Роль прокариот в природе и жизни человека сообщение
Обновлено: 16.05.2024
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Цель урока: изучить царство Прокариот, его представителей, строение и функции, особенности жизнедеятельности.
Развивающие - развивать навыки логического мышления, учебные навыки (умение работать с учебником, тетрадью), развивать личностные качества.
Воспитательные - формированию мировоззренческой идеи единства живой природы; совершенствовать у учащихся системное представление об организации живых существ; развитие познавательного интереса у учащихся к биологическому знанию.
Тип урока : лекция
Оборудование : демонстрационные таблицы с изображениями клеток, бактерий, цианей, грибов, растений и животных; микроскопы; предметные и покровные стекла, пипетки, салфетки, культура бактерий; ноутбук, проектор.
1. Организационный момент
План лекции (на доске)
1. Прокариоты – доядерные организмы
2. Строение прокариотической клетки
3. Размножение и спорообразование
4. Питание и дыхание
5. Отличие прокариот от эукариот
6. Значение бактерий в природе и жизни человека
Давным-давно…возникла наша Земля. И в ходе длительной эволюции на Земле с момента появления первых живых организмов (более 3 млрд. лет назад) возникло огромное многообразие форм жизни. Все живые организмы состоят из клеток. Мы знаем, что все живые организмы, исключая вирусы, имеют клеточное строение. Растительная, грибная, животная и бактериальная клетка сходны по составу, строению и процессам жизнедеятельности. А чем же тогда объяснить многообразие живых организмов? Какие гипотезы вы можете предложить для решения этой проблемы? (Учащиеся предполагают, что причиной многообразия являются различия в строении клеток ) И главное отличие- наличие или отсутствие ядра)). Ребята, давайте раскроем тему нашего урока совместно (формулирование темы урока).
Типичные прокариотические клетки – это бактерии. Обладая природной любознательностью Левенгук с интересом рассматривал все, что попадалось под руку: воду , зубной налет, настой перца, слюну, кровь и многое другое. Результаты своих наблюдений он начал посылать в Лондонское Королевское общество, членом которого впоследствии был избран.Всего А. ван Левенгук написал в это общество свыше 170 писем.
Вот выдержка из одного письма: "24 апреля 1676 г. я посмотрел на. воду под микроскопом и с большим удивлением увидел в ней огромное количество мельчайших живых существ. Некоторые из них в длину были раза в 3–4 больше, чем в ширину, хотя они и не были толще волосков, покрывающих тело вши. Другие имели правильную овальную форму. Был там еще и третий тип организмов — наиболее многочисленный — мельчайшие существа с хвостиками". Сопоставив описание, приведенное в этом отрывке, и оптические возможности имевшихся в распоряжении А Левенгука линз, можно сделать заключение, что в 1676 г. ему впервые удалось увидеть бактерии.
На протяжении длительного времени человек жил в окружении невидимых существ, использовал продукты их жизнедеятельности (например, при выпечке хлеба из кислого теста, приготовлении вина и уксуса), страдал, когда эти существа являлись причинами болезней или портили запасы пищи, но не подозревал об их присутствии. Почему? Не подозревал потому, что не видел, а не видел потому, что размеры их очень малы и они бесцветны. Даже самые крупные не превышают 0, 01 мкм
3. Основная часть.
2. Строение прокариотической клетки. Клетки прокариотических организмов имеют очень мелкие размеры (1-10 мкм). Самое главное их отличие от эукариот состоит в отсутствии у первых настоящего ядра и ядерной оболочки. Основная функция ядерного аппарата прокариот (как и эукариот) заключается в хранении, реализации наследственной информации передаче ее дочерним поколениям. Эти функции определяет ДНК. Для прокариот характерны внехромосомные единицы – плазмиды. Они представляют собой кольцевые участки ДНК, свободно расположенные в цитоплазме. Кроме специфического строения ядерного аппарата, прокариоты отличаются и другими особенностями строения. Надмембранный комплекс поверхностного аппарата прокариотических клеток представлен жесткими стенками, содержащими органическое вещество муреин. Запасные вещества бактериальной клетки — полисахариды (крахмал, гликоген), жиры, сера. У прокариот отсутствуют мембранные органоиды (митохондрии, пластиды, ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы). Вместо митохондрий и пластид у них имеются мезосомы, представляющие собой впячивания наружной мембраны клетки. На мезосомах протекают процессы клеточного дыхания. Фотосинтез у фотосинтезирующих бактерий происходит в тилакоидах.
Рибосомы в прокариотических клетках намного мельче, чем рибосомы эукариот, и располагаются они в цитоплазме свободно, не образуя полисом. В цитоплазме клеток прокариот отсутствуют клеточный центр и опорно-сократительный аппарат.
Задание 1. Выполните практическую работу “Изучение клеток прокариот”. Инструкция по проведению и оформлению работы:
а) настройте микроскоп;
б) приготовьте микропрепараты культуры бактерии сенной палочки: на предметное стекло пипеткой нанесите каплю жидкости, обязательно захватив с поверхности часть пленки; накройте покровным стеклом;
в) рассмотрите микропрепарат, обратите внимание на внешние особенности клеток (форма, размеры, окраска). Заметна ли клеточная оболочка? Ядро?
г) оформите работу в тетрадях, указав: название работы; рисунок с поясняющими надписями.
Без микроорганизмов приостановился бы круговорот веществ в природе и жизнь на Земле стала бы невозможной. Круговорот углерода, азота, серы, фосфора, а также других биогенных элементов обусловливают почвообразовательные процессы. Образуя в результате жизнедеятельности минеральные и органические кислоты, микроорганизмы ускоряют растворение и выветривание горных пород, вовлечение освобожденных минералов в биологический круговорот. Микроорганизмы участвуют и в образовании гумуса, определяющего основное свойство почвы – плодородие. Кроме того, жизнедеятельность микроорганизмов обеспечивает доступность гумуса для растений. (азотфиксирующие бактерии, которые превращают недоступный для растений молекулярный азот атмосферного воздуха в связанный, обогащая тем самым почву соединениями азота. Немаловажным этапом круговорота азота в природе является возвращение минерального азота в атмосферу, которое осуществляют денитрифицирующие бактерии в процессе нитратного (анаэробного) дыхания. Образующиеся в процессе денитрификации оксиды азота участвуют в поддержании озонового слоя планеты.
-Микроорганизмы принимают активное участие в биологическом самоочищении водоемов, выполняя функцию по обезвреживанию и окислительной переработке поступающих в водоем загрязняющих веществ.
-процессы брожения применялись при приготовлении теста для хлеба, пива, вина, уксуса, кисломолочных продуктов, росяной мочке льна.
-с помощью микроорганизмов в промышленных масштабах получают микробный белок, аминокислоты (глутаминовую, треонин, лизин, пролин, глутамин), витамины (В12, рибофлавин), ферменты (амилазы, пектиназы, протеазы, целлюлазы, липазы, изомеразы, трипсины, стрептокиназы, диастазы), интерферон, инсулин, гормон роста человека, органические кислоты (лимонную, молочную, масляную, уксусную, глюконовую), этанол, глицерин, ацетон, бутанол, пропанол, бутандиол, полисахариды (декстраны, ксантаны, пуллулан, альгинаты), средства защиты растений, антибиотики, стероиды, каротиноиды, рибонуклеотиды, кортизон, преднизолон, гидрокортизон и другие ценные продукты.
Вспомните: что такое биотехнология? В каких отраслях хозяйства человека применяют разные виды брожения? Что такое экосистема, биосфера, круговорот веществ? Что такое антибиотики, биологический метод борьбы с вредными для человека видами?
• Роль прокариот в биосфере. Мы уже знаем, что разные виды прокариот распространены почти везде, где существует жизнь на нашей планете. Микроорганизмы обитают в почвах, водоемах, других живых организмах, их споры и цисты обнаружены на значительной высоте в атмосфере: так, в 1 г плодородной влажной почвы или 1 мл воды загрязненных органикой водоемов найдены миллионы клеток бактерий и цианобактерий. Прокариоты способны постоянно обитать в условиях, где другие организмы не встречаются (горячие источники, нефтеносные пласты на глубинах до нескольких километров и т. п.).
Задумывались ли вы над тем, что без прокариот существование биосферы было бы невозможно? Вы уже знаете, что главным условием функционирования биосферы как единой экосистемы нашей планеты является круговорот веществ. Вспомните: круговорот веществ - это обмен химическими соединениями между живой (организмы) и неживой частями экосистем. Естественно, что без прокариот, способных расщеплять органические вещества до неорганических, круговорот веществ был бы невозможен. В частности, это касается важных для живых организмов соединений углерода, азота, серы, фосфора, железа. Расщепляя органические соединения, бактерии образуют большое количество СO2, необходимого для процесса фотосинтеза.
При участии прокариот из разнообразных органических соединений образуются особые вещества (гумусные кислоты и т. п.) самого плодородного (гумусного) слоя почвы. Цианобактерии обогащают почвы и водоемы кислородом (O2).
Санитарная роль прокариот заключается в том, что, разлагая останки организмов и продукты их жизнедеятельности, они освобождают от них поверхность нашей планеты. Прокариоты принимают участие в процессах самоочищения водоемов: питаясь органическими веществами, они уменьшают их содержание в воде и иле.
Благодаря деятельности бактерий-хемосинтетиков, которая продолжается уже около 4 миллиардов лет, в земной коре образовались залежи железных руд, соединений серы и многих других полезных ископаемых. Наличием запасов основных энергоемких веществ - нефти и газообразных углеводородов, в частности метана, как допускают ученые, мы обязаны деятельности определенных групп бактерий.
Некоторые почвенные (свободноживущие и клубеньковые) бактерии-азотфиксаторы способны усваивать из воздуха атмосферный азот и включать его в состав различных синтезированных ими органических соединений, в первую очередь белков. Через корневые волоски проростка клубеньковые бактерии попадают в ткани корня и, выделяя особенные соединения, вызывают их разрастание в виде клубеньков (рис. 36.1). Эти бактерии поставляют растению соединения азота, получая взамен органические соединения, преимущественно сахара.
Рис. 36.1. Клубеньки на корнях бобового растения
В особом отделе желудка (рубце) жвачных парнокопытных (коров, овец, коз) бактерии расщепляют целлюлозу до моносахаридов, тогда как сами животные не производят необходимых ферментов.
Цианобактерии в симбиозе с грибами образуют лишайники. Они синтезируют органические вещества, которые потребляет гриб, а гриб поставляет клеткам цианобактерий воду и минеральные соединения, а также создает условия для фотосинтеза.
Рис. 36.2. Беспозвоночные глубоководные животные вестиментиферы
• Роль прокариот в жизни и хозяйстве человека. В кишечнике человека всегда присутствуют определенные виды бактерий (кишечная палочка и др.), которые способствуют пищеварению, синтезируют некоторые витамины (В6, В12, К), предотвращают размножение болезнетворных микроорганизмов.
Мы уже знаем, что прокариот, способных осуществлять разные типы брожения, человек издавна использует в своем хозяйстве для получения разных необходимых веществ: молочных продуктов (масла, сыров, йогуртов и др.), органических кислот, квашеных овощей, силосующихся кормов и т. п. Прокариоты служат привычными объектами биотехнологии.
Биотехнология (от греч. биос - жизнь, техникос - искусный, ловкий и логос - наука, учение) - отрасль, разрабатывающая методы использования живых организмов или биологических процессов в промышленности, сельском хозяйстве и других отраслях. Биотехнологи осуществляют селекцию разнообразных организмов, в частности получают новые штаммы прокариот.
Штамм (от нем. штамм - ствол, семья, племя) - искусственная популяция (культура) микроорганизмов, обычно полученных в результате размножения отдельных клеток, выделенных из определенного источника или полученных в результате искусственных мутаций.
Одно из важных направлений биотехнологии - фармакологическая промышленность, цель которой - создание и производство лекарственных препаратов. В частности, разные виды бактерий наряду с микроскопическими грибами используют для получения антибиотиков, витаминов, гормонов, ферментов и т. п. Современные методики позволяют переносить в клетки бактерий гены эукариот, отвечающие за синтез определенных соединений. Так, в наследственный материал бактерий были введены гены, кодирующие выработку инсулина, гормонов роста, защитных белков-интерферонов и т. п.
Биотехнологические процессы применяют для очистки окружающей среды, в частности почв, водоемов, сточных вод от бытовых и промышленных загрязнений. Методы биологической очистки основаны на способности сапротрофных бактерий расщеплять органические соединения. В результате селекционной работы выведены штаммы микроорганизмов, способные разлагать отходы промышленного производства. Некоторые виды бактерий способны избирательно поглощать из окружающей среды те или иные ценные для хозяйства человека вещества и накапливать их в своих клетках. Особенные биотехнологии дают возможность отбирать и очищать эти соединения.
Умелое применение препаратов спор определенных штаммов микроорганизмов (биопрепараты) позволяет снижать численность вредных для окружающей среды видов животных и растений.
Среди бактерий есть много паразитических видов, которые, поселяясь в организме человека, животных и растений, вызывают разнообразные, часто смертельно опасные заболевания. Болезнетворные бактерии быстро размножаются, при этом продукты их жизнедеятельности отравляют хозяина, что приводит к различным нарушениям в организме и даже смерти. На органах растений, пораженных бактериями, появляются пятна, опухоли и т. п.; они могут загнивать и отмирать.
Распространенные бактериальные заболевания человека - это ангина, дизентерия, дифтерия, туберкулез, холера, тиф, скарлатина и много других; животных - сибирская язва, бруцеллез и т. п. Бактериальные заболевания лечат с помощью антибиотиков или введением лечебных сывороток. Для здоровья и жизни человека и животных представляют опасность бактерии-лептоспиры, которые часто встречаются в стоячих водоемах. Попадание лептоспир в организм человека и животных приводит к острой лихорадке и часто оканчивается смертью. Поэтому в водоемах, где обнаружены лептоспиры, купание запрещено, а воду из них не следует употреблять для каких-либо хозяйственных потребностей.
В организм хозяина микроорганизмы проникают такими путями:
- через желудочно-кишечный тракт вместе с едой или питьем - бактерии — возбудители сальмонеллеза (брюшного тифа), дизентерии, холеры, чумы;
- через дыхательные пути с воздухом - возбудители туберкулеза, ангины, пневмонии, дифтерии, чумы;
- через поврежденные покровы - бактерии, паразитирующие в коже, ногтях и т. п. (например, возбудитель столбняка);
- во время половых контактов - возбудители сифилиса, гонореи, хламидиоза и других венерических заболеваний;
- с помощью насекомых и клещей-переносчиков. Так, возбудителя чумы человеку передают крысиные блохи, а сыпного тифа - человеческие вши. Домашние мухи на поверхности тела и в кишечнике переносят возбудителей дизентерии, сальмонеллеза, туберкулеза из помоек и других подобных мест в человеческие жилища, на продукты питания и т. п.
Определенные виды бактерий портят продукты питания, делая их ядовитыми и непригодными к потреблению. Например, бактерия ботулизма может развиваться в разнообразных консервированных продуктах, рыбе, колбасах, существенно не изменяя их внешний вид и вкусовые качества. Споры не погибают даже при кипячении на протяжении 5 часов и могут сохранять жизнеспособность в почвах или водоемах много лет. Токсин этой бактерии вызывает тяжелое отравление (ботулизм); он в первую очередь действует на нервную систему и мышцы, вызывает потерю голоса, головокружение, нарушает зрение, процессы пищеварения и дыхания.
Если больному человеку своевременно не ввести особую сыворотку и препараты - антидоты (от греч. антидотон - то, что действует против чего-то), которые обезвреживают ядовитые вещества, может наступить смерть. Поэтому во время консервирования продуктов следует строго соблюдать технологии пастеризации или стерилизации.
Стерилизация (от лат. стерилис - бесплодный) - процесс полного уничтожения микроорганизмов и их спор. Распространенным методом стерилизации является действие высоких температур (+100 °С и выше). Для стерилизации также применяют ультрафиолетовые лучи, ультразвук, химические соединения и т. п.
Опасное заболевание органов пищеварения человека и животных (брюшной тиф, или сальмонеллез) вызывают бактерии сальмонеллы. Их споры длительное время могут сохраняться во внешней среде и пищевых продуктах.
• Профилактика инфекционных заболеваний. Чтобы предотвратить распространение болезнетворных бактерий, заболевших людей и животных необходимо изолировать от здоровых до полного выздоровления и очистки организма от возбудителей. Эти мероприятия получили название карантин. Другие способы предупреждения распространения болезнетворных бактерий - это профилактические прививки. Их применяют для предотвращения заболеваний дифтерией, столбняком и др. Больных людей и животных лечат с помощью антибактериальных препаратов, в частности лечебных сывороток.
Профилактика - средства, направленные на предупреждение заболеваний и сохранение здоровья. В частности, к ним относится организация борьбы с насекомыми и клещами - переносчиками возбудителей заболеваний.
Ключевые термины и понятия. Биотехнология, штамм, стерилизация, пастеризация, карантин.
Кратко о главном
Вопросы для самоконтроля
Подумайте
Какова роль прокариот, в образовании горных пород и поддержании постоянства газового состава атмосферы?
Понятие бактерий-прокариотов, их строение и распространение. Расположение кольцевой молекулы ДНК в центральной части клетки. Особенности размножения бактерий при благоприятных и неблагоприятных условиях. Экологическая роль прокариотов в биоценозах.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.12.2016 |
| Размер файла | 17,8 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Оглавление
2. Строение бактериальной клетки
3. Размножение бактерий
4. Способы существования и типы жизни
5. Влияние болезнетворных бактерий на человека
6. Экологическая роль прокариотов в биоценозах
Список использованной литературы
В данном реферате мы рассмотрим прокариотов, как отдельную часть живого мира, так же мы рассмотрим строение прокариотов (бактерий) и их размножение при разных условиях. После того как мы увидим влияние болезнетворных бактерий на человека, мы рассмотрим их роль в биоценозах.
1. Прокариоты
Потомками прокариотических клеток являются органеллы эукариотических клеток -- митохондрии и пластиды. Прокариоты разделяют на два таксона в ранге домена (надцарства): бактерии и археи.
Изучение бактерий привело к открытию горизонтального переноса ген, который был описан в Японии в 1959 г. Этот процесс широко распространен среди прокариот, а также у некоторых эукариот. Открытие горизонтального переноса генов у прокариот заставило по-другому взглянуть на эволюцию жизни. Ранее эволюционная теория базировалась на том, что виды не могут обмениваться наследственной информацией. Прокариоты могут обмениваться генами между собой непосредственно (коньюгация, трансформация), а также с помощью вирусов - бактериофагов (трансдукция).
Бактерии-прокариоты распространены повсюду. Они расселяются на поверхности или внутри других организмов (людей, животных, растений), в большом количестве встречаются в почве, пресных и соленых водоемах. К примеру, всего лишь один грамм почвы содержит миллион клеток бактерий. Огромное количество их содержится в единице объема воды или атмосферного воздуха.
2. Строение бактериальной клетки
Размеры бактериальной клетки обычно составляют от 1 до 15 мкм. Форма клеток очень разнообразна: палочковидные (бациллы), сферические (кокки), спиралевидные (спириллы), в форме запятой (вибрионы). Прокариотическая клетка окружена мембраной обычного строения; снаружи от мембраны формируется клеточная стенка, в состав которой у большинства бактерий входит особое вещество -- муреин. Поверх клеточной стенки многие бактерии выделяют слизистую капсулу, которая служит им для дополнительной защиты клетки. В центральной части клетки расположена одна кольцевая молекула ДНК, не отграниченная от цитоплазмы мембраной.
Зону клетки, в которой расположен генетический материал, называют нуклеоидом. В клетках прокариотов нет мембранных органоидов. Их функции выполняют впячивания клеточной мембраны. Во всех бактериальных клетках присутствуют рибосомы, которые похожи по строению на рибосомы эукариот, но меньше по размеру. Некоторые бактерии имеют жгутики.
3. Размножение бактерий
При благоприятных условиях бактерии размножаются простым делением надвое. Перед делением кольцевая ДНК прикрепляется к клеточной мембране. После редупликации клетка начинает расти в длину (за счет, прежде всего, средней части), и две дочерние кольцевые молекулы ДНК, связанные с мембраной, оказываются в разных ее концах. Деление завершается образованием межклеточной перегородки. Дочерние клетки могут разойтись или остаться связанными, образуя колонии.
4. Способы существования и типы жизни
В зависимости от того, какой источник энергии могут использовать прокариоты, их делят на фототрофофв (источник энергии - свет) и хумотрофов (источник энергии - окислительно-восстановительные реакции).
У прокариот с хемотрофным типом энергетического метаболизма одно и то же соединение служит донором электронов, большая часть которых перемещается в соответствии с термодинамическим градиентом, что приводит к выделению свободной энергии, а меньшая - используется для образования восстановителя, потребляемого в конструктивном метаболизме. Это положение справедливо в отношении прокариот с энергетикой бродильного и дыхательного типов, при использовании в качестве энергетических ресурсов органических и неорганических соединений. У фототрофов использование света в качестве источника энергии требует дополнительного подключения химических соединений, служащих донорами электронов для образования восстановителя. Это связано со спецификой света как энергетического ресурса для живых систем.
Всем способам питания соответствуют реально существующие прокариотные организмы. Однако число видов прокариот, относящихся к группам, характеризующимся разными способами питания, далеко не одинаково. Подавляющее число прокариот сосредоточено в группе с хемоорганогетеротрофным типом питания. Подавляющее большинство бактерий - облигатные хемоорганогетеротрофы, использующие в качестве источника углерода и энергии органические соединения.
Для некоторых представителей группы цианобактерий наряду с фотолитоавтотрофией показана способность к фотолитотрофии или хемоорганогетеротрофии. Ряд хемолитоавтотрофных видов способны существовать за счет использования в качестве источников энергии и углерода органических соединений, т.е.хемоорганогетеротрофно.
Наиболее примитивную и древнюю группу энергетических процессов составляют процессы брожения , когда органическое вещество служит донором и конечным акцептором электронов, а молекулярный кислород в реакциях окислительной природы участия не принимает. Известны молочнокислое, спиртовое, пропионовокислое, маслянокислое и некоторые другие виды брожения, каждое из которых является специфической формой решения "энергетической проблемы" и осуществляется группой прокариот, характеризующихся определенными биосинтетическими способностями.
Известны прокариотные организмы, получающие энергию за счет процессов неглубокого или полного окисления органического субстрата молекулярным кислородом.
5. Влияние болезнетворных бактерий на человека
6. Экологическая роль прокариотов в биоценозах
Прокариоты являются основной составляющей биоценоза. Прокариоты активно участвуют в движении веществ и энергии по пищевым цепям биоценозов. Многие из них являются редуцентами: разлагают растительные и животные остатки и отходы жизнедеятельности организмов, играют важнейшую роль в почвообразовании. В результате их деятельности образуются углекислый газ, вода, минеральные соли, которые вновь вступают в круговорот веществ. Ряд бактерий (в частности, клубеньковые) способны усваивать атмосферный азот и переводить его в доступные для растений формы. В сельском хозяйстве истощенные поля засевают бобовыми для того, чтобы клубеньковые бактерии, живущие на корнях этих растений, повысили уровень азота в почве и сделали ее более плодородной.
В кишечнике животных обитают бактерии, способствующие перевариванию клетчатки (целлюлозы). Чрезвычайно важна также роль болезнетворных бактерий-паразитов, вызывающих заболевания растений и животных. Наконец, существует особая группа прокариот, с древнейших времен способных к фотосинтезу, -- цианобактерии. В водных биоценозах они, наряду с водорослями, являются важнейшими автотрофами (продуцентами кислорода и органических веществ).
В данном реферате мы рассмотрели прокариотов как отдельных организмов. Прокариоты являются основной составляющей биоценоза способствуют образованию неорганических веществ, таких как минеральные соли или образуют азот и углекислый газ. Прокариоты могут жить двумя способами - это паразитический способ, который описан в пункте "Влияние болезнетворных бактерий на человека" и второй самый значимый в биоценозах - это биоценоз, ведь в биоценозе два организма помогают друг другу в обмене веществ тем самым они могут жить совместно, именно биоценоз доказывает значимость прокариотических клеток в биоценозах.
Читайте также: