Главная страница
qrcode

биолог. УМО. Социального развития российской федерации астраханская государственная


Скачать 10.36 Mb.
НазваниеСоциального развития российской федерации астраханская государственная
Дата15.10.2020
Размер10.36 Mb.
Формат файлаdocx
Имя файлабиолог. УМО.docx
ТипУчебное пособие
#43478
страница10 из 11
Каталог
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


13.2 Оплодотворение


Оплодотворение это процесс слияния мужских и женских половых клеток с образованием диплоидной зиготы. Различают внешнее и внутреннее оплодотворение. Внешнее оплодотворение происходит во внешней среде и характерно, в основном, для водных животных. Так как при внешнем оплодотворении значительная часть половых клеток погибает, то в процессе эволюции выработался ряд приспособлений повышающих вероятность оплодотворения:

Организмы образуют и выделяют во внешнюю среду огромное количество половых клеток.

Мужские и женские половые клетки созревают одновременно.

Возникают разнообразные морфологические признаки и поведенческие реакции (изменение окраски, а иногда и формы тела и т.д.), свидетельствующие о готовности организмов к оплодотворению.


Фотография. Сравнение размеров женской и мужской гаметы (оплодотворение)
Процесс оплодотворения протекает в несколько этапов или фаз:

Дистантное взаимодействие (фаза сближения). На поверхности яйцеклетки образуются особые вещества – гиногамоны двух типов I и II. На поверхности сперматозоида андрогамоны I и II. Гиногамоны I и андрогамоны I взаимодействуют друг с другом как антиген с антителом. При этом происходит активизация движения сперматозоидов и они «притягиваются» к поверхности яйцеклетки. Взаимодействие гиногамона II и андрогамона II обеспечивает начало акросомальной реакции и уменьшает подвижность сперматозоидов.

Контактное взаимодействие (фаза активации). С помощью ферментов гиалуронидазы и акрозина сперматозоид разрушает клетки лучистого венца и мембрану яйцеклетки. В яйцеклетке в это время происходят сложные структурные и физико-химические изменения, называемые активацией. Ферменты кортикальных гранул яйцеклетки выделяются в цитоплазму, препятствуя проникновению избыточного количества сперматозоидов. Яйцеклетка в момент встречи со сперматозоидом обычно находится на стадии метафазы второго мейотического деления, поэтому после проникновения сперматозоида она завершает второе мейотическое деление. В этот момент ядро сперматозоида, проникшее в яйцеклетку, видоизменяется – оно удваивает количество ДНК и содержит гаплоидный набор хромосом, каждая из которых состоит из двух хроматид. Ядро яйцеклетки после завершения мейоза так же удваивает число молекул ДНК, при сохранении гаплоидного набора.

Слияние ядер (синкарион) – (син – вместе, карион – ядра). Ядра сперматозоида и яйцеклетки, удвоившие количество ДНК, называются мужским и женским пронуклеусом. Оба пронуклеуса начинают двигаться на встречу друг другу, сближаются и сливаются. Этот момент является окончательным в оплодотворении, так как образуется зигота – одноклеточный эмбрион с диплоидным набором хромосом.

Оплодотворение возможно лишь при определенной концентрации сперматозоидов. Эксперименты показывают, что у кроликов оплодотворения не происходит в том случае, если в осеменении участвуют менее 100 сперматозоидов. У человека выделяется примерно 3×108 сперматозоидов, но только 200 достигают воронки маточной трубы, где происходит их встреча с яйцеклеткой.

14. Онтогенез

14.1 Основные этапы онтогенеза


Процесс индивидуального развития организма включает следующие периоды:

Предэмбриональный – образование половых клеток.

Эмбриональный – от образования зиготы и до выхода из яйцевых оболочек или рождения.

Постэмбриональный – от рождения или выхода из яйцевых оболочек и до смерти.

В зависимости от особенностей эмбрионального развития выделяют следующие виды онтогенеза:

Яйцекладный – зародыш длительное время развивается внутри яйца, при этом личиночная стадия отсутствует (птицы)

Внутриутробный – оплодотворенные яйца задерживаются в яйцеводах матери. При этом возникает связь организмов зародыша и матери с помощью плаценты (млекопитающие).

Большие различия процессов онтогенеза наблюдаются в постэмбриональном развитии. У одних видов, родившийся организм, отличается от взрослого только небольшими размерами и недоразвитием некоторых систем, например, половой. В этом случае, говорят о прямом типе развития, которое наблюдается у рыб, птиц и некоторых других животных. Если образовавшийся организм после раннего выхода из яйцевых оболочек некоторое время живет в форме личинки, существенно отличающейся от взрослой формы, то говорят о не прямом развитии. В конце личиночной стадии у ряда групп живых организмов происходит метаморфоз.

Эмбриональный период развития начинается с момента образования зиготы и оканчивается моментом рождения. У человека принята несколько иная периодизация внутриутробного развития: эмбриональный период продолжается только первые восемь недель после оплодотворения. С 8 по 12 неделю формируется предплод, а с 12 недели и до момента рождения – плодный период. Выделение этих периодов у человека связано с тем, что закладка основных систем органов заканчивается именно к 8-12 недели внутриутробного развития, а затем происходит лишь их развитие и окончательное формирование.

14.2 Дробление

После образования зиготы начинается процесс дробления, происходящий путем быстро следующих друг за другом митотических делений. Так как, интерфазы между очередными митозами очень короткие, то образующиеся клетки бластомеры не успевают расти, и размер их все время уменьшается. Образующаяся в результате процесса дробления – бластула обычно такая же, а иногда и меньше зиготы. В зависимости от количества и распределения желтка в яйцеклетке различают несколько основных типов дробления:

Полное (голобластическое) – вся цитоплазма зиготы разделяется на бластомеры. Такой тип дробления характерен для яйцеклеток с небольшим или средним количеством желтка. Встречается у амфибий, некоторых рыб, сумчатых и плацентарных млекопитающих.

Частичное (меробластическое) – часть цитоплазмы зиготы остается неразделенной. Дробление захватывает только свободную от желтка цитоплазму. Этот тип дробления характерен для яйцеклеток с большим количеством желтка (костистые рыбы, пресмыкающиеся, птицы, однопроходные млекопитающие). Частичное или меробластическое дробление включает две разновидности:

дискоидальное, при котором клетки бластомеры образуют зародышевой диск, располагающийся на анимальном полюсе, который лишен желтка, этот тип дробления характерен для телолецитальной яйцеклетки костистых рыб, пресмыкающихся и птиц;

поверхностное – клетки бластомеры располагаются в виде пояса на поверхности, а центральная часть оплодотворенной центролецитальной яйцеклетки занята желтком, эта разновидность меробластического дробления характерна для насекомых и некоторых других беспозвоночных.

Равномерное дробление – образующиеся клетки бластомеры имеют примерно равную величину. Этот тип дробления характерен для яйцеклеток с равномерным распределением желтка в цитоплазме (ланцетник).

Неравномерное дробление – образующиеся клетки бластомеры подразделяются на более крупные макромеры, образующиеся в области вегетативного полюса и мелкие микромеры, возникающие в области анимального полюса. Неравномерное дробление характерно для телолецитальных яйцеклеток с большим количеством желтка, сосредоточенного на вегетативном полюсе (амфибии).

Синхронное дробление – очередные митозы в клетках бластомерах происходят одновременно.

Асинхронное (несинхронное) – очередные митозы в клетках бластомерах происходят в разное время.

В зависимости от расположения клеток – бластомеров в формирующейся бластуле различают: спиралевидное, радиальное, билатеральное и анархическое дробление.

В процессе дробления геном зародыша неактивен, так как в ядрах бластомеров не происходит транскрипции. В этот период зародыш большинства видов – точная генетическая копия родителей. Только начиная со стадии бластулы он приобретает черты индивидуальности. Процесс дробления заканчивается формированием бластулы.

Различают следующие типы бластул:

целобластула – бластула с однослойной стенкой и обширным бластоцелем (полостью), расположенным в центре и заполненным жидкостью (морской еж, ланцетник);

амфибластула – дно бластулы занимает все вегетативное полушарие, а бластоцель смещена к анимальному полюсу (дождевой червь, амфибии);

дискобластула – у телолецитальных яйцеклеток зародышевый диск, состоящий из клеток-бластомеров, расположен над желтком, а под ним возникает полость, имеющей вид щели, которую так же называют бластоцель (птицы);

перибластула – заключительная стадия дробления в центролецитальных яйцеклетках, это бластула с однослойной стенкой, бластоцель которой расположена в центре, но в отличие от целобластулы, заполнена желтком (клещи, насекомые);

стерробластула – бластомеры плотно прилегают друг к другу, располагаясь в один слой, имеется небольших размеров, центрально расположенный бластоцель (моллюски);

морула – бластомеры плотно прилегают друг к другу, приобретая вид плотного скопления клеток, расположенных так же в один слой, при этом типе бластулы бластоцель вообще не образуется (кишечнополостные, млекопитающие);

бластоциста – имеет небольшую бластоцель, бластомеры разных размеров, плотно прилегающих друг к другу, характерна для человека.

14.3 Гаструляция

Следующим этапом эмбрионального развития является гаструляция – образование в начале двух, а затем и трехслойного зародыша. Гаструляция от (греческого слова гастер – желудок) происходит несколькими способами:

Инвагинация – впячивание одного из участков бластодермы внутрь. Из этой части образуется энтодерма, а из оставшихся на поверхности бластомеров – эктодерма. Инвагинация возможна только для оплодотворенных яйцеклеток с небольшим или средним количеством желтка.

Иммиграция – активное перемещение клеток бластомеров с поверхности бластулы внутрь, с образованием эктодермы и энтодермы. Этот способ гаструляции характерен для высших позвоночных, яйцеклетки которых содержат мало желтка.

Деламинация – разделение клеток бластомеров на два слоя (пластинки), лежащих друг над другом. Верхний слой образует эктодерму, а внутренний – энтодерму. Деламинация наблюдается у пресмыкающихся, птиц, яйцекладущих млекопитающих.

Эпиболия – обрастание мелкими, быстро делящимися клетками анимального полюса, более крупных, медленно делящихся клеток вегетативного полюса. Из быстро делящихся клеток – бластомеров образуется эктодерма, а из медленно делящихся – энтодерма. Такой тип гаструляции характерен для земноводных.

У человека наблюдается смешанный способ гаструляции, сочетающий черты разных типов.

Губки и кишечнополостные остаются на стадии двух зародышевых листков, а у остальных организмов происходит образование среднего зародышевого листка – мезодермы.

Мезодерма образуется или путем выпячивания клеток энтодермы – энтероцельный способ, или за счет деления особых клеток телобластов, расположенных в области первичного рта – телобластический способ.

У вторичноротых организмов образование мезодермы происходит энтероцельным способом, а для первичноротых характерен телобластический путь.

На стадии гаструлы клетки эмбриона дифференцируются и приобретают различия по структуре и биохимическим процессам. Приобретение клетками таких различий связано с дифференциальной активностью их генов.

В процессе гаструляции образуется первичный рот – бластопор, окруженный губами, который ведет в первичный кишечник. Если первичный рот остается на протяжении всей жизни ротовым отверстием, то эти животные называются первичноротыми (черви, моллюски, членистоногие). Животные, у которых бластопор превращается в анальное отверстие, а окончательный рот закладывается на брюшной стенке, называются вторичноротыми (иглокожие, кишечнодышащие, хордовые).

После формирования трех зародышевых листков происходит образование тканей и органов.
14.4 Гисто- и органогенез

Из эктодермы образуется нервная система, органы чувств, эпидермис и его производные (волосы, ногти), потовые, сальные и молочные железы, эпителий ротовой полости, эмаль зубов, слюнные железы, эпителий нижнего отдела прямой кишки, некоторые железы внутренней секреции: гипофиз, эпифиз, мозговое вещество надпочечников. У животных образуются так же хитин, перья, когти, копыта, волосяной покров, известковые раковины.

Из энтодермы формируется эпителий средней части пищеварительной трубки и пищеварительные железы: печень, поджелудочная железа, эпителий дыхательных путей и легких; железы внутренней секреции: щитовидная, паращитовидная.

Из мезодермы образуется мышечная и соединительная ткань: хрящевая и костная ткань; кровеносная и лимфатическая система, почки и половые железы.


Схема. Строение яйца
В процессе образования тканей и органов из энтодермы образуется хорда – опорный тяж, расположенный на спинной стороне. У низших хордовых хорда сохраняется в течении всей жизни, а у высших к моменту рождения замещается позвоночником. У этих организмов остатки хорды сохраняются во взрослом состоянии в виде особых структур внутри межпозвоночных дисков. Из эктодермы, расположенной над хордой образуется нервная пластинка, края которой приподнимаются, образуя нервный желобок, а затем нервную трубку. Эта стадия эмбрионального развития получила название нейруляции. Затем из энтодермы развивается пищеварительная трубка, расположенная под хордой.


Схема. Этапы развития животного организма
Хорда, нервная турка и пищеварительная трубка являются осевыми органами эмбриона, так как именно они определяют двухстороннюю симметрию тела, спинную и брюшную стороны, головной и хвостовой отделы.

Таблица. Сроки закладки некоторых органов у человека

Органы
Сроки закладки в неделях
Мозг
2 – 12
Глаз
3,5 – 7
Сердце
3,5 – 7
Конечности
3 – 9
Зубы
5 – 11
Ухо
7 – 12
Губы
4,5 – 6
Небо
10 – 12
Серозные оболочки
8,5 – 10,5

14.5 Механизмы онтогенеза на клеточном и надклеточном уровне

В процессе пренатального онтогенеза относительно однородный материал зародыша преобразуется в различные структуры, отличающиеся по строению, биохимии и ряда других показателей, т.е. происходит дифференцировка.

Этот процесс определяется наследственным аппаратом клеток бластомеров, т.е. он детерминирован (предопределен). У человека клетки бластулы уже на стадии 16 бластомеров теряют тотипотентность. В пренатальном онтогенезе большое значение имеет эмбриональная индукция. Опыты Шпемана, Мангольда, Уодингтона показали, что некоторые части зародыша выполняют роль индукторов или организаторов. Одни структуры возникшие раньше побуждают к развитию других структур, возникших позже. Индукция осуществляется путем выработки клетками индуктора биологически активных веществ, воспринимаемых «компетентными» клетками.

В эмбриогенезе наблюдается активное перемещение клеток либо пластами(например, при гаструляции и нейруляции), либо отдельными клетками (например, миграция нейробластов из нервного гребня в состав ганглиев, миобластов из миотомов в место локализации будущих скелетных мышц).

Происходит избирательная сортировка – которая состоит в выделении и объединении клеток одного типа из группы клеток разных типов.

Дифференциальная активность генов – избирательное блокирование или наоборот деблокирование отдельных генов или их групп. По мере дифференцировки число активных генов снижается.

В эмбриогенезе наблюдается и закономерная гибель клеток исходного зачатка, имеющее морфогенетическое значение. Например, отмирание мезенхимных клеток при разделении зачатков пальцев, гибель клеток головного мозга.
14.6 Провизорные органы эмбрионов позвоночных

Провизорные (помогающие, временные) органы образуются и функционируют только в эмбриональном периоде развития позвоночных, а после рождения утрачиваются. Это связано с тем, что органы самого эмбриона еще недостаточно развиты и не способны обеспечивать необходимые условия для развития зародыша.

Время образования провизорных органов различно. У организмов, яйцеклетки которых имеют большое количество желтка, но развитие происходит в воде, провизорные органы развиваются поздно (амфибии). У организмов, яйцеклетки которых имеют большое количество желтка, но развитие происходит на суше, провизорные органы развиваются раньше (пресмыкающиеся, птицы)

У плацентарных млекопитающих, яйцеклетки которых практически не содержат желтка, а развитие происходит внутриутробно, провизорные органы формируются еще раньше – на стадии гаструляции.

Провизорными органами являются:

Амнион – развивается из эктодермы и париетального листка мезодермы, окружая зародыш. Амниотическая оболочка продуцирует амниотическую жидкость, омывающую эмбрион, защищая его от высыхания и от механических повреждений – толчков и сотрясений. У плацентарных животных, в том числе и у человека, амнион принимает участие в образовании плаценты, а так же выполняет функцию биологического барьера, препятствуя проникновению повреждающих агентов к зародышу. Так как амниотическая жидкость имеет постоянный состав, то развивающийся организм находится в постоянных условиях внешней среды. Наличие или отсутствие амниона у различных классов позвоночных позволило разделить их на две систематические группы. Эволюционно более древние позвоночные – круглоротые, рыбы, земноводные, развивающиеся в водной среде, и не нуждающиеся в амнионе, получили название анамний. Наземные позвоночные (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие) имеют амнион и называются амниоты.

Хорион – развивается из эктодермы и прилегает к материнским тканям. Хорион служит для обмена веществ между зародышем и организмом матери или внешней средой. У яйцекладущих хорион, в основном, участвует в газообмене. У млекопитающих этот орган помимо газообмена участвует в питании, выделении, фильтрации и синтезе ряда гормонов.

Аллантоис – развивается позже всех остальных провизорных органов, как вырост из стенки задней кишки зародыша и поэтому имеет эктодермальное происхождение. Аллантоис представляет зародышевой мочевой пузырь, так как накапливает продукты обмена, а так же участвует в газообмене. На поздних стадиях развития он обеспечивает переваривание желтка и белка и осуществляет всасывание из них питательных веществ. Перечисленные функции аллантоис выполняет у яйцекладущих (рептилии, птицы). У человека и млекопитающих аллантоис является проводником сосудов от плода к плаценте.

Желточный мешок – развивается из энтодермы и связан с кишечной трубкой зародыша. У позвоночных, яйцеклетки которых содержат большое количество желтка, этот орган выполняет питательные функции (рыбы, пресмыкающиеся, птицы). У млекопитающих внутренняя стенка желточного мешка образует первичные половые клетки – гоноциты. Из мезодермы, окружающей желточный мешок, образуются форменные элементы крови, и поэтому он является первичным кроветворным органом.


Фотография. Плод слева направо: 4неделя, 7 неделя, 3 месяца, 4 месяца

Таким образом, эмбриональное развитие представляет собой сложный, хорошо скоординированный процесс, регулирующийся наследственным аппаратом эмбриональных клеток, взаимодействием тканей и органов зародыша, а так же находящийся под воздействием факторов внешней среды.
14.7 Послезародышевое развитие: прямое и непрямое

В момент рождения или выхода организма из яйцевых оболочек заканчивается эмбриональный и начинается постэмбриональный период развития. Постэмбриональное развитие может быть прямым или сопровождаться превращением (метаморфозом). При прямом развитии из яйцевых оболочек или из тела матери выходит организм небольших размеров, но в нем заложены все основные органы, свойственные взрослому животному (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие). Постэмбриональное развитие у этих животных сводится в основном к росту и половому созреванию.

Прямое развитие характерно для рыб, пресмыкающихся и птиц, а также беспозвоночных, яйца которых богаты желтком, т. е. питательным материалом, достаточным для завершения онтогенеза. Прямое развитие осуществляется у высших млекопитающих (внутриутробный путь развития) и происходит не за счет питательных веществ яйцеклетки, а благодаря поступлению их из материнского организма. В связи с этим из тканей матери и зародыша образуются провизорные органы, в первую очередь плацента.

При развитии с метаморфозом из яйца выходит личинка, обычно устроенная проще взрослого животного, со специальными личиночными органами, отсутствующими во взрослом состоянии. Личинка питается, растет, и со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослым животным. Следовательно, при метаморфозе разрушаются личиночные органы и возникают органы, присущие взрослым животным. У насекомых после стадии личинки следует стадия куколки. Куколка, как правило, неподвижна, она не питается. Из нее развивается полностью сформировавшееся взрослое насекомое. В этом случае говорят о полном превращении (бабочки, мухи, комары, стрекозы). У насекомых с неполным превращением происходит постепенное изменение личинки, сходной со взрослым организмом. Этот процесс сопровождается линьками и увеличением размеров, стадия куколки отсутствует (кузнечики, клопы, вши, стрекозы).

Личиночная форма амфибий ― головастик, для которого характерны жаберные щели, боковая линия, двухкамерное сердце, один круг кровообращения. В процессе метаморфоза, происходящего под влиянием гормона щитовидной железы, рассасывается хвост, появляются конечности, исчезает боковая линия, развиваются легкие и второй круг кровообращения. Обращает внимание сходство ряда черт строения головастиков и рыб (боковая линия, строение сердца и кровеносной системы, жаберные щели).

Примером метаморфоза может служить также развитие насекомых. Гусеницы бабочек или личинки стрекоз резко отличаются по строению, образу жизни и среде обитания от взрослых животных. Значение метаморфоза заключается в том, что личинки могут самостоятельно питаться и растут, накапливая клеточный материал для формирования постоянных органов, свойственных взрослым животным. Кроме того, свободно живущие личинки прикрепленных или паразитических животных играют важную роль в расселении вида, в расширении ареала их обитания. Смена образа жизни или среды обитания в процессе индивидуального развития в результате того, что личиночные формы некоторых животных живут в иных условиях и имеют другие источники питания, чем взрослые особи, снижает интенсивность борьбы за существование внутри вида.

Таким образом, метаморфоз связан с переменой образа жизни и среды обитания.
15. Бактерии, их строение, место в системе органического мира, роль в природе

Бактерии ― доядерные организмы (прокариоты), имеющие клеточное строение. По причине микроскопических размеров клеток (от 0,1 до 10-30 мкм) бактерии получили название микроорганизмов. Они занимают все среды жизни: водную, наземную, воздушную, тела живых организмов. Клетки бактерий можно найти в снегах полярных областей, в горячих источниках, жерлах действующих вулканов, глубоко под землей и на больших высотах в атмосфере.

По форме и особенностям объединения клеток бактерий различают несколько морфологических групп: шаровидные кокки, прямые палочковидные бациллы, изогнутые вибрионы, спирально изогнутые спириллы). Реже встречаются нитчатые формы. Кокки, сцепленные попарно, получили название «диплококки», соединенные в цепочки -«стрептококки», в виде гроздей ― «стафилококки».

Все бактерии являются доядерными организмами, т. к. в их клетках нет оформленного ядра. Снаружи бактериальная клетка покрыта клеточной стенкой, которая придает клетке определенную форму, защищает ее содержимое от воздействия неблагоприятных условий среды и выполняет ряд других функций. Основу клеточной стенки составляет особое вещество ― муреин. Многие виды бактерий окружены слизистой капсулой, которая служит дополнительной защитой для клеток. Бактерии часто снабжены органоидами движения ― жгутиками. Под клеточной стенкой располагается плазматическая мембрана. У отдельных видов бактерий эта мембрана образует впячивания внутри цитоплазмы, называемые мезосомами. На складчатых мембранах мезосом находятся окислительно-восстановительные ферменты, а у фотосинтетиков ― бактериохлорофилл. Поэтому мезосомы могут выполнять функции митохондрий, хлоропластов, участвовать в фиксации азота. В цитоплазме находятся тысячи рибосом и одна крупная двухцепочечная кольцевая молекула ДНК, длина которой превышает длину самой клетки в 700-1000 раз. Кроме того, у большинства видов бактерий в цитоплазме имеются еще и мелкие кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами. Органеллы, характерные для эукариотических клеток, у бактерий отсутствуют.


Фотография. Клетки бактерий

У ряда почвенных и водных бактерий, лишенных жгутиков, в цитоплазме имеются газовые вакуоли.

Рисунок. Подвижность у некоторых бактерий обеспечивается жгутиками
Регулируя количество газа в вакуолях, водные бактерии могут погружаться в толщу воды или подниматься на ее поверхность, а почвенные ― передвигаться в капиллярах почвы. Запасные вещества бактериальной клетки ― это полисахариды (крахмал, гликоген), жиры, полифосфаты, сера. Большинство бактерий бесцветны, и только некоторые формы (зеленые, пурпурные) содержат в цитоплазме пигменты, подобные зеленому хлорофиллу и красному фикоэритрину.

15.1 Питание бактерий

По типу питания бактерии делятся на две группы: автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные бактерии синтезируют органические вещества из неорганических. В зависимости от того, какую энергию используют автотрофы для синтеза органических веществ, различают фото- (зеленые и пурпурные серобактерии) и хемосинтезирующие бактерии (нитрифицирующие, железобактерии, бесцветные серобактерии и др.). Гетеротрофные бактерии питаются готовыми органическими веществами отмерших останков (сапрофиты) или живых растений, животных и человека (паразиты).
15.2 Размножение бактерий

Бактерии размножаются путем простого бинарного деления клетки. Этому предшествует самоудвоение молекулы ДНК. Почкование встречается крайне редко. У некоторых бактерий обнаружены упрощенные формы полового процесса в виде конъюгации и обмена наследственным материалом (у кишечной палочки). Для небольшой группы бактерий свойственно спорообразование. Споры обеспечивают возможность перенесения неблагоприятных условий среды (высушивание, промораживание, воздействие солнечных лучей). В благоприятных условиях споры набухают и прорастают в новую вегетативную клетку бактерий.

Фотография. Деление бактериальной клетки
15.3 Значение бактерий

Бактерии относятся к редуцентам, в связи с чем их роль в биосфере очень важна. Благодаря их жизнедеятельности происходит размножение и минерализация органических веществ отмерших растений и животных, грибов. Образовавшиеся при этом простые неорганические соединения (аммиак, сероводород, углекислый газ, вода и др.) вовлекаются в общий круговорот веществ, без которого была бы невозможна жизнь на планете. Бактерии вместе с грибами и лишайниками разрушают горные породы, участвуя тем самым в начальных стадиях почвообразовательных процессов. Очень важную роль в природе играют бактерии, способные связывать свободный молекулярный азот, недоступный для высших растений. К этой группе относятся азотобактерии и клубеньковые бактерии ― симбионты бобовых растений. Синтезируемых ими азотистых веществ достаточно и для бактерий, и для растений. Кроме того, часть нитратов и нитритов выделяется в почву, повышая ее плодородие. Количество фиксируемого азота клубеньковыми бактериями может достигать 450-500 кг/га в год. Сапрофитные бактерии ― разрушители органических веществ до неорганических, в связи с чем они являются важными звеньями в цепях и сетях питания природных экосистем. Бактерии принимают участие в круговороте многих химических элементов: углерода, азота, фосфора, железа, серы и др. Бактерии участвуют в образовании полезных ископаемых: селитры, железных руд, серы и др.

Бактерии играют положительную роль в хозяйственной деятельности человека. Молочнокислые бактерии используются в приготовлении разнообразных молочных продуктов. Они же способствуют консервированию продуктов питания. Бактерии широко используются в современной биотехнологии для получения молочной, масляной, уксусной, пропионовой кислот, ацетона, бутилового спирта и других веществ. Бактерии являются объектом для исследований в области генетики, биохимии, биофизики, космической биологии, медицины.

Отрицательная роль принадлежит болезнетворным, или патогенным, бактериям. Они способны проникать в ткани растений, животных, человека и выделять вещества, угнетающие защитные силы организма. Такие бактерии, как возбудители чумы, туляремии, сибирской язвы, пневмонии, в организме животных и человека устойчивы против фагоцитоза и антител. Болезнетворные бактерии могут проникать в организм воздушно-капельным путем (возбудители туберкулеза, коклюша, бактериальной пневмонии), через воду и пищу (возбудители брюшного тифа, дизентерии, холеры), при половом контакте (возбудители гонореи, сифилиса и др.). Бактерии могут поражать и растения, влияя на их рост и развитие, снижая урожаи сельскохозяйственных культур. Сапрофитные бактерии вызывают порчу продуктов питания, книг, рыболовных снастей, кормов для сельскохозяйственных животных и т. д. В связи с этим продукты питания подвергают высушиванию, замораживанию, консервации и другим методам обработки, а корма для домашних животных подвергают силосованию.


Фотография. Колония бактерий


Фотография. Различные формы бактерий. Слева бациллы, по центру – стрептококки, справа – спириллы

16. Вирусы, особенности их строения и жизнедеятельности. Вирус СПИДА

, в силу особенности их организации и жизнедеятельности, не относят ни к одному из царств живых организмов, а выделяют в самостоятельную группу, называя их неклеточными формами жизни. Для такого названия есть много причин.

От неживой материи вирусы отделяет наличие двух свойств:
способности воспроизводить себе подобные формы;
  • наследственности и изменчивости.
    В то же время вирусы обладают рядом особенностей, отличающих их от остальных живых ор­ганизмов:
    не имеют клеточного строения;
  • являются облигатными паразитами, т.е. такими паразитами, которые могут функционировать только внутри одно- или многоклеточного организма;
  • для вирусов не применимо понятие- «метаболизм»;
  • вирусы не растут;
  • вирусы не способны ни к делению, ни к половому размножению;
  • стратегия жизни вирусов - безудержное размножение.
    Вирусы были открыты в 1892 году Д.И. Ивановским при исследовании мозаичной болезни ли­стьев табака.

    Вирусы существуют в двух формах: покоящейся - внеклеточной, когда их свойства как жи­вых систем не проявляются, и внутриклеточной, где может осуществляться процесс размноже­ния вирусов.

    Внеклеточная форма вируса – вирион - состоит из молекулы нуклеиновой кислоты и окружаю­щей ее оболочки - капсида. Капсид образован большим числом белковых молекул (капсомеров), образующих два типа белков; гемагглютининов и нейраминидаз. Первые обеспечивают прикреп­ление вируса к клеточной оболочке, вторые — блокируют защитные свойства клеточных мем­бран, когда вирусу необходимо проникнуть в клетку или выйти из нее. В зависимости от того какая нуклеиновая кислота содержится в вирусе их подразделяют на ДНК - содержащие (дезокси-вирусы) и РНК-содержащие (рибовирусы). Обе группы являются возбудителями болезней челове­ка и животных, возбудителями заболеваний растений являются только рибовирусы.

    Форма вирусов может быть сферической, палочковидной, а также кубоидальной. Большая часть вирусов, вызывающих заболевания у человека и животных имеет кубоидальную форму.

  • 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

    перейти в каталог файлов


    связь с админом