Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
РАЗДЕЛ II. МНОГООБРАЗИЕ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ. 9. Вирусы, бактерии, грибы, лишайники.

ВСЕ РАЗДЕЛЫ СПРАВОЧНИКА

РАЗДЕЛ II. МНОГООБРАЗИЕ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

В настоящее время на Земле описано более 2,5 млн видов живых организмов. Однако реальное число видов на Земле в несколько раз больше, так как многие виды микроорганизмов, насекомых и др. не учтены. Кроме того, считается, что современный видовой состав — это лишь около 5 % от видового разнообразия жизни за период её существования на Земле.

Для упорядочения такого многообразия живых организмов служат систематика, классификация и таксономия.

Систематика — раздел биологии, занимающийся описанием, обозначением и классификацией существующих и вымерших организмов по таксонам.

Классификация — распределение всего множества живых организмов по определённой системе иерархически соподчинённых групп — таксонов.

Таксономия — раздел систематики, разрабатывающий теоретические основы классификации. Таксон — искусственно выделенная человеком группа организмов, связанных той или иной степенью родства, и в то же время достаточно обособленная, чтобы ей можно было присвоить определённую таксономическую категорию того или иного ранга.

В современной классификации существует следующая иерархия таксонов:

• царство;
• отдел (тип в систематике животных);
• класс;
• порядок (отряд в систематике животных);
• семейство;
• род;
• вид.

Кроме того, выделяют промежуточные таксоны: над- и подцарства, над- и подотделы, над- и подклассы и т.д.

Таблица 9

9. ВИРУСЫ, БАКТЕРИИ, ГРИБЫ, ЛИШАЙНИКИ

9.1. ЦАРСТВО ВИРУСЫ

Вирусы были открыты в 1892 г. русским биологом Д. И. Ивановским, ставшим основоположником вирусологии. Они являются неклеточной формой жизни и занимают пограничное положение между неживой и живой материей (табл. 9.1). Вирусы — внутриклеточные паразиты, которые могут проявлять свойства живых организмов, только попав внутрь клетки.

Таблица 9.1. Отличия вирусов от неживой природы и клеточных организмов

Вирусы существуют в двух формах: покоящейся (внеклеточной), когда их свойства как живых систем не проявляются, и внутриклеточной, когда осуществляется размножение вирусов.

Простые вирусы (например, вирус табачной мозаики) состоят из молекулы нуклеиновой кислоты и белковой оболочки — капсида (рис. 9.1). Некоторые более сложные вирусы (гриппа, герпеса и др.) помимо белков капсида и нуклеиновой кислоты могут содержать липопротеиновую мембрану, углеводы и ряд ферментов. Белки защищают нуклеиновую кислоту и обусловливают ферментативные и антигенные свойства вирусов. Форма капсида может быть палочковидной, нитевидной, сферической, и др.

Рис. 9.1. Строение вирусов: а — вирус табачной мозаики; б — аденовирус (вызывает респираторные заболевания человека); в — бактериофаг: 1 — молекула РНК; 2 — молекулы белка; 3 — головка с ДНК; 4 — хвостовые нити

В зависимости от присутствующей в вирусе нуклеиновой кислоты различают РНК-содержащие и ДНК-содержащие вирусы. Нуклеиновая кислота содержит генетическую информацию, обычно о строении белков капсида. Она может быть линейная или кольцевидная, в виде одно- или двуцепочечной ДНК, одно- или двуцепочечной РНК (табл. 9.2).

Таблица 9.2. Разнообразие вирусов

При проникновении вируса внутрь клетки специальные белки вирусной частицы связываются с белками-рецепторами клеточной оболочки. В животную клетку вирус может проникать при процессах пино- и фагоцитоза, в растительную клетку — при различных повреждениях клеточной стенки. Бактериофаги (вирусы, паразитирующие на бактериях), как правило, не попадают внутрь клетки, так как этому препятствуют толстые клеточные стенки бактерий. Внутрь клетки проникает только нуклеиновая кислота вируса.

Вирус подавляет существующие в клетке процессы транскрипции и трансляции. Он использует их для синтеза собственных нуклеиновой кислоты и белка, из которых собираются новые вирусы. После этого клеточные оболочки разрушаются и новообразованные вирусы покидают клетку, которая при этом погибает (рис. 9.2).

Полагают, что происхождение вирусов связано с эволюцией каких-то клеточных форм, которые в ходе приспособления к паразитическому образу жизни вторично утратили клеточное строение.

Вирусы способны поражать различные живые организмы. Первым открытым вирусом был вирус табачной мозаики, поражающий растения. Вирусную природу имеют такие заболевания животных и человека, как натуральная оспа, бешенство, энцефалиты, лихорадки, инфекционные гепатиты, грипп, корь, бородавки, многие злокачественные опухоли, СПИД и др. Кроме того, вирусы способны вызывать генные мутации.

Вирус, вызывающий заболевание СПИДом (синдром приобретённого иммунодефицита), поражает клетки крови, обеспечивающие иммунитет организма. В результате больной СПИДом может погибнуть от любой инфекции. Вирусы СПИДа имеют возможность проникнуть в организм человека во время половых сношений, во время инъекций или операций при несоблюдении условий стерилизации. Профилактика СПИДа заключается в избегании случайных половых связей, использовании презервативов, применении одноразовых шприцев.

Рис. 9.2. Схема цикла размножения бактериофага: 1 — фаги окружили бактерию; 2 — вирион фага прикрепляется к клетке; 3 — в клетку впрыскивается вирусная ДНК; 4 — капсид фага остаётся снаружи бактерии; 5 — синтезируются новые молекулы ДНК; 6 — образуются белковые оболочки фагов; 7 — происходит сбор новых вирионов; 8 — бактерия разрушается (лизируется), и вирионы фага выходят наружу.

9.2. БАКТЕРИИ

  Строение и жизнедеятельность бактерий.

Прокариотические клетки (рис. 3.1) не имеют ядра, область расположения ДНК в цитоплазме называется нуклеоидом, единственная молекула ДНК замкнута в кольцо и не связана с белками, клетки меньше эукариотических, в состав клеточной стенки входит гликопептид — муреин, поверх клеточной стенки располагается слизистый слой, выполняющий защитную функцию, отсутствуют мембранные органоиды (хлоропласты, митохондрии, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи), их функции выполняют впячивания плазматической мембраны (мезосомы), рибосомы мелкие, микротрубочки отсутствуют, поэтому цитоплазма неподвижна, нет центриолей и веретена деления, реснички и жгутики имеют особую структуру. Деление клеток осуществляется путём перетяжки (митоза и мейоза нет). Этому предшествует репликация ДНК, затем две копии расходятся, увлекаемые растущей клеточной мембраной. Различные классификации бактерий представлены в таблицах 9.3-9.6.

Таблица 9.3. Классификация бактерий по строению

Таблица 9.4. Классификация бактерий по форме клеток

Таблица 9.5. Классификация бактерий по отношению к кислороду

Таблица 9.6. Классификация бактерий по типам питания

Многие бактерии способны к самостоятельному движению за счёт жгутиков или благодаря сокращению клеток.

Бактерии преимущественно одноклеточны, за исключением некоторых цианобактерий и актиномицетов. Некоторые способны образовывать колонии, но клетки в них существуют независимо друг от друга.

В неблагоприятных условиях некоторые бактерии способны образовывать споры за счёт формирования плотной оболочки вокруг молекулы ДНК с участком цитоплазмы. Споры бактерий служат не для размножения, как у растений и грибов, а для защиты организма от воздействия неблагоприятных условий (засухи, нагревания и др.).

  Размножение бактерий.

Бактерии размножаются бесполым путём — делением клетки (у прокариот митоза и мейоза нет) при помощи перетяжек или перегородок, реже почкованием или шизогонией (рис. 9.3). Этим процессам предшествует удвоение кольцевой молекулы ДНК.

Рис. 9.3. Способы деления прокариотической клетки: а — деление путём перетяжки, б — деление путём образования поперечной перегородки, в — почкование, г — множественное деление (шизогония), 1 — клеточная стенка, 2 — цитоплазматическая мембрана, 3 — мембранная структура, 4 — нуклеоид, 5 — дополнительный фибриллярный слой клеточной стенки

Кроме того, для бактерий характерен половой процесс — конъюгация. При конъюгации по специальному каналу, образующемуся между двумя клетками, фрагмент ДНК одной клетки передаётся другой клетке, то есть изменяется наследственная информация, содержащаяся в ДНК обеих клеток. Поскольку количество бактерий при этом не увеличивается, для корректности используют понятие «половой процесс», но не «половое размножение».

  Роль бактерий в природе и значение для человека.

Благодаря очень разнообразному метаболизму бактерии могут существовать в самых различных условиях среды: в воде, воздухе, почве, живых организмах. Велика роль бактерий в образовании нефти, каменного угля, торфа, природного газа, в почвообразовании, в круговоротах азота, фосфора, серы и других элементов в природе. Сапротрофные бактерии участвуют в разложении органических останков растений и животных и в их минерализации до СО₂, Н₂О, H₂S, NH₃ и других неорганических веществ. Вместе с грибами они являются редуцентами. Клубеньковые бактерии (азотфиксирующие) образуют симбиоз с бобовыми растениями и участвуют в фиксации атмосферного азота в минеральные соединения, доступные растениям. Сами растения такой способностью не обладают.

Человек использует бактерии в микробиологическом синтезе, в очистных сооружениях, для получения ряда лекарств (стрептомицин), в быту и пищевой промышленности (получение кисломолочных продуктов, виноделие).

Однако бактерии приносят не только пользу, но и вред. Бактерии-паразиты разрушают клетки хозяина или выделяют токсические вещества. Они являются возбудителями опасных инфекционных заболеваний, таких как чума, холера, дифтерия, дизентерия, туберкулёз и др. Для борьбы с ними проводят вакцинации населения, дезинфекцию предметов, стерилизацию или пастеризацию воды и продуктов питания.

9.3. ЦАРСТВО ГРИБЫ

  Общая характеристика грибов.

Грибы выделяют в особое царство (табл. 9.7), насчитывающее около 100 тыс. видов.

Таблица 9.7. Отличия грибов от растений и животных

Строение грибов разнообразно — от одноклеточных форм до сложноустроенных шляпочных форм (рис. 9.4).

Рис. 9.4. Строение грибов: А — мукор; Б — пеницилл; В — дрожжи; Г — шляпочный гриб; 1 — мицелий; 2 — спорангии; 3 — почкующаяся клетка дрожжей; 4 — ножка плодового тела; 5 — шляпка плодового тела

Тело гриба — грибница (или мицелий) — система тонких ветвящихся нитей (гиф). Клетки грибов покрыты клеточной стенкой, в состав которой входит хитин. Грибы делятся на низшие и высшие (табл. 9.8).

Таблица 9.8. Классификация грибов по строению

Грибы являются гетеротрофами. Пищеварение у них наружное — они выделяют гидролитические ферменты, расщепляющие сложные органические вещества, и всасывают продукты гидролиза всей поверхностью тела.

  Размножение грибов.

Большинство грибов способно размножаться как половым, так и бесполым путём. Бесполое размножение осуществляется почкованием, фрагментацией или образованием спор. Споры образуются внутри спорангиев или на концах гиф. При половом размножении происходит слияние мужских и женских гамет. Некоторые грибы большую часть жизненного цикла проводят в гаплоидной фазе (гаплобионты) (мейоз следует сразу после образования зиготы), другие же, наоборот, диплоидны (диплобионты), а редукционное деление предшествует образованию гамет.

  Многообразие грибов.

Шляпочные грибы состоят из грибницы и плодового тела, которое, в свою очередь, образовано пеньком и шляпкой. Шляпка и пенёк состоят из плотно прилегающих друг к другу нитей грибницы. Нижняя сторона шляпки состоит либо из трубок (трубчатые грибы — белый гриб, подосиновик, подберёзовик), либо из пластинок (пластинчатые грибы — рыжик, лисичка, груздь).

Шляпочные грибы бывают съедобными и ядовитыми. Съедобные грибы: белый гриб, подосиновик, подберёзовик, рыжик, лисичка, груздь и др. Ядовитые грибы: мухомор, бледная поганка, ложный опёнок, ложная лисичка и др.

При сборе грибов плодовое тело съедобных грибов следует срезать ножом, чтобы не повредить грибницу.

Употребление в пищу ядовитых грибов приводит к отравлениям, иногда со смертельным исходом. При сборе грибов надо быть очень внимательным. Старые съедобные грибы тоже могут быть ядовитыми.

Плесневые грибы имеют маленькие размеры, большую скорость размножения, они неприхотливы к пище и среде обитания. Широко распространён плесневый гриб мукор (или белая плесень). Это одноклеточный гриб, который размножается спорами. Он образует пушистые плесневые налёты на хлебе, овощах, варенье. Через некоторое время налёт чернеет — это образуются споры.

Многие плесневые грибы наносят большой вред народному хозяйству: портят продукты питания, разрушают лесоматериалы и ткани, вызывают заболевания растений, животных и человека.

Другим представителем плесневых грибов является пеницилл. Это многоклеточный гриб, который размножается спорами. Он образует зелёную плесень на пищевых продуктах. Пеницилл используют для получения пенициллина. Это первый открытый в медицине антибиотик. Пенициллин широко применяют как противовоспалительное средство для подавления жизнедеятельности болезнетворных бактерий.

Дрожжи — одноклеточные грибы, имеют сферическую форму, размножаются почкованием. Они поселяются в средах, богатых сахаром, и сбраживают его в спирт и углекислый газ. Эту способность дрожжей используют в хлебопечении, производстве спирта, виноделии, кондитерской промышленности.

  Симбиоз грибов с растениями.

Грибы часто способны вступать в симбиотические отношения с другими организмами. Симбиоз гриба с водорослью — лишайник. Симбиоз гриба с корнями растений — микориза («грибокорень»). Такой союз выгоден обоим партнёрам: гриб получает готовые органические вещества из растения, а растение более эффективно поглощает питательные вещества из почвы.

  Значение грибов.

Грибы-паразиты вызывают такие заболевания растений, как головня, спорынья, ржавчина, мучнистая роса. Размножающиеся спорами грибы распространяются очень быстро и наносят большой ущерб сельскому хозяйству. Для лесного хозяйства вреден гриб трутовик, вызывающий повреждения и гибель деревьев. Ряд грибов-паразитов вызывает заболевания человека (микозы, стригущий лишай, парша).

Грибы-сапрофиты играют важную роль в круговороте веществ в природе, минерализуя органические остатки отмерших растений и животных. Вместе со многими бактериями они являются редуцентами.

9.4. ЛИШАЙНИКИ

Строение лишайников. Лишайники насчитывают более 20 тыс. видов. Это симбиотические организмы, образованные грибом и водорослью (рис. 9.5). При этом лишайники представляют собой морфологически и физиологически целостный организм. Тело лишайника состоит из переплетённых гиф гриба, между которыми располагаются водоросли (зелёные или сине-зелёные). Водоросли осуществляют синтез органических веществ, а грибы поглощают воду и минеральные соли. В зависимости от строения тела (слоевища) различают три группы лишайников (табл. 9.9). Рост лишайников осуществляется крайне медленно — всего по несколько миллиметров в год.

Рис. 9.5. Строение лишайника: А — общий вид кустистого лишайника; Б — разрез через слоевище; 1 — клетки зелёной водоросли; 2 — гифы гриба

Таблица 9.9. Классификация лишайников по строению

Размножение лишайников осуществляется либо половым путём (за счёт грибного компонента), либо бесполым (образование спор или отламывание кусочков слоевища).

Значение лишайников. Благодаря своей двойственной природе лишайники очень выносливы. Это объясняется возможностью как автотрофного, так и гетеротрофного питания, а также способностью впадать в состояние анабиоза, при котором организм сильно обезвоживается. В таком состоянии лишайники могут переносить действие различных неблагоприятных факторов среды (сильный перегрев или переохлаждение, практически полное отсутствие влаги т. п.).

Биологические особенности позволяют лишайникам заселять самые неблагоприятные местообитания. Они часто являются пионерами заселения того или иного участка суши, разрушают горные породы и формируют первичный почвенный слой, который затем осваивают другие организмы.

В то же время лишайники очень чувствительны к загрязнению среды различными химическими веществами, что позволяет использовать их в качестве биоиндикаторов состояния окружающей среды (лихеноиндикация).

Лишайники используют для получения лекарственных препаратов, лакмуса, дубильных и красящих веществ. Ягель (олений мох) является основным кормом для северных оленей. Некоторые народности употребляют лишайники в пищу. Поскольку рост лишайников очень медленный, необходимы меры по их охране: регулирование выпаса оленей, упорядоченное передвижение автотранспорта и др.

ВСЕ РАЗДЕЛЫ СПРАВОЧНИКА

Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
9. Вирусы, бактерии, грибы, лишайники