Біорізноманіття. Основні групи організмів: віруси, бактерії, археї.

Живі організми поділяються на дві великі групи за принципом будови клітин: Прокаріоти (без’ядерні) та Еукаріоти (які мають ядро). До Прокаріотів належать 2 групи організмів: Бактерії та Археї. Спільним для них є те, що вони належать до прокаріотів, але генетичний апарат архей та їхня будова — це щось середнє між прокаріотичною та еукаріотичною клітиною. Тому з подачі іншого відомого вченого Карла Воуза впровадили таку одиницю як «домен».

Система трьох доменів: 1990 року Карл Воуз, спираючись на аналіз послідовності нуклеотидів рРНК та деякі інші молекулярні характеристики, запропонував новий варіант систематики живих організмів. Згідно з ним, організми поділялися на великі ситематичні групи - домени. Домен - це таксон найвищого рангу, який включає кілька царств живих організмів. Клітинні форми життя поділили на три домени - Бактерії, Архебактерії та Еукаріоти. Віруси виділили як окремий таксон VIRA, який об’єднує неклітинні форми життя й за рангом відповіддає домену.

ВІРУСИ

Коли К. Лінней створював свою «Систему природи», він охрестив віруси однією загальною назвою «хаос» і навіть казав: «Це великий гріх – вивчати їх, бо творець, коли створював хаос, мав на увазі зберігати цей світ в таємниці від людського пізнання». Але в ХІХ столітті наука, всупереч К. Ліннею, вторглася в світ «хаосу».

Царство вірусів відкрито відносно недавно: 126 років – це дитячий вік в порівнянні з математикою, 126 років – це багато у порівнянні з генною інженерією. Але в науки немає віку, вона подібно людям має юність, але ніколи не буває старою…

Більшість вірусів було відкрито при встановлені причини того чи іншого захворювання людини, тварини або рослини. Саме це наклало відбиток на відношення до вірусів і до науки «вірусології», яка їх вивчає. Найменші об’єкти, досліджувані цією наукою, назвали однозначно – отрута.

«Що ж, нехай наша прекрасна незнайомка так і залишиться незнайомкою, лише б вона полюбила нас», - сказав, за переказами, видатний мікробіолог Л. Пастер, так і не зумівши виділити збудника сказу - страшної хвороби, від якої в XIX столітті не було ніякого порятунку. Ці організми начебто гарні, симетричні. Але за їхньою оболонкою ховається підступництво. З’являються вони несподівано, без зброї, але стріляють влучно і часто сіють смерть. Їх жертвами стали мільйони людей, які загинули від віспи, чуми, грипу, енцефаліту. Ці організми кожний рік забирають життя багатьох людей. 2019 рік теж не винятковий. Ми повинні вивчити будову, властивості, механізм проникнення вірусів у клітину, розмноження та їхнє значення. Навчитися бути обережними, щоб зберегти своє здоров’я.

Первинне знайомство із вірусами (Відео)

Віруси — це внутрішньоклітинні паразити, і поза клітиною вони не виявляють жодних властивостей живого (не ростуть, не харчуються, не виробляють енергії, у них немає обміну речовин).

Віруси мають дві фази життєвого циклу: позаклітинна — вірус не проявляє жодних ознак життєдіяльності; внутрішньоклітинна — утворення комплексу «вірус — клітина» під час розмноження вірусів.

Влаштовані віруси дуже просто. Характерними особливостями вірусів є наявність у них лише одного типу нуклеїнової кислоти (залежно від виду віруса це може бути ДНК або РНК) — генетичного матеріалу, укладеного у білкову оболонку, яка називається капсид.

Вірусні білки бувають декількох типів: білки-ферменти для самовідтворення молекул нуклеїнових кислот; білки-гемаглютиніни для розпізнавання клітин; білки-нейромінідази для руйнування рецепторів клітин; структурні білки для побудови капсиду. У вірусів немає власних білок-синтезуючих систем, тобто у них немає власних іРНК, тРНК, рибосом. Для вірусів характерна специфічність, що полягає у можливості взаємодії вірусів лише з певними рецепторами клітинних мембран. У вірусів відсутні власні системи перетворення енергії, саме тому віруси є внутрішньоклітинними паразитами. Розмір вірусів — від 20 до 400 нм.

За особливостями будови віруси поділяють на прості і складні. Прості віруси складаються з одного типу нуклеїнової кислоти (серцевини) і мають капсид з білкових частинок — капсомерів. Складні віруси крім білків і нуклеїнової кислоти мають ще ліпіди, вуглеводи, можуть мати додаткові оболонки, молекули вуглеводів, ферменти, тощо (суперкапсид).

Шляхи передачі вірусів: контактний шлях (герпес, папілома); харчовий шлях (гепат А, поіломеліт); повітряно-крапельний шлях (грип, вітряна віспа, SARS-CoV-2); перентеральний шлях (ВІЛ, гепатити В і С).

ДНК-вмісні віруси

Аденовірус — спричиняє гострі респіраторні вірусні інфекції (ГРВІ), тобто хвороби дихальної системи людини, що супроводжуються кашлем, нежитем, головним болем і підвищенням температури.

Герпевіруси — вражають найрізноманітніших хребетних — від риб до людини. Більшість населення планети заражена герпевірусом. Зазвичай він перебуває в клітинному ядрі та ніяк себе не виявляє. Проте герпетична інфекція розвивається, якщо місцевий імунітет знижений, причиною чого часто є переохолодження.

Бактеріофаг Т4 — цей вірус паразитує в бактеріях. Він має дуже складну будову: головку, хвостик і шипи. Після прикріплення до поверхні бактерії бактеріофаг Т4 функціонує як шприц: протикає клітинну оболонку та вприскує всередину клітини свою ДНК. Потім ця ДНК копіюється в клітині, за нею синтезуються вірусні білки й утворюються нові вірусні частинки, які виходять із клітини.

РНК-вмісні віруси

Вірус грипу (в розрізі) — під оболонкою видно молекули РНК у комплексі з білками. Незважаючи на буденність, є вкрай смертоносним. Найстрашніша епідемія вірусу грипу — "іспанка" — вбила до 100 мільйонів людей. І нині від вірусу грипу вмирає 250 - 500 тисяч осіб щороку. Тільки завдяки злагодженій роботі медиків і вчених вдається тримати вірус грипу, що постійно еволюціонує, під контролем.

Вірус імунодефіциту людини — уражує клітини імунної системи, позбавляючи людський організм природного захисту. Кожна вірусна частинка містить дві ідентичні молекули РНК. У клітині - хазяїні завдяки ферментові — зворотній транскриптазі — на них синтезується ДНК, яка вбудовується у ДНК хазяїна.

Коронавіруси — родина одноланцюгових РНК-вірусів, що включає на травень 2020 року 43 видів вірусів. Віруси цієї родини уражають людину, котів, птахів, собак, велику рогату худобу, свиней, кажанів, деяких диких хижих ссавців тощо. До цієї родини належить SARS-CoV-2, який спричинив, згідно з міжнародною медичною термінологією, спалах коронавірусної хвороби, що почався в грудні 2019 року (Covid-19). Вірус передається переважно під час близьких контактів і повітряно-крапельним шляхом.

Основними заходами боротьби з вірусними хворобами є: ізоляція хворих організмів від здорових (карантин); лікування з допомогою хімічних антивірусних препаратів (хіміотерапія); профілактичні щеплення для підвищення стійкості організму (імунізація). Людина використовує віруси у біологічному методі боротьби зі шкідливими видами (личинками кровосисних комарів, гусеницями шовкопрядів, тощо). Віруси використовують і в генетичній інженерії для перенесення генів до клітин бактерій. Учені вважають, що віруси відіграють велику роль в еволюції організмів, оскільки можуть передавати спадкову інформацію від одних особин цих організмів до інших, як у межах одного виду, так і між різними.

Бактерії та Археї

На планеті існує незліченна кількість бактерій. Їх можна знайти скрізь: у воді й повітрі, в льодовиках та гарячих джерелах, у стратосфері й ґрунті. Бактерії живуть навіть на висоті 20 кілометрів над Землею. Це особливий вид жовто-оранжевих бактерій, які перебувають там постійно. У повітрі, яке пронизане космічними променями, де температура нижче -50...-55 °С, вони почуваються добре й успішно розмножуються. Цікаво, що зі зниженням висоти їхня кількість різко зменшується.

БАКТЕРІЇ (давн.-гр. - паличка) - одна з основних груп живих організмів. До цієї групи належать так звані “типові” бактерії, ціанобактерії (“синьозелені водорості”), актиноміцети, рикетсії, хламідії, міксобактерії. Це найдавніші клітинні організми, що існують на Землі. Бактерії — мікроскопічні, переважно одноклітинні, організми, для яких характерна наявність клітинної стінки, цитоплазми, різних включень, відсутність ядра, мітохондрій, пластид та інших органел.

Уперше ці мікроскопічні організми побачив під мікроскопом А. ван Левенгук (1632-1723). З того часу й розпочався розвиток науки мікробіології.

Розміри бактерій значною мірою залежать від зовнішніх умов і коливаються в межах від часток мікрометра до кількох мікрометрів. Довжина їх становить 1 – 10 мкм (рідко більше), ширина – 0,2 – 1 мкм. Більшість з них одноклітинні, але є й нитчасті багатоклітинні види. За формою одноклітинні бактерії поділяються на коки, або кулясті; палички (бацили), що мають форму циліндра; вібріони, що мають форму коми; спірили – спірально вигнуті палички.

Будова бактерій. Бактеріальна клітина оточена щільною оболонкою, яка складається з геміцелюлози і пектину, а іноді з білкових речовин. Здебільшого оболонка вкрита слизовою капсулою, яка захищає бактерію від несприятливих умов навколишнього середовища. Під оболонкою знаходиться цитоплазматична мембрана (плазмалема), яка оточує цитоплазму клітини. Цитоплазма бактерій містить вуглеводи – глікоген і крохмаль, жири, білки, мінеральні речовини, рибосоми, велику кількість мембран і мембранних структур тощо. Із органелами у них сутужно — немає ані ядра, ані мембранних органел. Є лише рибосоми. ДНК бактерій знаходиться в особливій ядерній зоні клітини, яку називають нуклеоїдом. Навколо нуклеоїду не утворюється ядерної мембрани. Коки мають по одному такому "ядру", а бацили по два і більше. Всі бактерії не мають ядерця. Більшість бактерій безбарвні, деякі з них мають червоне, зелене і пурпурове забарвлення, що пов’язано з наявністю в них специфічного бактеріохлорофілу і бактеріопурпурину.

Деякі бактерії мають здатність рухатись за допомогою джгутиків, які бувають більшими за саму клітину і є тоненькими виростками цитоплазми. Кількість джгутиків у різних видів неоднакова (один, два і більше).

Розмноження бактерій.

Бактерії розмножуються, як правило, безстатевим шляхом – поділом материнської клітини на дві дочірні. Поділ відбувається дуже швидко і йому передує реплікація ДНК. За сприятливих умов деякі бактерії діляться кожні 20 – 30 хв. Іноді дві бактерії зливаються одна з одною. Під час такого злиття між ними утворюється цитоплазматичний місток, по якому речовини однієї клітини переходять в іншу. Такий процес нагадує статеве розмноження. За несприятливих умов (нестача їжі, погодні умови, отруєння середовища продуктами життєдіяльності бактерій) багато бактерій здатні стискатися, втрачати воду і переходити в стан спокою до настання сприятливих умов. Деякі види бактерій за несприятливих умов формують спори, які характеризуються значною стійкістю. Ці форми бактерій витримують тривале кип’ятіння, висушування, заморожування, дію різних хімічних речовин.

Варто також зауважити, що хоча бактерії й спричиняють чимало захворювань, від них є доволі багато користі. Наприклад, бактерії виконують численні корисні функції у природі, такі як розкладання органічних речовин, участь у кругообігу речовин, а також симбіоз з іншими організмами. Деякі види бактерій є важливими для здоров'я людини, наприклад, утримуючи баланс мікрофлори кишечнику та захищаючи від патогенних мікроорганізмів. А любителі йогуртів не змогли б просто вижити без молочнокислих бактерій. А якщо вже говорити про хвороби бактеріального походження, то варто згадати черевний тиф, холеру, дизентерію, сальмонельоз, ботулізм, лептоспіроз, туберкульоз, чуму, сифіліс, гонорею. Шляхи передачі — десь такі ж, як у збудників вірусних хвороб. Нам пощастило, адже проти бактерій людству вдалося розробити цілу плеяду лікарських засобів, що мають назву антибіотики. Та нагадаю про всяк випадок, що ці препарати взагалі не дієві проти вірусів. А застосувати проти бактерій їх потрібно лише за призначенням лікаря. Бо вже зараз через надмірне вживання антибіотиків бактерії стали нечутливими до них — виробили резистентність. В цьому зокрема їм допомогли плазміди. Тож людство може лишитись без ефективної зброї проти бактерій.

Археї (також архебактерії — Archaebacteria) — одна з груп живих організмів, до якої належать мікроскопічні одноклітинні прокаріоти, що дуже відрізняються низкою фізіолого-біохімічних ознак від справжніх бактерій. Подібно до бактерій, археї — це одноклітинні організми, що не мають ядра і тому класифікуються як прокаріоти (Prokaryota) — відомі також як Monera в таксономії п'яти царств. Археїв спочатку було виявлено в екстремальних середовищах, але потім їх було знайдено в усіх типах екосистем. Архебактерії суттєво відрізняються від інших мікроорганізмів за складом і послідовністю нуклеотидів у рибосомних і транспортних РНК. Розмножуються безстатевим шляхом.

Основною ознакою є біохімічний склад: вони суттєво відрізняються від... усіх! За вмістом білків та ліпідів, що є у їхньому складі. Також є значні відмінності у генетичному апараті. Як і бактерії, археї мають кільцеву ДНК та плазміди, однак у них наявні інтрони у геномі. А це властиве лише еукаріотам. Саме тому вважають, що саме Археї дали початок ядерним організмам.

Коли 1977 року біолог Карл Воуз вивчав генетику мікробів, що виробляли метан, він зрозумів, що вони відрізняються від усіх відомих бактерій. Стінка клітини була унікальною — виробляла унікальні ензими і її генетичний ряд не був схожий ні на що досліджуване раніше. Дуже швидко — протягом години — стало зрозуміло, що є ще щось, третя група. Це був момент відкриття. Карл Воуз відкрив третю форму життя — групу одноклітинних, яку він назвав археями. Він відкрив форму життя, яка здатна існувати будь-де, включаючи найнеймовірніші місця. Воуз переконував, що археї є представниками зовсім іншої гілки живих істот. Він пізніше перейменував групи в архей та бактерій, щоб підкреслити це, і аргументував тим, що разом з еукаріотами вони охоплюють три групи живих організмів.

Вони існують у найекстремальніших умовах на нашій планеті: гарячих джерелах, гейзерах, солоних водоймах. А ще в організмі людини. Так, археї — одні з компонентів мікробіому кишківника. На щастя, жодні з відомих нам археїв не викликають захворювань у людини.

https://wordwall.net/uk/resource/70034934/%d0%b2%d1%96%d1%80%d1%83%d1%81%d0%b8-%d0%b1%d0%b0%d0%ba%d1%82%d0%b5%d1%80%d1%96%d1%97-%d0%b0%d1%80%d1%85%d0%b5%d1%97

Пройти вікторину - кожна правильна відповідь - 1 бал. Напишіть ваші враження від вікторини. Чи справились ви із завданням? Чи тяжко/легко вам було?

Опрацювати презентацію - https://www.canva.com/design/DAF_SOlO4RE/YIVjse-ZW14DbuliDceNUA/edit?utm_content=DAF_SOlO4RE&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source=sharebutton починаючи із 7 слайду