ПРОКАРІОТИЧНІ ОРГАНІЗМИ: АРХЕЇ ТА БАКТЕРІЇ. ОСОБЛИВОСТІ ЇХНЬОЇ ОРГАНІЗАЦІЇ ТА ФУНКЦІОНУВАННЯ

1. Особливості організації та функціонування архей

За тридоменної системи органічного світу клітинні форми життя об’єднуються у три домени: Археї, Бактерії та Еукаріоти.

Археї відрізняються від Бактерій особливостями РНК та біохімії. Їх вважають одними з найдавніших організмів на Землі. Населяють переважно середовища з екстремальними умовами. За організацією є примітивними прокаріотами, але при цьому генетично ближче до еукаріотів і є їхніми безпосередніми предками.

Основні ознаки Архей: є винятково одноклітинними організмами; мають прокаріотичну будову клітини (з цитоплазматичних органел — лише нуклеоїд та рибосоми); мембрани можуть бути одношаровими; клітинна стінка складається із псевдомуреїну; мають унікальні метаболічні процеси: метаногенез, бактеріородопсиновий фотосинтез; за екологією: термофіли, галофіти, ацидофіли, алкалофіли, базофіли.

За розмірами клітини Архей — від 0,1 до 15 мкм у діаметрі. Можуть бути різної форми: кулі, палички, тонкі нитки, спіралі, диски або бути часточковими, майже прямокутними, плоскими квадратними.

Класифікація Архей є складною, оскільки більшість із них ніколи не вирощували в лабораторних умовах і були ідентифіковані тільки за аналізом нуклеїнових кислот із проб, що були вилучені з місць їх існування.

Археї мешкають у широкому діапазоні середовищ існування: гейзерах, мастилозбірниках, засолених водоймах, болотах, стічних водах, океані, ґрунті тощо. Є важливою частиною екосистеми (можуть становити до 20 % загальної біомаси). Паразити або патогенні форми серед них невідомі. Деякі мешкають у травному тракті людини та рослиноїдних жуйних тварин, допомагаючи у травленні.

Приклади груп екологічних груп Архей: метаногени — в процесі метаболізму перетворюють водень та вуглекислий газ на метан; галофіли — добре себе почувають у солоних середовищах; термоацидофіли — добре розвиваються у сильно кислих місцях та за високих температур (до 120 °С).

Перегляньте презентацію:

Назвіть особливості будови й життєдіяльності архей та заповніть у робочому зошиті таблицю «Особливості організації та функціонування архей». Що є причиною особливостей організації архей?

2. Особливості організації та функціонування бактерій

Перегляньте презентацію, та пригадайте, що вам відомо про бактерії:

До цієї групи належать так звані «типові» бактерії, ціанобактерії («синьо-зелені водорості»), актиноміцети, рикетсії, хламідії, міксобактерії та ін. Це найдавніші клітинні організмі, що існують на Землі. Можуть вважатися предками інших доменів — Археїв та Еукаріотів.

Основні ознаки Бактерій: одноклітинні, колоніальні й навіть багатоклітинні організми, в тому числі з початковим диференціюванням клітин (до чотирьох функціональних типів у одній багатоклітинній нитці); прокаріотична будова клітини (окрім нуклеоїду та рибосом у різних видів можуть бути фотосинтезуючі, нітрогенфіксуючі структури та деякі інші); геном не містить білків гістонів; мембрани складаються з фосфоліпідів; мембрани завжди двошарові, також часто наявна додаткова, периплазматична мембрана, що розташована ззовні від клітинної стінки; клітинна стінка містить муреїн, може містити додаткові шари; унікальні процеси: більшість типів бродіння, азотфіксація, фотосинтез на основі бактеріофілу, анаеробне дихання на основі відновлення сполук сульфуру, Феруму, Мангану, Хлору, Стибію, Арсену; живуть у всіх екотопах Землі, переважають за умов нормальної температури, тиску та вмісту кисню.

Середні розміри клітин бактерій — від 0,5 до 5 мкм. За формою клітини можуть бути кулястими (коки), паличкоподібними (бацили, клостридії, псевдомонади), звивистими (вібріони, спірили, спірохети), рідше — зірчастими, тетраедричними, кубічними, С-подібними або о-подібними одноклітинні форми можуть утворювати скупчення — плівки, що скріплені слизом. Багатоклітинні — утворювати нитки, в тому числі з диференційованими клітинами.

Бактеріальна клітина має тільки одну внутрішню порожнину, оточену клітинною мембраною. Мітохондрії, хлоропласти, ендоплазматична сітка, лізосоми, мікротільця та клітинний центр відсутні. Геном представлений нуклеоїдом — довгою молекулою ДНК, замкнутою в кільце.

Бактерії опанували всі середовища життя. Вони поширені у ґрунті, воді, повітрі, поверхні та всередині живих і мертвих організмів. Гетеротрофні бактерії належать до трьох основних груп: сапротрофи, мутуалісти та паразити. Автотрофними є ціанобактерії, що значно поширені у поверхневих водах морів та прісних водойм. Крім того, вони знайдені у слизових подушкоподібних утворах на затінених ґрунтах, скелях, у мулі, на деревині. У деяких живих організмах вони співіснують за принципом симбіозу (морські губки та асцидії, водяна папороть азола, лишайники).

За допомогою таблиці на конкретних прикладах (галоквадратум і кишкова паличка) порівняйте архей та бактерій. Сформулюйте висновок про причини подібності та відмінностей