зеленых

К сине-зеленым относится 1400 современных видов.

В клетках сине-зеленых нет не только ядра, но и нет хроматофоров — клеточных образований, содержащих пигменты и принимающих участие в фотосинтезе, нет вакуолей. В центральной плотной части клеток сине-зеленых сосредоточены нукл еопротеиды — соединения нуклеиновых кислот с белком.

Сине-зеленые замечательны тем, что способны использовать азот воздуха и превращать его в органические формы азота.

При фотосинтезе они могут использовать углекислый газ как единственный источник углерода. В отличие от фотосинтезирую-щих бактерий сине-зеленые при фотосинтезе выделяют молекулярный кислород.

В периферической части клеток диффузно распределены синий и бурый пигменты, определяющие в сочетании с хлорофиллом сине-зеленый цвет этих организмов.

Некоторые сине-зеленые могут иметь дополнительные пигменты, изменяющие их характерный цвет до черного, коричневого, красного. Цвет Красного моря определяется широким распространением в нем пурпурно пигментированных сине-зеленых.

Сине-зеленые могут использовать как солнечную энергию (автотрофность), так и энергию, выделяющуюся при расщеплении готовых органических веществ (гетеротрофность).

Размножаются сине-зеленые только бесполым путем.

Сине-зеленые представлены не только одноклеточными, но и колониальными, нитчатыми и многоклеточными формами. Однако, зеленые пигменты — хлорофиллы существуют в виде четырех форм, слегка отличных ни химическому составу: многоклеточные ядерные организмы произошли не от многоклеточных сине-зеленых, а от одноклеточных ядерных форм. Таким образом, у сине-зеленых впервые отмечается попытка прорыва на следующий этап — на уровень многоклеточности.

Однако эта попытка не имела особых последствий для эволюции. Сине-зеленые—древнейшие организмы Земли. Однако и поныне они играют большую роль в круговоротах веществ и энергии.

Прокариоты: бактерии

В настоящее время известно около 3000 видов бактерий. Часть бактерий способна прямо утилизировать солнечную энергию (автотрофы), другие (гетеротрофы) получают энергию, используя органические вещества. Среди автотрофных бактерий есть фотосинтезирующие и хемосинтезирующие.

Солнечную энергию способны использовать и аккумулировать зеленые и пурпурные бактерии. У зеленых бактерий окраска определяется особым веществом — бактериохлорофиллом, а не хлорофиллом а, как у сине-зеленых. Нет синего и бурого пигментов при фотосинтезе не выделяется.

Хемосинтез, т. е. использование энергии окислительных процессов неорганических веществ, распространен лишь среди некоторых бактерий. Серобактерии способны окислять сероводород до серы. Нитрифицирующие бактерии превращают аммиак в азот и азотную кислоту. Преобладание азота в современной атмосфере — следствие деятельности нитрифицирующих бактерий.

Железобактерии превращают закисное железо в окисное.

Среди гетеротрофных бактерий одна часть использует энергию процессов брожения. Конечным продуктом процесса брожения являются органические кислоты. Наиболее известны молочнокислые, маслянокислые и уксуснокислые бактерии. Другая часть гетеротрофных бактерий — гнилостные бактерии — используют энергию, высвобождающуюся при расщеплении белков.

Конечный продукт распада при таких гнилостных процессах — азотные соединения, в последующем окислении которых принимают участие нитрифицирующие бактерии.

Бактерии, как и сине-зеленые, существовали уже около 3 млрд.

лет назад и играли огромную роль в создании современного состава атмосферы, в изменении лика Земли.

Вопрос о происхождении бактерий до конца неясен. Несомненно, что ряд бактерий возник непосредственно от сине-зеленых. Известны бактерии, очень близкие к сине-зеленым, отличающиеся от последних лишь отсутствием пигмента.

Вспомните, на какие царства разделяют все организмы. Рассмотрите рисунки 72, 73. Каковы особенности строения одноклеточных организмов? Рассмотрите рисунки 74, 75. Чем колониальные организмы отличаются от одноклеточных? Сравните много клеточные и одноклеточные организмы. В чем их существенные отличия?

Рис. 72. Бактерии и одноклеточные грибы: 1 — кишечные палочки; 2 — дрожжи

Организм (от лат. организме — устраиваю, придаю стройный вид) — это биологическая система, состоящая из взаимосвязанных частей, функционирующих как одно целое. Для любого организма характерны все признаки живого: обмен веществ и превращение энергии, раздражимость, наследственность и изменчивость, рост, развитие и размножение. Организмы, обитающие на Земле, очень многообразны по строению: одноклеточные, колониальные и многоклеточные. При этом только среди одноклеточных встречаются прокариоты, а все колониальные и многоклеточные — эукариоты.

Одноклеточные организмы. Самые простые формы организмов — одноклеточные. Они встречаются среди всех основных царств живой природы: бактерий, растений, животных и грибов (рис. 72, 73). Одноклеточные организмы распространены в воде, почве, воздухе, а также в телах многоклеточных организмов. Одноклеточные организмы успешно приспособились к разнообразным условиям жизни и составляют почти половину от массы всех организмов Земли. Часть из них являются автотро фами, другие — гетеротрофами.

Рис. 73. Одноклеточные водоросли и простейшие: 1 — хлорелла; 2 — амеба обыкновенная, захватывающая ипфузорию-туфельку

Отличительная особенность одноклеточных — достаточно простое строение тела. Это клетка, обладающая всеми основными признаками самостоятельного организма. Органеллы (от лат. органелла — уменьшительное от органа, т. е. маленький орган) клетки, подобно органам многоклеточных организмов, выполняют различные функции. Размножаются одноклеточные достаточно быстро и при благоприятных условиях в течение часа могут давать два, а иногда и три поколения. При неблагоприятных условиях они могут образовывать споры, покрытые плотными оболочками. Процессы жизнедеятельности в спорах практически отсутствуют. При благоприятных условиях спора вновь превращается в активно функционирующую клетку.

Прокариотные одноклеточные организмы входят только в царство Бактерии. Одноклеточные эукариоты встречаются в остальных царствах живой природы. В царстве Растения — это одноклеточные водоросли, в царстве Животные — это простейшие, в царстве Грибы — это одноклеточные грибы-дрожжи.

Колониальные организмы. Многие ученые считают колониальные организмы переходными от одноклеточных форм жизни к многоклеточным. В примитивном виде такое явление наблюдается у прокариот — бактерий, которые, делясь, образуют колонии. Причем для каждого вида бактерий характерна своя определенная форма колонии. Они синтезируют определенные ферменты, позволяющие им более эффективно использовать питательные вещества. При неблагоприятных условиях клетки такой колонии образуют споры, позволяющие выживать организму.

Колонии могут образовывать и зеленые водоросли. Наиболее интересна в этом отношении колония вольвокса, которая больше напоминает многоклеточный организм (рис. 74). Согласованное биение жгутиков обеспечивает направленное движение. Репродуктивные клетки, отвечающие за размножение, располагаются с одной стороны колонии. Благодаря им внутри материнской колонии образуются дочерние колонии, которые потом отделяются и переходят к самостоятельному существованию.

Рис. 74. Колониальная водоросль вольвокс: 1 — внешний вид колонии: 2 — строение отдельных клеток, связанные друг с другом нитями цитоплазмы

Многоклеточные организмы. Хотя одноклеточные очень многочисленны и широко распространены на Земле, по сравнению с ними многоклеточные организмы имеют ряд преимуществ. В первую очередь, они могут использовать ресурсы среды, недоступные единичной клетке. Например, наличие множества клеток, образующих различные ткани и органы, позволяет дереву или кустарнику достичь большой величины, с помощью корней обеспечить себе водное и минеральное питание, а в зеленых листьях создавать органические вещества. Многоклеточные животные благодаря тканям и органам способны лучше добывать пищу, осваивать новые места обитания.

Рис. 75. Ткани многоклеточных организмов: 1 — растительная ткань (основная фотоеннтезирующая); 2 — животная ткань (реснитчатый эпителий)

В многоклеточном организме клетки очень разнообразны, но всегда можно выделить группы клеток, сходные по строению и функциям. Группы клеток и межклеточного вещества многоклеточного организма, имеющие одинаковое строение, происхождение и выполняющие сходные функции, называют тканями (рис. 75). Специализация клеток на выполнение определенных функций повышает эффективность работы всего организма.

Различные ткани объединяются в органы, которые, в свою очередь, образуют системы органов. Внутренние органы и системы органов характерны для животных. Растения имеют несколько иное строение органов, но и они состоят из различных тканей.

Неклеточные формы жизни

Вирусы. Кроме организмов, имеющих клеточное строение, существуют и неклеточные формы жизни — вирусы (от лат. вирус — яд). Их свойства позволяют, с одной стороны, считать их живыми телами природы, а с другой стороны, рассматривать их как молекулы веществ неживой природы. Вирусы обладают наследственностью и изменчивостью. В то же время они не способны к самостоятельному обмену веществ, превращению энергии и размножению. Поэтому вирусы — переходная группа между живой и неживой природой.

Вирусы были открыты в 1892 г. русским ученым Д.И. Ивановским при изучении мозаичной болезни растения табака (рис. 76). Вскоре были открыты сходные возбудители многих заболеваний растений и животных. Их определили как паразитических болезнетворных агентов, которые размножаются только в клетках хозяина.

Рис. 76. Дмитрий Иосифович Ивановский (1864—1920)

Вирусы настолько малы, что до появления электронного микроскопа их природа оставалась неясной. Активное изучение вирусов началось лишь во второй половине XX в. В это же время оформилась и отдельная наука о вирусах — вирусология. В настоящее время изучение вирусов идет очень интенсивно, открыто много новых их видов.

Частицы вирусов имеют симметричную структуру и разнообразную форму (рис. 77). Среди них встречаются многогранники (вирус полиомиелита и вирус герпеса), палочковидные (вирус табачной мозаики) и неправильно овальной формы (вирус гриппа).

Рис. 77. Вирус табачной мозаики: 1 — растение табака, пораженное вирусом; 2 — электронпая фотография вируса; 3 — схема строения

Вирусы имеют очень примитивное строение. Отдельные частицы вирусов — вирионы, состоящие из нуклеиновой кислоты и белков. Нуклеиновая кислота служит наследственным аппаратом вирусов и может быть представлена как молекулой ДНК, так и РНК. Она составляет сердцевину вируса и защищена капсулой. Капсула построена из множества молекул белка, компоновка которых определяет внешнее строение вириона. У некоторых представителей вирусов, помимо капсулы, может быть еще дополнительная оболочка из белков и липидов.

Вирусы — внутриклеточные паразиты, т. е. могут существовать только внутри прокариотных и эукариотных клеток. Вне клетки-хозяина они не проявляют признаков живого, способны кристаллизоваться подобно веществам неживой природы. Жизнедеятельность вирусов приводит к гибели клеток. При внедрении в живую клетку вирус начинает размножаться, подавляя и разрушая все клеточные структуры. Разные вирусы поражают только определенные клетки. Так, вирус оспы поражает у человека клетки эпителиальной и соединительной ткани, вирус полиомиелита — нейроны головного и спинного мозга, вирус желтой лихорадки — печень.

Вирусы вызывают различные заболевания растений, животных, человека и бактерий.

В бактериальных клетках паразитируют бактериофаги (от греч. бактерион — палочка и фагос — пожиратель) (рис. 78). Бактериофаги могут использоваться как лекарства против бактерий — возбудителей инфекционных заболеваний, например холеры и брюшного тифа.

Рис. 78. Строение вируса-бактериофага: 1 — белковая капсула; 2 — ДНК вируса; 3 — воротничок: 4 — хвостовой чехол; 5 — базальная пластинка с шипами; 6 — хвостовые нити

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) вызывает заболевание СПИД — синдром приобретенного иммунодефицита (рис. 79). Вирионы ВИЧ имеют округлую форму. Снаружи они покрыты белково-липидной мембраной. Под мембраной располагается промежуточная белковая капсула. Внутри нее находится генетический аппарат ВИЧ — две молекулы РНК.

Рис. 79. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ): 1 — белковая капсула; 2 — .молекулы фермента; 3 — РНК; 4 — липидная мембрана; 5 — белки мембрапы

При попадании вируса ВИЧ в кровь человека, он поражает лейкоциты, которые отвечают за иммунитет организма. Пораженные лейкоциты либо погибают, либо перестают узнавать чужеродных болезнетворных бактерий и аномальные клетки человека, которые образовались в результате нарушения нормального клеточного деления. В результате зараженный вирусом ВИЧ человек погибает от инфекционного заболевания, так как лейкоциты бездействуют и не вырабатывают белки-антитела. Смерть человека может наступить и от ракового заболевания, к которому приводит разрастание аномальных клеток. Ученые ведут интенсивный поиск препаратов, способных защитить или вылечить это тяжелейшее инфекционное заболевание человечества.

Читайте также: