Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Биология->Реферат
Пространство и время как всеобщие и необходимые формы бытия материи являются фундаментальными категориями в современной физике и других науках. Физиче...полностью>>
Биология->Реферат
С изменением уровня познания мира по мере совершенствования науки меняются и представления о его строении. Эти представления отличаются от научных тео...полностью>>
Биология->Реферат
В классической науке статистические законы не призна­вали подлинными законами, так как ученые в прошлом пред­полагали, что за ними должны стоять такие...полностью>>
Биология->Реферат
Рефлекс можно определить как закономерную целостную стереотипную реакцию организма на изменения внешней среды или внутреннего состояния, которая осуще...полностью>>

Главная > Контрольная работа >Биология

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Систематика прокаріот. Характеристика основних груп мікроорганізмів

Систематика (таксономія) — наука про різноманіття й взаємозв'язки між організмами. Одна із завдань систематики — розподіл (класифікація) безлічі організмів по групах (таксонам)'. Але перш ніж здійснювати таке рас прерозподіл, необхідно досить повно охарактеризувати об'єкти й на підставі відібраної інформації ідентифікувати їх. Останнє може привести до виявлення організмів з невідомими або відомими ознаками й відповідно приміщенню їх у новий таксон на певному рівні або ж віднесенню до відомих таксонів.

Для характеристики організмів використовують різноманітні ознаки: морфологічні, цитологічні, культуральні, фізіологічні, біохімічні, імунологічні й ін. Якщо обсяг інформації для характеристики об'єктів по суті безмежний, як нескінченний сам процес пізнання природи, то для цілей ідентифікації може бути використаний обмежений обсяг інформації, достатній для поділу організмів по таксономічних групах.

Спеціальний розділ таксономії — номенклатура — має справу із правидими присвоєння найменувань описаним об'єктам. У систематику бактерій для найменування об'єкта використовують біноміальну номенклатуру К.Лінея (1707—1778), згідно з якою біологічному виду привласнюють назва, що полягає із двох слів: перше визначає приналежність організму до певного роду, друге — виду. Назви бактеріям привласнюють відповідно до правил Міжнародного кодексу номенклатури бактерій.

Основною таксономічною категорією є вид. По сучасних уявленнях, вид — це група близьких між собою організмів, що мають загальний корінь походження й на даному етапі еволюції, що характеризуються певними морфологічними, біохімічними й фізіологічними ознаками, відособлених добором від інших видів і пристосованих до певного середовища проживання.

Важливою ознакою, що визначають приналежність організмів до одному виду, є їхня здатність схрещуватися й давати життєздатне потомство. Однак у прокаріот розмноження статевим шляхом відсутнє, тому даний ознака для визначення видової приналежності до них не застосуємо. Віднесення прокаріотних організмів до одному або різним видам здійснюється у великому ступені емпіричним шляхом на основі аналізу багатьох ознак, при цьому генетична інформація, що втримується в нехромосомних генетичних елементах, для визначення видової приналежності не використовується.

Види поєднують у таксони більш високого порядку — роди, роди — у сімейства, далі випливають порядки, класи, відділи, царства. Для вищих таксономічних категорій поки немає задовільного визначення.

У мікробіології вживаються такі терміни, як «штам» і «клон». Під штамом розуміють бактеріальні культури одного виду, виділені, наприклад, з різних місць проживання. Відмінності між штамами не виходять за межі виду. Клон — ще більш вузьке поняття, це культура, виділена з однієї клітини.

Існують 2 типу систематики біологічних об'єктів: філогенетична, або природня, в основі якої лежить установлення родинних (генетичних, еволюційних) зв'язків між організмами, і практична, або штучна, ціль якої — виявлення ступеня подібності між організмами для швидкої їхньої ідентифікації й установлення приналежності до певних таксонів. Якщо існуюча систематика вищих організмів відбиває в певній мері еволюційні зв'язки між ними, тобто ознаки, використовувані для виявлення ступеня подібності, відбивають і ступінь споріднення між цими організмами, то спроба створення на цій же основі систематики прокаріот не була успішною.

Проблеми систематики прокаріот

В XX ст. проблема систематики бактерій стала настійною у зв'язку з, що стрімко збільшувалися як ушир (опис нових видів), так і вглиб (більш детальне різнобічне вивчення вже описаних видів) обсягом знань про ці організми.

Хронологічно першими були спроби використовувати накопичені відомості про фенотипових ознаках бактерій для побудови традиційної системи у вигляді якогось «генеалогічного древа». В основу створення системи був покладений і традиційний принцип. Усі використовувані ознаки подумки розподіляли по ступеню їх значимості, результатом чого було суб'єктивне (засноване тільки на досвіді й інтуїції дослідника) створення ієрархічної системи ознак. Потім залежно від важливості ознак об'єкти розбивали на таксономічні групи. Тому, у якій послідовності при класифікації враховуються ознаки, залежить шлях, по якім здійснюють поділ мікроорганізмів і в остаточному підсумку отримані таксономічні групи. Легко бачити, що структура ієрархічної системи визначається порядком, у якім розташовуються ознаки, а останній вибирається довільно.

Спочатку основна увага приділяли морфологічним ознакам бактерій. Так, в 1872 г. Ф.Кін (1828—1898) розділив бактерії на групи по морфологічних ознаках: коки, короткі палички, подовжені палички, спіралі. Однак незабаром стало ясно, що морфологічні ознаки недостатні для задовільного поділу бактерій по таксономічних групам. Для цієї мети стали залучати фізіологічні ознаки. В 1909 р. С. Орлайенсен зробив спробу класифікувати бактерії на основі відомих на той час фізіологічних ознак.

Важливим кроком у розвитку систематики прокаріот з'явилося використання ознак, що дають інформацію про хімічну будову клітини: склад підстав ДНК, ДНК-ДНК- і ДНК— РНК-гомології, амінокислотна послідовність білків, будова рибосом, компонентів клітинної стінки і т.д.

Перші запропоновані схеми класифікації бактерій були вкрай суб'єктивні. Це привело групу систематиків бактерій до використання іншого підходу для визначення ступеня подібності між прокаріотами — нумеричної систематики. В основі її лежать ідеї, сформульовані в середині XVIII в. французьким ботаніком М.Адансоном (1727—1806): усі ознаки об'єкта вважаються рівноцінними; при описі досліджуваного об'єкта використовується максимальна кількість ознак, які можуть бути вивчені й визначені; ступінь подібності встановлюється на підставі кількості співпадаючих ознак і виражається у вигляді коефіцієнта подібності. Останній для двох порівнюваних штамів одержують шляхом визначення відносини числа однакових ознак до загального числа вивчених ознак. Значення коефіцієнта подібності змінюється в діапазоні від 1 (повна ідентичність) до 0 (розбіжність по жодному вивченій ознаці).

Класифікація, побудована на принципах М.Адансона, — трудомісткий процес, тому свій розвиток і практичний застосування вона одержала лише останнім часом у зв'язку з успіхами в області обчислювальної техніки. Переваги її складаються у формальнім усуненні елемента суб'єктивності, оскільки всі ознаки об'єкта ухвалюються рівноцінними. Однак очевидні і її слабкі сторони. Як правило, для оцінки подібності прокаріот використовують порядку 100 ознак, що становить приблизно 10% від кількості ознак, що визначають бактеріальний фенотип. Отже, ураховується тільки незначна частина ознак класифікуємого об'єкта.

Крім того, оскільки обсяг інформації постійно зростає, значення коефіцієнта подібності може мінятися убік збільшення ( при виявленні нових однакових ознак) або зменшення ( при збільшенні числа незбіжних ознак). Нумерична таксономія може бути корисна при оцінці ступеня подібності між таксонами невисокого рангу (види, роди), але прямого відношення до створення філогенетичної системи прокаріот не має.

Найбільше повно завдання швидкої ідентифікації прокаріотних організмів вирішується за допомогою Визначника бактерій Бергі, що випускається періодично Суспільством американських бактеріологів із залученням великих фахівців в області вивчення тих або інших груп бактерій. Перше видання Визначника було випущено в 1923 р. групою американських бактеріологів під керівництвом Д.Х.Бергі (1860—1937); дев'яте видання в 4 томах вийшло в 1984—1989 рр.

У дев'ятім виданні Визначника бактерій Бергі всі виявлені організми, віднесені в царство Prokaryotae, розділені на 33 групи. Ознаки, по яких здійснюється поділ на групи, як правило, належать до категорії легко обумовлених і винесені в назви груп, наприклад: грамнегативні аеробні палички й коки (група 4), анаеробні грамнегативні коки (група 8), грампозитивні палички й коки, що утворюють ендоспори (група 13) бактерії, що сковзають, утворюють плодові тіла (група 24). Основна ідея класифікації «по Бергі» — легкість ідентифікації бактерій. Для здійснення цього використовують сукупність ознак: морфологічних (форма тіла; наявність або відсутність джгутиків; капсули; здатність до спороутворення; особливості внутрішньоклітинної будови; фарбування по Граму), культуральних (ознаки, що виявляються при культивуванні в лабораторії чистої культури), фізіолого-біохімічних (способи одержання енергії; потреби в живильних речовинах; відношення до факторів зовнішнього середовища; нуклеотидний склад і послідовність нуклеотидів у молекулі ДНК; наявність і характер мінорних підстав у ДНК; нуклеотидній склад рибосомальної РНК; послідовність амінокислот у ферментних білках з аналогічними функціями).

Для дев'ятого видання Визначника бактерій Бергі характерна відмова від побудови класичної ієрархічної системи класифікації. Вона замінена списком згаданих вище груп і збереглася тільки фрагментами. Коротка характеристика цих груп дана в наступному розділі. Цінність Визначника в тому, що він являє собою найбільш повне зведення відомих бактеріальних форм і найсучасніший посібник для ідентифікації бактерій.

У цьому ж керівництві запропонована схема поділу царства Prokaryotae на вищі таксони (відділи, класи). В основу поділу на відділи покладена будова клітинної стінки. Представлена у Визначнику бактерій Бергі система класифікації є строго ідентифікаційною й не вирішує завдання виявлення еволюційних зв'язків між прокаріотами. У той же час кінцевою метою є побудова такої системи, в основі якої лежали б родинні зв'язки між прокаріотними організмами. Перша спроба в цьому напрямку належить С. Орлайенсену, що запропонував філогенетичну систему бактерій, засновану на фізіологічних ознаках.

С. Орлайенсен виходив при цьому із припущення, що, оскільки на первісній Землі була відсутнє органічна речовина, перші бактерії повинні були бути автотрофами. У якості самих примітивних бактерій він розглядав аеробні бактерії, що окиснюють метан. Пізніше такі спроби вживали найбільшими мікробіологами А. Клюйвером, К. ван Нілем, Р. Стейнером.

Важливий крок на шляху створення природної систематики прокаріот пов'язаний з успіхами молекулярної біології. В 60-х рр. XX в. було встановлено, що всі властивості організму визначаються унікальними хімічними молекулами — ДНК, тому бактерії можуть бути класифіковані шляхом порівняння їх геномів. За такою ознакою, як генетичний матеріал, виявилося можливим на підставі виявлення ступені подібності робити висновки про ступені споріднення між організмами. Спочатку для таксономічних цілей порівнювали молярний зміст суми гуаніну й цитозина (ГЦ) у відсотках від загальної кількості підстав ДНК у різних об'єктів. Цей показник у прокаріот коливається від 25 до 75 %. Однак ГЦ-показник дає можливість тільки для грубого порівняння геномів. Якщо організми мають однаковий нуклеотидний склад ДНК, можливо й подібність і відмінність між ними, оскільки генетичне кодування засноване не тільки на певному змісті підстав в одиниці кодування (триплеті), але й на їхньому взаємнім розташуванні.

Більш тонкий метод оцінки генетичної подібності організмів — порівняння нуклеотидних послідовностей ДНК із різних джерел методом ДНК-ДНК-гібридизації. Метод найбільш корисний для класифікації на рівні виду, тобто у випадку високого ступеня гомології, і мало інформативний для класифікації об'єктів на рівні високих таксонів. У той же час часта розбіжність висновків, зроблених на підставі фенотипових ознак і ДНК-гібридизації. У цілому значення даних про будову ДНК для систематики прокаріот величезне, тому що дозволяє перейти від установлення ступеня подібності до висновків про ступінь споріднення між організмами.

Крім аналізу молекул ДНК для встановлення ступеня споріднення між прокаріотними організмами розроблені методичні підходи, що дозволяють порівнювати продукти окремих генів, що виконують у клітині однакові функції. Це можуть бути білки (фередоксини, цитохроми й ін.) або рРНК. З використанням останніх у якості філогенетичних маркерів зв'язане велике відкриття, що дозволяє по-новому глянути на систему живого світу.

Вибір рРНК для вирішення проблем еволюційної систематики прокаріот виявився вдалим з ряду причин: ці молекули виявлені у всіх клітинних форм життя, що вказує на їхнє найдавніше походження; їхні функції завжди однакові; первинна структура в цілому характеризується високою консервативністю. Особливістю рРНК є знаходження поза сферою дії добору, тому дані молекули еволюціонують у результаті спонтанних мутацій, що відбуваються з постійною швидкістю, і нагромадження таких мутацій залежить тільки від часу. Таким чином, заходом еволюційної відстані між організмами служить кількість нуклеотидних замін у молекулах порівнюваних рРНК.



Загрузить файл

Похожие страницы:

  1. Структура прокаріотичної клітини

    Контрольная работа >> Биология
    ... тинної стінки прокаріот. Клітинна стінка прокаріот виконує різноманітн ... певного виду, і тому враховуються при систематику прокаріот. Однак накопичуються дані про те ... і молекул білка. Функції ЦПМ прокаріот. ЦПМ прокаріот виконує різноманітні функції, в ...
  2. Систематика класифікація та номенклатура мікроорганізмів

    Реферат >> Астрономия
    СИСТЕМАТИКА, КЛАСИФІКАЦІЯ ТА НОМЕНКЛАТУРА МІКРООРГАНІ ... іляють на 2 великі групи: прокаріоти (доядерні) та евкаріоти (ядерні). Патогенні мікроорган ... ізми зустрічаються се­ред бактерій (прокаріоти), грибів і найпростіших. Згідно ...
  3. Основні завдання класифікації і систематики рослин Загальна організація рослинної клітини

    Реферат >> Астрономия
    ... ів і численні факти, завершив штучну систематику організмів і побудував систему, яку ... називатимуться лише мовою свого народу. Систематика рослин у К. Ліннея багато в ... ів кільцевої молекули ДНК, як і у прокаріотів. Вони мають і власний білоксинтезуючий апарат ...
  4. З історії розвитку мікробіології

    Реферат >> Астрономия
    ... С. Цен­ковський (1822—1887). У праці з систематики мікроорганізмів «Про нижчі водорост ... бріо­нів (А. Г. Сомова), систематики та ідентифікації бактерій ... І УЛЬТРАСТРУКТУРА ПРОКАРІОТІВ ї НІ ,а ,а Для більшості представників мікросвіту ха- Прокаріоти [; рактерною ...
  5. Ботаніка як наука про рослини і їх клітинну будову

    Лекция >> Биология
    ... рослин - цитологія - фізіологія рослин - систематика рослин - екологія рослин - географія рослин ... рослин - цитологія - фізіологія рослин - систематика рослин - екологія рослин - географія рослин ... іляють на еукаріоти (ядерні) і прокаріоти (доядерні). Форма та ...

Хочу больше похожих работ...

Generated in 0.0017728805541992