Слайд 1Заповедники Красноярского края
В Красноярском крае создано семь заповедников:
Большой Арктический заповедник;
Государственный природный
биосферный заповедник "Саяно-Шушенский";
Путоранский государственный природный заповедник;
Столбы (заповедник);
Таймырский заповедник;
Тунгусский заповедник;
Центрально-Сибирский заповедник.
Также есть национальный парк "Шушенский бор",
природный парк "Ергаки".
Сейчас в Красноярском крае существует три государственных природных заказника федерального значения и 27 государственных природных заказников краевого значения
Слайд 3
МАНУЛ
Млекопитающие
Felis manul Pallas, 1776
Отряд Хищные – Carnivora
Категория – III. Статус:
для края редкий вид. Занесён в Красную книгу РФ.
Слайд 5
БЕЛЫЙ МЕДВЕДЬ
Млекопитающие
Ursus maritimus (Phipps, 1774)
Отряд Хищные – Carnivora
Категория –
III. Статус: редкий вид. Занесён в Красные книги МСОП и РФ.
Слайд 7
МОРЖ
(АТЛАНТИЧЕСКИЙ ПОДВИД)
Млекопитающие /
Слайд 8Деление понятий. Основа деления. Содержание. Объем.
Родовое понятие- видовые понятия
Клетка
Эукариотическая прокариотическая
эубактерии цианобактерии
архебактерии
растительная, животная, грибная
Слайд 9Деление понятий. Основа деления. Содержание. Объем.
Пластиды. Лизосомы. Митохондрии. ЭПС, Комплекс
Гольджи. Органоиды. Клеточный центр. Плазмолемма. Рибосомы. Цитоскелет. Клеточная стенка.
Вода. Ионы
Ca. Глюкоза. Фруктоза. Лактоза. Гликоген. Хитин. NaCl. H3PO4. Вещества. Кокосовое масло. Галактоза. Свиной жир. Крахмал. Ионы Na. Муреин.
Слайд 11Проблемныий вопрос
Чем объясняется разнообразие типов строения клеток?
“Проблема природы – это
проблема, первичной организации материи в живых объектах.
В.А.Энгельгурд.
Слайд 12Клеточная теория
1 Клеточное строение организма – свидетельство того, что растения
и животные имеют единое происхождения.
2 Клеточная организация живого прошла путь
исторического развития от безъядерных форм к ядерным одноклеточным, колониальным и многоклеточным формам.
Слайд 13Гипотеза
Прокариотический тип клеточной организации предшествовал эукариотическому типу клеточной организации.
Слайд 14У современных и ископаемых организмов известны два типа клеток: прокариотическая
и эукариотическая. Эти клетки так сильно различаются по особенностям строения,
что было выделено два надцарства - прокариот (доядерных) и эукариот (настоящих ядерных). Промежуточные формы между этими крупнейшими таксонами живого пока неизвестны.
Основное отличие прокариотической клетки от эукариотической заключается в том, что их ДНК не организована в хромосомы и не окружена ядерной оболочкой.
Эукариотические клетки устроены намного сложнее.
Их ДНК, связанная с белком, организована в хромосомы, которые располагаются в особом образовании, по сути самом крупном органоиде клетки - ядре. Кроме того, внеядерное активное содержимое такой клетки с помощью эндоплазматической сети разделено на отдельные отсеки-КОМПАРТМЕНТЫ. ЭПС образована простейшей мембраной. Эукариотические клетки обычно крупнее прокариотических.
Прокариоты и эукариоты
Слайд 16Эукариоты
Эукариотические клетки больше по размеру и имеют
более сложную организацию, чем клетки прокариот. Они содержат больше ДНК
и различных компонентов, обеспечивающих ее сложные функции. ДНК эукариот заключена в окруженное мембраной ядро, а в цитоплазме находится много других окруженных мембранами органелл. К ним относятся митохондрии, осуществляющие кислородное окисление молекул органических в-в, а также (в растительных клетках) хлоропласты, в которых проходит фотосинтез. Целый ряд данных свидетельствует о происхождении митохондрий и хлоропластов от ранних прокариотических клеток, ставших внутренними симбионтами большей по размеру анаэробной клетки. Другая отличительная особенность эукариотических клеток - это наличие цитоскелета из белковых волокон, организующего цитоплазму и обеспечивающего механизм движения.
Слайд 20Прокариоты
Средняя величина прокариотических клеток 5 мкм.
1
мкм = 0,001 мм = 0,0001 см = 0,000001 м.
У них нет никаких внутренних мембран, кроме впячиваний плазматической мембраны-мезосом, выполняющих функции митохондрий
Вместо клеточного ядра имеется его эквивалент (нуклеоид), лишенный оболочки и состоящий из одной кольцевой молекулы ДНК.
Кроме того бактерии могут содержать ДНК в форме крошечных плазмид, сходных с внеядерными ДНК эукариот.
В прокариотических клетках, способных к фотосинтезу (сине-зеленые водоросли, зеленые и пурпурные бактерии) имеются различно структурированные крупные впячивания мембраны – тилакоиды, по своей функции соответствующие пластидам эукариот.
Слайд 25Бактерии – «великие могильщики природы»
Луи Пастер.
Эти маленькие организмы создали жизнь
на Земле, совершают глобальный круговорот веществ в природе, а также
стоят на службе у человека.
Слайд 26Происхождение прокариот
Первоначально появились в анаэробной среде 2,5-3 млрд. лет назад
в морях
Слайд 27Среда обитания прокариот
Атмосфера
Гидросфера
Литосфера
Внутри клеток (облигатные симбионты), паразиты
Слайд 28Размеры
Размеры бактериальных клеток колеблются в пределах от 1 до 10-15
мкм. Могут быть одиночными или колониальными формами
Слайд 31Форма
Сарцины
Стафилококи
Палочки (бациллы)
Слайд 35Строение бактериальной клетки
1 — клеточная стенка,
2 — наружная цитоплазматическая
мембрана,
3 — хромосома (кольцевая молекула ДНК),
4 — впячивание
наружной цитоплазматической мембраны,
5 — вакуоли,
6 — мезосома (вырост наружной мембраны),
7 — стопки мембран, в которых осуществляется фотосинтез,
8 — рибосома,
9 — жгутики.
Слайд 36Волютин
ВОЛЮТИН, цитоплазматические включения в виде гранул полифосфата у микроорганизмов. Впервые
описаны у бактерии Spirillum volutans (отсюда название).
Волютин — внутренний резерв фосфатов,
за счёт которого клетка может при недостатке фосфора в среде осуществить ещё несколько делений.
Многие бактерии накапливают волютин при недостатке некоторых компонентов питания. Дрожжи, коринебактерии, микобактерии обычно образуют волютин на последних стадиях роста.
Слайд 37Мезосома
Мезосомы — складки цитоплазматической мембраны бактерий, образующиеся при использовании химических методов фиксации во время подготовки
образцов к электронной микроскопии.
Мезосомы - мембранные структуры прокариот, выполняющие
функцию генерации энергии, аналоги митохондрий эукариот. Принимают также участие в кариокинезе и цитокинезе бактерий. Способны ассоциироваться с рибосомами. Представляют собой инвагинации цитоплазматической мембраны, на которой локализованы ферменты дыхания.
Мезосомы играют роль в репликации хромосомы и ее последующем расхождении по дочерним клеткам, участвуют в процессе инициации и формирования поперечной перегородки при клеточном делении.
Слайд 38Строение бактериальной клетки
На поверхности бактерий часто заметны разного рода жгутики
(пилли) и ворсинки (фимбии) – органоиды движения, с помощью которых
они передвигаются путем скольжения.
Слайд 39Пили (ворсинки)
Пили, фимбрии или ворсинки — поверхностные структуры, присутствующие у многих бактериальных клеток и представляющие собой прямые белковые
цилиндры длиной 1—1,5 мкм и диаметром 7—10 нм. Различаются по строению и назначению,
причём у одной бактерии могут присутствовать несколько их типов. Во многих случаях функции пилей не до конца установлены, но всегда они так или иначе участвуют в прикреплении бактериальной клетки к субстрату. Пили типа 1 придают бактериям гидрофобность. Они вызывают агглютинацию эритроцитов за счет того, что такие бактерии приклеиваются к эритроцитам (так же, как к другим клеткам животных), а также к клеткам растений и грибов, к неорганическим частицам.
Способствуют образованию бактериями пленки в жидкой среде.
Пили 2 типа способствуют прикреплению бактерий к клеткам кишечного эпителия животных, но не человека, выделяют энтеротоксин. В результате происходит нарушение водного обмена ткани, что клинически проявляется как диарея. При этом бактерии энергично размножаются в тонком кишечнике, а затем в большом количестве выносятся в окружающую среду, что способствует их распространению.
Слайд 40Строение бактериальной клетки
Клеточная стенка прокариот жесткая, содержит полисахариды и аминокислоты.
Основной защитный компонент – муреин- гетерополисахарид.. Клеточная стенка многих бактерий
сверху покрыта слоем слизи-капсулой, выполняет защитную функцию и упрощает скольжение.
Цитоплазма окружена мембраной, отделяющей ее изнутри от клеточной стенки.
Слайд 41Строение бактериальной клетки
Основная особенность – отсутствие ядра, ограниченного оболочкой. Наследственная
информация у бактерий заключена в одной хромосоме-нуклеоиде.
Рибосомы свободные и меньше,
чем у
эукариотов; на них осуществляется биосинтез белка, имеют 70S (у прокариот 80S)
Слайд 42Константа седиментации (скорость оседания в ультрацентрифуге) у цитоплазматических рибосом эукариотических
клеток равняется 80S, у рибосом бактериальных клеток (а также у
рибосом митохондрий и пластид) — 70S
Слайд 43Центрифу́га — устройство (машина или прибор), служащее для разделения сыпучих
тел или жидкостей различного удельного веса и отделения жидкостей от
твёрдых тел путём использования центробежной силы. При вращении в центрифуге частицы с наибольшим удельным весом располагаются на периферии, а частицы с меньшим удельным весом — ближе к оси вращения.
Слайд 44
в сельском хозяйстве для очистки зерна, выдавливания мёда из сот,
выделения жира из молока (см. сепаратор), в промышленности для обогащения
руд, в крахмало-паточном производстве, в текстильном производстве, в прачечных для отжима воды из белья и т. п. Высокоскоростные газовые центрифуги применяются для разделения изотопов.
Скорость вращения от 200 об/мин до 45 000 об/мин
Нуклеоид
Нуклеоид является аналогом ядра. Он расположен в центре клетки. В нем локализована ДНК — носитель наследственной информации в свернутом виде. Раскрученная ДНК достигает в длину 1 мм. Ядерное вещество бактериальной клетки не имеет мембраны, ядрышка и набора хромосом, не делится митозом. Перед делением нуклеотид удваивается. Во время деления число нуклеотидов увеличивается до 4-х.
Плазмиды
Плазмиды представляют собой автономные молекулы свернутые
в кольцо ДНК. Их масса значительно меньше массы нуклеотида. Несмотря на то, что в ДНК плазмид закодирована наследственная информация, они не являются жизненно важными и необходимыми для бактериальной клетки.
Слайд 47Обмен веществ
По отношению к кислороду прокариоты делятся на две группы:
анаэробные
(не нуждающиеся в кислороде);
аэробные, (живущие в кислородной среде);
Анаэробы развиваются
без доступа кислорода, разлагая органические соединения в бескислородной среде. Свободный кислород подавляет активность ферментов этих бактериальных клеток. Бактерии этого типа обитают в компостных кучах, ранах больного человека, кишечном тракте людей и животных.
Облигатные анаэробы не развиваются при наличии кислорода в окружающей среде (бактерии рода Clostridium, бактерии, вызывающие молочнокислое и маслянокислое брожение).
Факультативные анаэробы развиваются в присутствии кислорода или без него (кокки).
При небольшом количестве кислорода могут развиваться микроаэрофиллы род Clostridium
Слайд 48
На фото газовая гангрена. Заболевание вызывается анаэробными бактериями рода клостридиум.
Сибирская
язва. «Персидский огонь». Заболевание вызывается анаэробными бактериями рода бациллюс.
Слайд 49Аэробные бактерии (аэробы)
Облигатные аэробы развиваются только при наличии достаточного количества
кислорода в окружающей среде. Такой тип дыхания характерен для бактерий,
обитающих в почве, в водной среде, в воздухе. Их дыхание осуществляется через окисление сероводорода, метана, водорода, железа и азота (Sulfomonas denitrificans, Вас. methanicus, Вас. hydrogenes, Ferri bacterium и Nitrosomonas, Nitrobacter). Бактерии этой группы принимают активное участие в круговороте веществ в природе.
В наличии кислорода нуждаются патогенные бактерии из рода Bacillus, Bacterium, Bordetella, Brucella, Corynebacterium, Diplococcus, Pasteurella и др. В повышенном содержании кислорода нуждаются микобактерии туберкулеза, туляремии и холеры.
Факультативные бактерии способны развиваться при наличии в окружающей среде минимального количества кислорода — Salmonella, Shigella, Escherichia и др
Слайд 50
На фото аммонифицирующие бактерии подвергают останки погибших животных и растений
разложению.
Разлагают клетчатку целлюлозные бактерии. В результате их работы почва обогащается
гумусом, что значительно повышает ее плодородие, а углекислота возвращается в атмосферу. Зеленым цветом окрашены внутриклеточные симбионты, желтым – масса перерабатываемой древесины.
Слайд 51Питание
По способам питания делятся на:
автотрофы - получают энергию за счет
фотосинтеза (цианобактерии) и хемосинтеза (железобактерии, азотобактер, пурпурные серобактерии);
гетеротрофы –получают
энергию за счет готовых органических веществ. Гетеротрофы, в свою очередь, подразделяются на сапротрофы, паразиты и симбионты.
Слайд 52Автотрофы живут в кислородной среде и с целью получения углерода
и энергии используют синтез органические вещества из неорганических.
Фотосинтез. Фотоавтотрофы для
синтеза органических веществ из неорганических используют энергию солнца. К ним относятся зеленые водоросли, пурпурные и цианобактерии.
Хемосинтез. Хемосинтезирующие бактерии для синтеза органических веществ из неорганических используют химические реакции окисления.
Серобактерии — получают энергию за счет окисления серы.
Нитрифицирующие бактерии — получают энергию за счет окисления аммония и нитрита.
Железобактерии — получают энергию за счет окисления двухвалентного железа.
Водородные бактерии — получают энергию за счет окисления водорода.
Метилотрофы с целью получения углерода и энергии используют окисленные или замещенные производные метана. Сегодня они представляют особый интерес, как объекты биотехнологии. С их помощью производится белок, ферменты, липиды, гормоны, антиоксиданты, пигменты, полисахариды, факторы транспорта железа и др.
Слайд 53Гетеротрофные бактерии
Гетеротрофные бактерии используют для построения своего организма и обеспечения
его жизнедеятельности готовые органические вещества.
Бактерии-симбиоты всегда проживают с другими организмами.
Они приносят друг другу пользу (клубеньковые бактерии бобовых растений).
Паразитические бактерии потребляют питательные вещества клеток хозяина — менингококки, гонококки и др. Паразитический и сапрофитный образ жизни ведут палочки сыпного тифа, сибирской язвы, бруцеллеза и др.
Сапрофиты питаются остатками мертвых организмов (органическими веществами ). Для расщепления питательных веществ они выделяют в субстрат пищеварительные ферменты (молочнокислые и бактерии гниения др).
бактерий
Витамины входят в небелковую (простетическую) группу ферментов бактерий. Некоторые бактерии
сами синтезируют витамины В2 или В12.
При участии бифидо-, лакто-, энтеробактерий и кишечной палочки синтезируются витамины К, С, группы В (В1, В2, В5, В6, В7, В9 и В12), фолиевая и никотиновая кислоты.
Слайд 55Питательные вещества и ионы проникают в бактериальную клетку тремя путями:
Пассивная
диффузия происходит без использования энергии. При этом используется разница концентраций
вещества (градиент концентрации). Так поступают малые полярные и неполярные молекулы кислорода, стероиды, жирные кислоты, вода, углекислый газ, азот, этанол и мочевина.
Облегченная диффузия необходимых для клетки веществ протекает при помощи специальных белков, формирующих в мембране клетки каналы, заполненные водой, облегчающие проход нужных молекул.
Активная транспортировка основана на работе транспортных белков, перекачивающих вещества, растворенные в воде против их градиента. Такая работа всегда требует затраты энергии АТФ
Слайд 56Размножение
У бактерий выделяют два способа размножения: путем деления клетки надвое
и половой. Скорость деления бактерий крайне высока. В среднем одна
бактериальная клетка делится каждые 20 минут. В течение только одних суток одна клетка образует 72 поколения потомства. Микобактерии туберкулеза (палочки Коха) делятся медленно. Весь процесс деления занимает у них около 14 часов.
На фото отображен процесс деления клетки стрептококка.
Слайд 57Как только репликация ДНК завершилась, в результате синтеза клеточной стенки
появляется перетяжка, разделяющая клетку пополам. Вначале делению подвергается нуклеотид, затем
цитоплазма. Синтез клеточной стенки завершает деление.
Слайд 58У сенной палочки процесс репликации ДНК завершается обменом участками 2-х
ДНК.
После деления клетки образуется перемычка, по которой ДНК одной
клетки переходит в другую. Далее обе ДНК сплетаются. Некоторые отрезки обоих ДНК слипаются. В местах слипания происходит обмен отрезками ДНК. Одна из ДНК по перемычке уходит обратно в первую клетку.
Слайд 59
Типы делений бактериальных клеток
Если клеточное деление опережает процесс разделения, то
образуются многоклеточные палочки и кокки.
При синхронном клеточном делении образуются две
полноценные дочерние клетки.
Если нуклеотид делится быстрее самой клетки, то образуются многонуклеотидные бактерии.
Слайд 60Коньюгация
В 1946 году учеными было обнаружено половое размножение в примитивной
форме. При этом гаметы (мужские и женские половые клетки) не
образуются, однако некоторые клетки обмениваются генетическим материалом (генетическая рекомбинация).
Передача генов осуществляется в результате конъюгации — однонаправленного переноса части генетической информации в виде плазмид при контакте бактериальных клеток.
Плазмиды представляют собой молекулы ДНК небольшого размера. Они не связаны с геномом хромосом и способны удваиваться автономно. В плазмидах содержаться гены, которые повышают устойчивость бактериальных клеток к неблагоприятным условиям внешней среды. Бактерии часто передают эти гены друг другу. Отмечается так же передача генной информации бактериям другого вида.
Слайд 61Спорообразование
Многим бактериям свойственно спорообразование. Споры возникают, когда ощущается недостаток в
питательных веществах или когда в среде накапливаются продукты обмена, т.е.
возникают неблагоприятные условия.
Слайд 62
Пигменты бактерий
Почти все бактерии в процессе своей жизнедеятельности вырабатывают пигменты.
Пигменты образуются в условиях присутствия кислорода. Они имеют самые разнообразные
цвета. Их физиологическая роль учеными до конца не установлена. Пигменты являются биологически активными веществами — антибиотиками, фитонцидами, стимуляторами роста. Пигменты вместе с другими факторами являются инструментом при их систематике. Русские ученые впервые установили связь между пигментами бактерий и их физиологическими функциями.
На фото слева направо: бактерия Моргана, синегнойная палочка, неинокулированный контроль, Протеус Мирабилис и кишечная палочка, выращенные на среде Клиглера (содержит цитрат железа).
Слайд 63На фото колонии микрококков желтого цвета. Колонии Bacterium prodigiosum кроваво-красного
цвета.
Колонии Bacteroides niger черного цвета. Колонии синегнойной палочки сине-зеленого
цвета.
Слайд 64Светящиеся и ароматообразующие микроорганизмы
Некоторые бактерии способны светиться (люминесцировать) в темноте.
Свечение связано с выделением фермента люциферазы, который образует кванты света
в результате окислительно-восстановительных реакций.
Колонизируясь на субстратах, бактерии вызывают свечение, например рыбной чешуи, грибов, гниющих деревьев и пищевых продуктов. Многие из них способны размножаться в средах с повышенным содержанием соли (галофильные виды).
Слайд 65Роль в природе
Роль бактерий в природе носит глобальный характер.
Бактерии
выполняют две самые важные экологические функции — они фиксируют азот
и участвуют в минерализации органических остатков. Они участвуют в перемещении, концентрации и рассеивании химических элементов в биосфере земли. Бактерии полностью обеспечивают жизнедеятельность человека.
Бактерии – симбионты (кишечная палочка), поселяясь в пищеварительном тракте у животных, расщепляют целлюлозу до глюкозы, и обеспечивает усвоение этих веществ организмом животных, производят витамины и другие вещества.
Азотфиксирующие (клубеньковые) бактерии —способны связывать неорганический атмосферный азот, продуцируя органические азотсодержащие вещества в почву, которые усваиваются корнями растений
Слайд 66На фото корни бобовых растений. Усваивать самостоятельно азот из воздуха
бобовые растения не могут. В их корни проникают клубеньковые бактерии.
Они связывают азот воздуха, образуя вещества, доступные растениям. Сами же растения выделяют органические вещества, которые служат питанием для бактериальной клетки.
Ежегодно А. б. вовлекают в азотный фонд до 190 млн. т азота почвы и от 30 до 130 млн. т азота водных систем.
В процессе азот-фиксации молекулярный азот восстанавливается до аммиака, к-рый реагирует с кетокислотами, образуя аминокислоты. Источником энергии для восстановления азота служат процессы дыхания у аэробных бактерий и брожения у анаэробных.
Слайд 67Бактерии-паразиты
Паразиты – это бактерии, которые питаются за счет клеток живых
организмов, вызывая заболевания (мучнистая роса, виноградная филлоксера, палочка Коха (туберкулезная),
столбнячная палочка, дизентерийная палочка, холерный вибрион и др.)
Слайд 68Использование человеком
Получение многих пищевых и технических продуктов невозможно без участия
различных бродильных бактерий (на рис. бифидобактерии)
Поскольку свободный кислород, имеющийся
на нашей планете, образовался в результате фотосинтеза, возникшего на более поздних этапах развития жизни на Земле, совершенно очевидно, что анаэробный способ извлечения энергии — брожение — более древний, чем процесс дыхания.
Слайд 69Способность уксусных палочек окислять этиловый спирт до уксусной кислоты используется
сегодня для получения уксуса, применяемого в пищевых целях и при
заготовке кормов для животных — силосовании (консервировании). На фото процесс силосования кормов. Силос — сочный корм, обладающий высокой кормовой ценностью.
Слайд 70На фото колонии бактерий, которые растут и размножаются на капле
нефти. Они вырабатывают поверхностно-активные вещества, отчего нефтяная пленка расползается. Широко
применяется деятельность ксенобактерий для очистки почв и водоемов, загрязненных нефтепродуктами.
Слайд 71Отрицательная роль бактерий
Различные виды гнилостных бактерий вызывают порчу пищевых продуктов.
Сальмонеллез, ботулизм, холера дизентерия, являются заболеваниями, связанными с употреблением испорченных
продуктов.
Коклюш, туберкулез, чума, венерические заболевания, столбняк, воспаление легких и многие другие передаются воздушно – капельным или половым путем.
Слайд 72Определить родовое понятие, содержание, объем, основу деления
животные, жизнь,
высшие растения, прокариоты, эукариоты, бактерии, цианобактерии, грибы, растения, низшие растения,
водоросли, покрытосеменные, простейшие, многоклеточные
Слайд 73Цианобактерии
Цианобакте́рии (лат. Cyanobacteria, сине-зелёные во́доросли,цианопрокариоты или цианеи[1], от греч. κυανός — сине-зелёный) — значительная группа крупных грамотрицательных бактерий, способных к фотосинтезу, сопровождающемуся
выделением кислорода. Цианобактерии — одноклеточные, нитчатые и колониальные микроорганизмы. Отличаются выдающейся способностью адаптировать состав фотосинтетических пигментов к спектральному
составу света, так что цвет варьируется от светло-зелёного до тёмно-синего.
Слайд 74Составьте вопрос-суждение
Цианобактерии наиболее близки к древнейшим микроорганизмам, остатки которых (строматолиты,
возраст более 3,5 млрд лет) обнаружены на Земле. Это единственные бактерии,
способные к оксигенному фотосинтезу.
Цианобактерии являются объектом исследования как бактериологов (как прокариоты), так и альгологов (так как организмы физиологически схожие с эукариотическими водорослями). Сравнительно крупные размеры клеток и сходство с водорослями было причиной их рассмотрения ранее в составе растений («сине-зелёные водоросли»).
Общие черты их морфологии заключаются только в отсутствии жгутиков и наличии слизистой оболочки (гликокаликс, состоящий из пептидогликана). Поверх слоя пептидогликана толщиной 2—200 нм имеют наружную мембрану. Ширина или диаметр клеток варьируется от 0,5 мкм до 100 мкм.
Слайд 75В породах блока Пилбара (Западная Австралия) и Онфервахт обнаружены самые
древние строматолиты, имеющие возраст 3,4-3,5 млрд. лет. В органическое происхождение
строматолитов до середины 20 века мало кто верил. Только в 60-ее гг. в австралийском заливе Шарк-Бей были обнаружены современные строматолиты (на фото). Оказалось: строматолиты – продукты жизнедеятельность сине-зеленых водорослей – бактерий-прокариотов. Наличие строматолитов указывает на фотосинтез уже в архее. Это самые древние экосистемы из известных.
В архейской биосфере они были главными, а затем хоть и уступили место другим, но продолжают существовать и сегодня.
Слайд 76Строматолиты – тонкослойчатые колонны или холмики, состоящие из карбоната кальция
(кальцита). Образуются в результате жизнедеятельности прокариотного сообщества – цианобактериального мата.
Мат – плотный многослойный ковер толщиной до 2 см из цианобактерий располагается на поверхности создаваемого им строматолита. На поверхность мата, обитающего на мелководье, постоянно выпадают частички осадка (кристаллы карбоната кальция). Бактерии мигрируют сквозь этот осадок, образуя выше еще одну поверхность и т.д., т.е. мат структурирует естественное осадконакопление. Цианобактерии непосредственно из атмосферы усваивают углерод (днем) и азот (ночью). Использую солнечную энергию, они создают органическое вещество, попутно выделяя кислород. Цианобактериальный мат относится к экосистеме организмов с коротким жизненным циклом, быстро набирающим максимальную плотность до полного самозатенения. Кислородная обстановка создавалась в экосистеме на короткое дневное время, и плотных скоплениях организмов содержание кислорода могло достигать 100%.
Слайд 78
Плотно сплетаясь и образую кремнистую корочку на поверхности, бактерии защищали
себя от ультрафиолетового излучения. Прозрачный кремнистый слой всего лишь 0,15
мм толщиной полностью нейтрализует ультрафиолет (очень важная способность - озонового слоя в архее еще не было).
Слайд 79Цианобактерии являются объектом исследования как бактериологов (как прокариоты), так и альгологов (как организмы физиологически схожие
с эукариотическими водорослями). Сравнительно крупные размеры клеток и сходство с водорослями было
причиной их рассмотрения ранее в составе растений («сине-зелёные водоросли»).
Общие черты их морфологии заключаются только в отсутствии жгутиков и наличии слизистой оболочки (гликокаликс, состоящий из пептидогликана). Поверх слоя пептидогликана толщиной 2—200 нм имеют наружную мембрану. Ширина или диаметр клеток варьируется от 0,5 мкм до 100 мкм.
Слайд 82Морские и пресноводные, почвенные виды, участники симбиозов (например, в лишайнике). Составляют значительную долю
океанического фитопланктона. Способны к формированию толстых бактериальных матов. Некоторые виды токсичны.
Главные участники цветения
воды, которое вызывает массовые заморы рыбы и отравления животных и людей. Уникальное экологическое положение обусловлено наличием двух трудносочетаемых способностей: к фотосинтетической продукции кислорода и фиксации атмосферного азота (у 2/3 изученных видов).
Цианобактерии отличает чрезвычайно развитая система внутриклеточных впячиваний цитоплазматической мембраны (ЦПМ) — тилакоидов; высказаны предположения о возможном существовании у них системы тилакоидов, не связанных с ЦПМ, что до сих пор считалось невозможным у прокариот. Накопленная в результате фотосинтеза энергия используется в темновых процессах фотосинтеза для производства органических веществ из атмосферного CO2.
Слайд 85
Различают три типа азотфиксации:
Свободноживущими бактериями самых разнообразных таксономических групп.
Ассоциативная азотфиксация
бактериями, находящимися в тесной связи с растениями (в прикорневой зоне
или на поверхности листьев) и использующие их выделения (корневые выделения составляют до 30 % продукции фотосинтеза) как источник органического вещества. Азотфиксаторы живут в кишечнике многих (жвачные, грызуны, термиты) и человека (род Escherichia).
Симбиотическая. Наиболее известен симбиоз клубеньковых бактерий (сем. Rhizobiaceae) с бобовыми растениями. Обычно происходит корневое заражение, но известны растения, образующие клубеньки на стеблях и листьях.
Слайд 87
Первые диазотрофные бактерии были выделены
С. Н. Виноградским в 1898 году и названы в честь Луи Пастера
Clostridium pasterianum.
В 1901 Бейеринк выделил первый аэробный азотфиксатор Azotobacter chroococcum.
С. П. Костычев в 1926 на примере азотобактера и растений табака показал существование ассоциативной азотфиксации
Микроорганизмы для восстановления азота используют целую серию ферментов (ферредоксин, гидрогеназа), важнейшим из которых является нитрогеназа. За её синтез ответственны так называемые nif-гены, широко распространенные у прокариот (в том числе архебактерий), но не встречающиеся у эукариот.
Нитрогеназа блокируется молекулярным кислородом, поэтому азотфиксация в основном анаэробный процесс. Однако ряд аэробных бактерий выработал механизмы защиты нитрогеназы от блокирования:
Слайд 88Механизм повышенного уровня дыхания. Azotobacter chroococcum при азотфиксации окисляет часть органического вещества,
не запасая выделившейся энергии, а только лишь удаляя этим кислород.
Механизм
локализации азотфиксации в гетероцистах характерен для цианобактерий, способных к фотосинтезу с выделением кислорода. Для защиты нитрогеназы от кислорода они имеют плотные стенки.
Некоторые цианобактерии, не образующие гетероцисты, также способны к азотфиксации. Нитчатая цианобактерия Plectonema boryanum фиксирует азот в микроаэробных условиях (1.5% содержания кислорода в темноте и 0.5% кислорода на свету), некоторые нитчатые и одноклеточные цианобактерии способны к азотфиксации при отсутствии освещения.
Механизм симбиотической защиты характерен для клубеньковых бактерий. В корнях бобовых продуцируется белок легоглобин, выполняющий функции защиты от избытка кислорода.
Слайд 89Легоглоби́н
Легоглоби́н — разновидность гемоглобина, содержащаяся в клубеньках бобовых растений и придающая им красный цвет.
Легоглобин
способствует переносу кислорода в симбиосомы, содержащие азотфиксирующие бактерии для их дыхания. С другой
стороны, легоглобин выполняет буферные функции, связывая избыточный кислород, подавляющий каталитическую активность нитрогеназы.
Слайд 90Цианобактерии, по общепринятой версии, явились «творцами» современной кислородсодержащей атмосферы на
Земле, что привело к «кислородной катастрофе» — глобальному изменению состава атмосферы
Земли, произошедшему в самом начале протерозоя (около 2,4 млрд лет назад) которое привело к последующей перестройке биосферы и глобальному гуронскому оледенению.
В настоящее время, являясь значительной составляющей океанического планктона, цианобактерии стоят в начале большей части пищевых цепей и производят значительную часть кислорода (вклад точно не определен: наиболее вероятные оценки колеблются от 20 % до 40 %).
Цианобактерия Synechocystis стала первым фотосинтезирующим организмом, чей геном был полностью расшифрован.
В настоящее время цианобактерии служат важнейшими модельными объектами исследований в биологии.
В Южной Америке и Китае бактерии родов спирулина и носток из-за недостатка других видов продовольствия используют в пищу: их высушивают, а затем готовят муку. Им приписывают целебные и оздоравливающие свойства, которые, однако, в настоящее время не нашли подтверждения. Рассматривается возможное применение цианобактерий в создании замкнутых циклов жизнеобеспечения, а также как массовой кормовой или пищевой добавки.
Слайд 91Гуро́нское оледене́ние — одно из древнейших и наиболее продолжительных оледенений на
Земле. Началось и закончилось в палеопротерозое и длилось около 300 млн лет.
Началось в сидерии 2,4 млрд лет назад и закончилось в конце риасия, 2,1 млрд лет назад.
Причиной гуронского оледенения была кислородная катастрофа, при которой в атмосферу Земли поступило большое количество кислорода, выработанного фотосинтезирующими организмами.
Метан, который ранее присутствовал в атмосфере в больших количествах и давал основной вклад в парниковый эффект, соединился с кислородом и превратился в углекислый газ и воду. Изменения состава атмосферы, в свою очередь, привели к сокращению численности метаногенов, что вызвало дополнительное снижение уровня метана.
Слайд 92Брожение известно людям с незапамятных времен. Тысячелетиями человек пользовался спиртовым
брожением при изготовлении вина. Еще раньше было известно о молочнокислом
брожении. Люди употребляли в пищу молочные продукты, готовили сыры. При этом они не подозревали, что эти процессы происходят с помощью микроорганизмов.
Термин «брожение» был введен голландским алхимиком Ван Хельмонтом в XVII в. для процессов, идущих с выделением газов (fermentatio — кипение).
Затем в XIX в. основоположник современной микробиологии Луи Пастер показал, что брожение является результатом жизнедеятельности микробов, и установил, что различные брожения вызываются разными микроорганизмами.
Брожение производят главным образом дрожжи, а также некоторые бактерии и грибы. В различных странах для получения спирта используют различные микроорганизмы. Например, в Европе используют в основном дрожжи из рода Saccharomyces, в Южной Америке — бактерии Pseudomonas lindneri, в Азии — мукоровые грибы.
Слайд 93Спиртовое брожение — это процесс окисления сахаров, в результате которого образуются
этиловый спирт, углекислота и выделяется энергия. Дрожжи сбраживают только некоторые
6-углеродные сахара (глюкозу, фруктозу, маннозу).
Бактерии молочнокислого брожения. При молочнокислом брожении конечным продуктом является молочная кислота.
С этим брожением люди знакомы издавна. Сквашивание молока, приготовление простокваши, кефира, квашение овощей — результаты молочнокислого сбраживания сахара молока или углеводов растений. Этот вид брожения осуществляется с помощью молочнокислых бактерий, которые подразделяются на две большие группы (в зависимости от характера брожения): гомоферментативные, образующие из сахара только молочную кислоту,
гетероферментативные, образующие, кроме молочной кислоты, спирт, уксусную кислоту, углекислый газ.
Слайд 94 Гомоферментативное молочнокислое брожение вызывают бактерии рода Lactobacillus и стрептококки. Они
могут сбраживать различные сахара с 6-ю (гексозы) или 5-ю (пентозы)
углеродными атомами, некоторые кислоты.
У молочнокислых бактерий нет ферментативного аппарата для использования кислорода воздуха. Кислород для них или безразличен, или угнетает развитие.
Молочнокислое брожение широко используется при выработке молочных продуктов: простокваши, ацидофилина, творога, сметаны. При производстве кефира, кумыса наряду с молочнокислым брожением, вызываемым бактериями, имеет место и спиртовое брожение, вызываемое дрожжами. Молочнокислое брожение происходит на первом этапе изготовления сыра, затем молочнокислые бактерии сменяются пропионово кислыми. Молочнокислые бактерии нашли широкое применение при консервировании плодов и овощей, в силосовании кормов. Чистое молочнокислое брожение применяется для получения молочной кислоты в промышленных масштабах.
Слайд 95Молочная кислота находит широкое применение в производстве кож, красильном деле,
при выработке стиральных порошков, изготовлении пластмасс, в фармацевтической промышленности и
во многих других отраслях. Молочная кислота также нужна в кондитерской промышленности и для приготовления безалкогольных напитков.
Бактерии маслянокислого брожения. Превращение углеводов с образованием масляной кислоты было известно давно. Природа маслянокислого брожения как результат жизнедеятельности микроорганизмов была установлена Луи Пастером в 60-х годах прошлого века.
Возбудителями брожения являются маслянокислые бактерии, получающие энергию для жизнедеятельности путем сбраживания углеводов. Они могут сбраживать разнообразные вещества — углеводы, спирты и кислоты, способны разлагать и сбраживать даже высокомолекулярные углеводы — крахмал, гликоген, декстрины.
Слайд 96 Наряду с масляной кислотой, углекислым газом и водородом образуются
этиловый спирт, молочная и уксусная кислоты. Некоторые маслянокислые бактерии, кроме того,
образуют ацетон, бутанол и изопропиловый спирт.
Маслянокислое брожение происходит в природных условиях в гигантских масштабах: на дне болот, в заболоченных почвах, илах и всех тех местах, куда ограничен доступ кислорода. Благодаря деятельности маслянокислых бактерий разлагаются огромные количества органического вещества.
Бактерии гнилостные санитарная роль-минерализация органических остатков. Вызывают порчу продуктов.
Меры предосторожности- понижение температуры, сушка продуктов, маринование, соление, сахаризация, пастеризация, стерилизация.
![ЦианобактерииЦианобакте́рии (лат. Cyanobacteria, сине-зелёные во́доросли,цианопрокариоты или цианеи[1], от греч. κυανός — сине-зелёный) — значительная группа крупных грамотрицательных бактерий, способных к фотосинтезу, сопровождающемуся выделением кислорода. Цианобактерии — одноклеточные, нитчатые и колониальные микроорганизмы. Отличаются выдающейся способностью адаптировать](/img/thumbs/30946862ef1b27a070255d68e4565bfc-800x.jpg "Заповедники Красноярского края
В Красноярском крае создано семь ЦианобактерииЦианобакте́рии (лат. Cyanobacteria, сине-зелёные во́доросли,цианопрокариоты или цианеи[1], от греч. κυανός — сине-зелёный) — значительная группа крупных грамотрицательных бактерий, способных к фотосинтезу, сопровождающемуся выделением кислорода.")
