Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

на тему: "Еволюція прокаріотів та багатоклітинних організмів"

Життя зародилось в архейську еру. Оскільки перші живі організми ще не мали жодних скелетних утворів, від них майже нічого не залишилось у викопних рештках. Проте наявність серед архейських відкладів порід органічного походження - вапняків, мармуру, графіту та інших - підтверджує існування в цю еру примітивних живих організмів. Такими були одноклітинні одно ядерні організми (прокаріоти): бактерії і синьо-зелені водорості.

Життя у воді було можливим завдяки тому, що вода захищала організми від згубної дії ультрафіолетового випромінювання. Саме тому море змогло стати колискою життя.

В архейську еру в еволюції органічного світу відбулися чотири великі ароморфози: з'явились еукаріоти, сформувався фотосинтез, виникли статевий процес і багатоклітинні організми. Поява еукаріотів пов'язана з утворенням клітин, які містять справжнє ядро (з хромосомами) і мітохондрії. Тільки такі клітини здатні ділитися мітотичне, що забезпечує їх стабільність і передачу генетичної інформації. Це стало передумовою виникнення статевого процесу.

Перші мешканці нашої планети були гетеротрофними і живились за рахунок органічних речовин абіогенного походження, розчинених у первісному океані. Прогресивний розвиток первісних живих організмів забезпечив появу нового ароморфозу в розвитку життя: виникнення автотрофних організмів, які для синтезу органічних сполук із простих неорганічних використовували сонячну енергію. Цілком зрозуміло, що хлорофіл виник не відразу. Спочатку з'явились простіше побудовані пігменти, які забезпечували синтез органічної речовини з неорганічних компонентів. Із цих пігментів утворився, мабуть, хлорофіл.

З часом органічні речовини, які утворилися в первісному океані абіогенним шляхом, почали вичерпуватись. З появою автотрофних організмів, насамперед зелених рослин, став можливим синтез органічних речовин з неорганічних сполук завдяки використанню сонячної енергії (космічна роль рослин), а отже, існування і подальший розвиток життя.

З виникненням фотосинтезу відбулася дивергенція органічного світу в двох напрямках, які відрізнялися способом живлення (автотрофні і гетеротрофні організми). Завдяки появі автотрофних фотосинтезуючих організмів вода й атмосфера почали збагачуватися на вільний кисень. Це стало передумовою появи аеробних організмів, здатних до ефективнішого використання енергії в процесі життєдіяльності. Нагромадження кисню зумовило утворення у верхніх шарах атмосфери озонового екрана, який не пропускав згубного для життя ультрафіолетового випромінювання. Це забезпечило можливість виходу життя на суходіл. Поява фотосинтезуючих рослин, у свою чергу, забезпечила можливість існування і прогресивного розвитку гетеротрофних організмів.

Виникнення статевого процесу зумовило появу комбінативної мінливості. І, нарешті, в цю еру від колоніальних джгутикових утворилися багатоклітинні організми. Виникнення статевого процесу і багатоклітинних організмів стало фундаментом для подальшого прогресивного еволюційного розвитку.

Розвиток життя в протерозойську еру. В протерозойську еру життя існувало також переважно в морі. Однак панували вже не прокаріоти, а зелені водорості (еукаріоти). У них з'являється розчленування тіла, що забезпечувало більшу поверхню всмоктування. Рештки фауни цієї пори нечисленні, але відомо, що вже тоді існували всі типи безхребетних. Важливим ароморфозом розвитку тіла тварин була поява двобічної симетрії. З нею пов'язані диференціювання тіла на передню і задню частини, спинний і черевний боки. На передній частині зосереджуються органи чуття, нервові вузли, а в тварин, що мають вищу організацію, - головний мозок. У цю еру в результаті ідіоадаптивних змін від найдавніших багатоклітинних організмів, що вели повзучий спосіб життя і тому мали двобічну симетрію, виникли плоскі і круглі черви. Внаслідок нових ароморфозів та ідіоадаптацій від потемків найдавніших тварин, що мали двобічну симетрію, виникли молюски і кільчасті черви. Споріднені з кільчастими червами членистоногі. Від найдавніших тварин з двобічною симетрією виникли також голкошкірі і хордові, що мають низку подібних ознак, які виявляються в характері розвитку та утворення скелета, будові шкіри і відрізняються за цими ознаками від інших типів тварин. У протерозої з'явились і найдавніші хордові - безчерепні. Представником цих організмів у сучасній фауні є ланцетник.

На суходолі у вологих місцях могли існувати бактерії, синьо-зелені водорості, одноклітинні тварини. Вони були першими ґрунтоутворювачами.

Будова органел і інтерфазного ядра, що описана вище, характерна для клітин усіх тварин і більшості видів рослин та грибів. Ці організми дістали назву ядерних, або еукаріотів. Інша група організмів, менша за чисельністю і, мабуть, давніша за походженням, дістала назву прокаріотів (одно ядерних). До них належать бактерії та синьо-зелені водорості (їх відносять до царства Дроб'янки), в яких немає справжнього ядра та багатьох органел цитоплазми. Замість ядра у них є нуклеоїд (утвір, подібний до ядра). Він складається із сукупності нуклеїнових кислот і білків (серед них 90 % ДНК і 10 % припадає на білки і РНК), які лежать у цитоплазмі і не відділені від неї мембраною (табл. 1).

Поділ клітин - основа розмноження та індивідуального розвитку організмів. Усі клітини багатоклітинного організму утворюються внаслідок розмноження (поділу) існуючих клітин. Поділ клітин відбувається шляхом мітозу (гр. mitos - нитка) та амітозу (точніше, поділ клітини супроводжується мітозом або амітозом; див. далі). Ріст організму і постійне самооновлення всіх його тканин і органів також пов'язані з процесом поділу клітин. Комплекс процесів, внаслідок яких з однієї клітини утворюються дві нові, прийнято називати мітотичним (клітинним) циклом. Він включає період власне мітозу, цитокінез (процес поділу цитоплазми між двома дочірніми клітинами) та інтерфазу. Інтерфаза передує поділу клітин і є досить важливим підготовчим періодом: 1) клітина виконує свою функцію; 2) синтезує необхідні речовини для наступного поділу.

Під час інтерфази в клітині здійснюються всі основні процеси обміну речовин та енергії. Хромосоми в цей період хоч і невидимі, але продовжують зберігати свою індивідуальність, що підтверджують дані спеціальних експериментів. Складові частини їх - молекули ДНК - перебувають у деспіралізованому (розкрученому) стані і спрямовують синтетичні реакції в клітині. Перед поділом здійснюється процес самоподвоєння молекул ДНК у хромосомах ядра (редуплікація). Подвійний ланцюг молекули ДНК під впливом спеціального ферменту поступово розкручується на два одинарні, і до кожного з них за принципом комплементарності відразу ж приєднуються вільні нуклеотиди. Так заново відновлюється подвійна структура ДНК. Однак тепер уже таких подвійних молекул виходить дві замість однієї. Тому синтез ДНК і дістав назву саморепродукції, або реплікації: кожна молекула ДНК начебто сама себе подвоює. Саморепродукція молекул ДНК забезпечує подвоєння числа хромосом, тобто кожна із гомологічних хромосом складається з двох хроматид. Із двох ідентичних молекул ДНК (хроматид) одна відходить до одного полюса клітини, що ділиться, друга - до іншого. Тому дві дочірні клітини, які виникають внаслідок поділу, отримують весь обсяг біохімічної і генетичної інформації, який містила ядерна ДНК материнської клітини.

До числа найважливіших змін у клітині, які відбуваються в інтерфазі і готують клітину до поділу, належать спіралізація і скорочення хроматид; подвоєння центріолей; синтез білків майбутнього ахроматинового веретена, синтез високоенергетичних сполук (в основному АТФ). Клітина припиняє свій ріст і готова вступити в профазу мітозу.

Мітоз - складний процес поділу ядра, внаслідок якого відбувається точний розподіл комплексу хромосом з наявною в них ДНК між дочірніми клітинами.

Процес мітозу поділяють на чотири фази: профаза, метафаза, анафаза і телофаза, кожна з яких без різкої межі змінює одна одну.

Профаза. На самому початку профази дві центріолі клітинного центру відходять одна від одної до протилежних полюсів клітини, ядро клітини збільшується в розмірах у 1,5 рази. Тоненькі і довгі нитки хроматину (інтерфазна хромосома), яких практично не видно під оптичним мікроскопом в інтерфазному ядрі, вкорочуються і товщають, стають добре помітними хромосомами. Між грудочками хроматину, які в інтерфазі були ділянками спіралізованих хромосом (гетерохроматин), у профазі з'являються щільні нитки із знову спіралізованих хромосом, внаслідок чого утворюються паличкоподібні хромосоми. На початку профази хромосоми розміщені хаотичним клубком, але вже на цій стадії видно, що кожна хромосома складається з двох спіралеподібних ниток - хроматид, які прилягають одна до одної по всій довжині, але сполучені між собою лише в ділянці первинної перетяжки (центромери). Центромера - це найтонша (найменш спіралізована) ділянка хромосоми, яка ділить хромосому на два плеча. Місце розташування центромери у кожної пари хромосом постійне, воно зумовлює їхню форму. Залежно від місця розташування центромери розрізняють метацентричні (плечі майже однакові), субметацентричні (плечі різної довжини) та акроцентричні (одне плече майже непомітне) хромосоми. У деяких хромосом можуть бути і вторинні перетяжки. В кінці профази зникає ядерце і розчиняється оболонка ядра під дією ферментів лізосом. У результаті клубок хромосом виявляється в центральній частиш клітини.

Одночасно з'являється ахроматинова фігура, що складається з тонких ниток, які йдуть від полюсів клітини (або від центріолей у клітинах тварин). Ахроматинова фігура має вигляд веретена (її називають веретеном поділу), загостреними кінцями вона спрямована до полюсів клітини, а розширена її частина розташовується в центрі клітини. Ахроматинові нитки - це тоненькі трубочки, одні з яких короткі і прикріплені одним кінцем до первинної перетяжки хромосоми, а іншим до центріолей (або до "полярної шапочки" у вищих рослин), інші - довгі, вони зв'язують обидва полюси веретена. За своїм хімічним складом це білки, які здатні до скорочення.

Мікроби - це найбільша за кількістю та дуже різноманітна за рівнем організації частина організмів, які населяють біосферу Землі. Об'єднують їх тільки малі розміри, тому систематизувати їх дуже складно. Збудники захворювань є серед неклітинних (віруси та пріони) і клітинних організмів. Останні поділяють на 2 великі групи: прокаріоти (доядерні) та евкаріоти (ядерні). Патогенні мікроорганізми зустрічаються серед бактерій (прокаріоти), грибів і найпростіших.

Згідно з новим кодексом номенклатури бактерій запроваджено такі міжнародні класифікаційні категорії: відділ клас порядок родина рід вид.

Загальновизнаною та найбільш поширеною є класифікація бактерій Д. Берджі. Згідно з визначником, виданим у 1993 p., бактерії поділяють за будовою клітинної стінки та забарвленням за Грамом на такі відділи (схема 2): Gracilicutes - тонкошкірі (грамнегативні); Firmicutes - товстошкірі (грампози-тивні), Tenericutes - не мають клітинної стінки (мікоплазми), Mendosicutes - архебактерії (вони непатогенні).

Для зручності відділи описують за групами, які включають родини, роди та види. Там, де вони об'єднані в порядки і класи, вказується їх назва.

Серед грампозитивних бактерій найбільше практичне значення мають:

- 17-та група - грампозитивні коки: родина мікрококів, рід стафілококів; родина стрептококів, рід стрептококів. Усі вони є збудниками гнійно-запальних захворювань; родина бацил: рід бацил - збудники сибірки, рід клостридій - збудник правця, ботулізму, газової анаеробної інфекції;

- 19-та група - аспорогенні палички: рід еризопелотрикс - збудники еризопелоіду, рід лістерій - збудники лістеріозу (опортуністичні інфекції);

- 20-та група включає рід коринебактерій - збудники дифтерії і рід актиноміцетів - збудники актиномікозів;

- 21-шагрупа - родина мікобактерій, рід мікобактерій - збудники туберкульозу, лепри;

- 22-га - 29-та групи - актиноміцети, непатогенні (за винятком 22-ї групи, рід нокардій);

- 25-та група - рід стрептоміцетів - продуценти антибіотиків (стрептоміцину);

- 30-та група - мікоплазми - збудники мікоплазмозів.

Бактерії - прокаріоти, тому їх структура відрізняється від структури клітин рослин і тварин (евкаріотів). Бактерії не мають ядерної оболонки, мітохондрій та апарату Гольджі. Вони мають клітинну стінку, яка є лише в прокаріотів.

У бактеріальній клітині розрізняють такі основні частини: поверхневі структури, клітинну оболонку та цитоплазму з нуклеоїдом.

Деякі бактерії утворюють спори, містять включення та плазміди.

Поверхневі структури. До них відносять капсулу, джгутики, мікровійки. Наявність або відсутність їх є постійною ознакою для даного виду. Це враховують під час ідентифікації мікроорганізмів.

Капсула. Розрізняють мікро- та макрокапсулу, або слизовий шар.

Мікрокапсулу виявляють за допомогою електронної мікроскопії. Вона представлена мукополісахаридними фібрилами. Роль її остаточно не з'ясовано. еволюція фотосинтезуючий органічний розмноження

Макрокапсула - це стовщений слизовий шар, його мають не всі мікроорганізми. Оскільки капсула має гелеподібну консистенцію, вона не затримує барвників, тому при забарвленні за Буррі-Гінсом забарвлюється фон препарату та клітина, а сама капсула лишається безбарвною. У деяких мікроорганізмів (збудників пневмонії, сибірки та ін.) капсули утворюються в організмі людини або тварини, а в деяких - як у макроорганізмі, так і на штучних живильних середовищах (S. aureus, S. pyogenes, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella rhinoscleromatis та ін.). У патогенних мікроорганізмів капсула може оточувати одну (збудник чуми - Y. pestis) чи дві клітини (збудник пневмонії - S. pneumoniae), навіть цілий ланцюжок клітин (збудник сибірки). Капсула захищає клітину від бактеріофагів, фагоцитів та антитіл. Тому вона є фактором патогенності (пневмококи, що втрачають капсулу, стають непатогенними).

Вона обумовлює антигенні властивості мікроорганізмів (К-антиген - капсульний антиген).

Слизовий шар. Бактерії часто виділяють велику кількість слизу, котрий утворює навколо них пухкий шар.

Джгутики мають не всі мікроорганізми. За кількістю та розміщенням джгутиків мікроорганізми поділяють на такі групи:

- монотрихи - один джгутик розміщується на полюсі клітини (холерний вібріон);

- лофотрихи - пучок джгутиків розміщується на одному кінці (синьогнійна паличка);

- амфітрихи - пучок джгутиків розміщується на обох кінцях (спірили);

- перитрихи - джгутики розміщуються на всій поверхні клітини (сальмонели, ешерихії та ін.).

Такий поділ мікроорганізмів є досить умовним. Дані електронної мікроскопії свідчать про те, що монотрихи мають кілька джгутиків, а амфітрихи - це дві клітини монотрихів, що не повністю поділилися.

Размещено на Allbest.ru