Роль одноклеточных организмов в природе: Значение и роль одноклеточных организмов

Содержание

Значение и роль одноклеточных организмов

В природе свободноживущие одноклеточные выполняют многообразные роли.

Несмотря на маленькие размеры, простейшие составляют значитель­ную долю общей биомассы нашей планеты и оказывают заметное влияние на окружающую среду. Простейшие, обитающие в морях, океанах, пресных водо­ёмах, почве и паразитирующие в других организмах, играют важную роль в круговороте веществ и потоке энергии. Как и прокариоты, простейшие играют в жизни человека и положи­тельную, и отрицательную роль.

Есть одноклеточные, осу­ществляющие фотосинтез — автотрофы (зелёные водоросли), есть раститель­ноядные — фитотрофы (питаются водорослями), есть хищники и паразиты — гетеротрофы (питаются другими одноклеточными или мелкими многокле­точными), есть и сапротрофы (питаются мёртвым растительным или животным материалом).

У одноклеточных относительно быстро протекают метаболические процессы, поэтому они вносят большой вклад в круговорот веществ в биогео­ценозе, особенно в круговорот углерода.

Кроме того, одноклеточные животные (простейшие), заглатывая и переваривая бактерии (т. е. первичных деструк­торов), ускоряют процесс обновления состава бактериального населения. Растительноядные и хищные организмы тоже выполняют свою функцию в экосистеме, непосредственно участвуя в расщеплении растительного и жи­вотного материала.

Мно­гочисленные виды корненожек, жгутико­носцев, инфузорий являются основными компонента­ми морского и пресноводного планктона. В водоёмах они входят в состав корма самых различ­ных водных обитателей — от мелких (мик­роскопические рачки и мальки рыб) до ог­ромных (гигантская и китовая акулы и ки­ты-полосатики).

Простейшие служат пищей ки­шечнополостным, некоторым червям, мелким рачкам, малькам рыб. Для мно­гих небольших животных и их личиночных стадий простейшие часто являют­ся единственным видом пищи. Поэтому столь важна их роль в водных экоси­стемах.

Простейших используют также как индикатор для определения степе­ни загрязнения водоёмов, так как конкретные их виды обитают в воде при определенной концентрации органических веществ.

В последнее время простейшие широко используются в биотехнологии.

Разводят инфузорий и для кормления мальков ценных пород рыб.

Простейшие на протяжении всей истории жизни на на­шей планете участвуют в геологическом сложении земной коры. Остатки раковинных амёб сформиро­вали огромные меловые залежи.

Живущие в почве и пресных водоёмах простейшие перерабатывают отмершие остатки. Роль простейших в разложе­нии органических веществ в природе огромна, и как редуценты они являются активными участниками биологического круговорота веществ в биосфере. Материал с сайта http://doklad-referat.ru

Некоторые инфузо­рии, равно как и бактерии, обитают в сложном желудке коров, помо­гая им переваривать целлюлозу, содержащуюся в растениях.

Паразитические простейшие, со­ставляющие примерно пятую часть всех современных видов, в природе явля­ются важным фактором естественного отбора, регулирующего численность организмов-хозяев.

Вместе с тем простейшие являются причиной дизентерии, малярии, сонной бо­лезни, паразитируют на рыбах и других животных.

Простейшие распространены по всему земному шару. Они — микроскопи­чески малые организмы, но их чрезвычайно много, поэтому суммарная масса простейших на Земле достаточно велика. К тому же в благоприятных условиях они очень быстро увеличивают свою численность.

На этой странице материал по темам:
  • Объяснить роль одноклеточных организмов в природе и в жизни человека

  • Поведение. наблюдение за жизнедеятельностью одноклеточных организмов

  • Роль одноклеточных организмов в жизни человека

  • Роль одноклітинних організмів у природі презентація

  • Роль в природе и жизни человека одноклеточных водорослей

Вопросы по этому материалу:
  • Какова роль одноклеточных организмов в жизни человека и в природе?

Роль одноклеточных в природе и в жизни человека | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, конспект, сочинение, ГДЗ, тест, книга

Тема: Микробиология

Большая численность и широкое распространение ха­рактеризуют одноклеточных как животных, играющих зна­чительную роль в природе. Свободноживущие простейшие занимают важное место в круговороте веществ в биосфере. Водные простейшие составляют основную часть планкто­на, используются в пищу более крупными животными. Многие, питаясь взвешенными органическими частичками и бактериями, играют существенную роль в биологической очистке вод. Простейшие участвуют в процессах почвооб­разования. Морские саркодовые сыграли весьма важную роль в образовании осадочных пород: многие известняки состоят в значительной мере из раковин фораминифер. Из скелетов лучевиков на дне океана образуется радиоляриевый ил, из которого со временем формируются кремнезем­ные горные породы. Отдельные виды ископаемых фора­минифер свойственны геологическим эрам и периодам, что помогает определять возраст отложений и принадлеж­ность данного слоя к той или иной геологической системе. Таким образом, остатки фораминифер служат руководя­щими ископаемыми при определении возраста осадочных пород. Геологи широко используют это при поисках по­лезных ископаемых.

Материал с сайта //iEssay.ru

Большое значение имеет группа простейших, являю­щихся паразитами человека. Около 30 видов вызывают опасные протозойные заболевания. Так, дизентерийная амеба, обитающая в толстом кишечнике человека, вызыва­ет тяжелое заболевание — амебиаз, симптомы которого по­хожи на дизентерию. Источником заражения служит боль­ной человек, выделяющий во внешнюю среду огромное количество цист. Заражение водоисточников, пищевых продуктов, овощей, фруктов способствует распростране­нию амебной дизентерии. В кишечнике человека могут по­селяться другие простейшие: жгутиконосцы — лямблии, инфузория балантидий. Тяжелые заболевания вызывают некоторые виды споровиков. Например, малярийные плазмодии, находясь в крови человека, разрушают эритро­циты. Известно 4 вида малярийных плазмодиев, вызываю­щих разные формы малярии. Характерной особенностью этого заболевания являются регулярно повторяющиеся приступы изнуряющей лихорадки с возрастающей темпе­ратурой. Часто заболевание заканчивается смертью челове­ка.

Переносчиком возбудителя малярии является малярий­ный комар, в организме которого плазмодии проходят часть своего жизненного цикла. В настоящее время очаги малярии сохраняются в некоторых тропических регионах —  в Южной Азии, Южной Америке, Африке. К тяжелым протозойным заболеваниям человека относятся сонная бо­лезнь, возбудителями которой являются жгутиконосцы — трипаносомы, и разные формы лейшманиозов, вызывае­мые другими жгутиковыми — лейшманиями.

На этой странице материал по темам:
  • значение одноклеточных в природе и для человека
  • роль малярийного плазмодия в природе и жизни человека
  • реферат на тему роль одноклеточных в жизни человека

Подцарство Одноклеточные организмы. Роль одноклеточных в экосистемах.

Дата

 

 

Завуч по УР    

Класс

____________З. И.Яндиева

Подцарство Одноклеточные организмы. Роль одноклеточных в экосистемах.

Цель: изучить общие признаки простейших; роль простейших в экосистемах; характерные признаки подцарства Одноклеточные, типов Споровики, Саркожгутиконосцы

Задачи:

— формировать знания учащихся   о многообразии животного мира, обобщить, систематизировать знания об одноклеточных животных; простейших в экосистемах, образовании известняка, мела, песчаника; изучить особенности строения , разнообразия типов Споровики, Саркожгтиконосцы.

— закрепить знания о внутреннем строении представителей типа Саркодовые и Жгутиконосцы, Инфузории;  уметь сравнивать процессы жизнедеятельности представителей данных типов;

— закрепить знания о положении представителей данных типов в системе органического мира и их значение в природе и жизни человека.

— воспитание бережного отношения к живым организмам.

Ключевые слова и понятия: одноклеточные или простейшие, циста, саркожгутиконосцы, саркодовые, ложноножки, радиолярии, солнечники, фораминиферы, жгутиконосцы.

Ход урока

I. Орг. момент. /сообщение темы урока, задач/

II. Проверка знаний учащихся.

Ответить на вопросы:

— Что такое систематика?

— Что такое классификация?

— Какие особенности животных взяты за основу классификации?

— На какие группы делятся животные?

— Почему животные объединяются в группу хордовых?

— Какую номенклатуру предложил Карл Линей?

— Что такое бинарная номенклатура?

— Как проходила эволюция животных?

III. Объяснение новой темы:

Наступило время путешествия в страну «Простейшие», в страну, которая по размерам не больше капли прудовой воды. Путешествуя по этой стране, мы должны проверить и расширить знания об одноклеточных животных: об их строении, поведении, месте в системе органического мира и значении в природе и жизни человека. Итак, не задерживаясь – в путь!

➣ Сколько простейших известно в природе? (70 тысяч видов)

➣ Почему животные этой группы получили название одноклеточные или простейшие?  (они просто устроены, их тело состоит из одной клетки).

➣ Правильно, но несмотря на простоту строения, это настоящие живые организмы. А как вы считаете? (да, они способны передвигаться, питаться, размножаться, дышать, для них характерен обмен веществ и энергии, они живут независимо и умирают)

➣ Антони Ван Левенгук вначале всех Простейших назвал «инфузориями» и отнес к одной группе животных. В настоящее время выделяют целых семь самостоятельных типов одноклеточных. Почему?  (потому что все они имеют различия в строении тела)

Мы ознакомимся с простейшими:

❖ Саркомастигофорами — (амебы, раковинная амеба, радиолярия, фораминифире) —  клетки не имеют плотной оболочки, поэтому у них нет постоянной формы, у некоторых имеются внешние раковины, или минеральный скелет;

❖ Ресничные – ( инфузория туфелька, инфузория трубач, балантидий сувойка, опалина) — снаружи тело покрыто плотной оболочкой, передвигаются с помощью ресничек, имеют два ядра, клеточный рот, глотку

❖ Споровики – (малярийный паразит, кокцидии – поселяются в клетках кишечника и желудка кроликов, кур и др. животных, заболевшие животные отказываются от питания и погибают) – паразитические , паразитируют в клетках и тканях и органах животных и человека, у них нет органов захвата пищи и передвижения

➣ Чем похожи и чем различаются Простейшие разных групп?

Ученые 17-18 веков Простейших представляли по-разному. Среди мыслителей того времени находились такие, которые говорили, что сам Бог, скрыв Простейших от невооруженного взгляда, выразил свое нежелание того, чтобы человек изучал их. Даже Карл Линней назвал мир Простейших «невидимым миром» и в своей книге «Система природы» описал его как один единственный род, характерно названный «хаос инфузориум». Одни ученые считали, что Простейшие устроены так же совершенно, как высшие животные и растения и отличаются от них всего лишь размерами. Другие – что Простейшие всего-навсего комочки «живой слизи», не имеющие никакого внутреннего строения. Сегодня уже не спорят по этому поводу, знают наверняка, что зачастую простейшие устроены сложнее, чем отдельная клетка многоклеточного организма, но проще, чем одноклеточный организм в целом.

Запись в тетрадь:

Органоиды — постоянные клеточные структуры, выполняющие определённые функции в клетках одноклеточных и многоклеточных организмов. К ним отно-сятся: пластиды, митохондрии, рибосомы и др.

Среда обитания — все условия живой и неживой природы, образующие устойчивую систему, в которой существует организм. Среда обитания прямо или косвенно влияет на развитие, рост, размножение организма и целой популяции. Выделяют наземно-воздушную, водную, почвенную, организменную среды.

Ложноножки (псевдоподии) — органоиды движения, образующиеся благодаря выростам цитоплазмы. У простейших животных образуются в разных частях клетки, служат для захвата пищи, передвижения.

Циста (греч. kystis — пузырь) — временная форма существования многих одноклеточных организмов, характеризующаяся наличием защитной оболочки, которая также называется цистой.

«Особенности органоидов простейших»

Значение одноклеточных животных  Положительное

Компонент биоценоза в цепи питания, морские корненожки имеют известковую раковину — образуют осадочные горные породы— мел, известняк; по некоторым видам корненожек судят о существовании нефти

Компонент биоценоза в цепи питания; имеет познавательное значение для изучения общих предков растений и животных

Звено в цепи питания

Отрицательное

Дизентерийная амёба вызывает инфекционное заболевание

Вызывает цветение воды в водоёмах; паразитические жгутиковые (лямблии и другие) поселяются в крови, кишечнике животных и человека, вызывая заболевания

Паразитическая инфузория балантидий вызывает заболевания животных и человека

Черты класса саркодовые

Черты класса Жгутиконосцы

Положительное

  • компонент биоценоза в цепи питания,
  • имеет познавательное значение для изучения общих предков растений и животных. нефти.

Отрицательное:

  • вызывает цветение воды в водоёмах;
  • паразитические жгутиковые (лямблии и другие) поселяются в крови, кишечнике животных и человека, вызывая заболевания

Самыми древними из одноклеточных животных ученые считают жгутиковых, способных подобно эвглене зеленой питаться как готовыми органическими веществами (на свету), так и органическими веществами (в темноте). Жгутиковые, имеющие хлоропласты, занимают как бы промежуточное положение между одноклеточными водорослями и одноклеточными животными. Следовательно, эти организмы родственны между собой и произошли от древних жгутиковых.

Ученые считают, что древние жгутиковые жили на Земле 1,5 млрд. лет назад.  Доказательствами происхождения одноклеточных животных от  древних жгутиковых служит наличие таких пресноводных одноклеточных животных, которые имеют одновременно и жгутики и ложные ножки, а также сходство в строении ресничек инфузорий со жгутиками эвглены зеленой, лямблии и др. жгутиковых.

V. Подведение итогов.

Сегодня на уроке вы вспомнили то, что было вам известно и узнали много нового, мы систематизировали эти знания. Теперь вы сможете рассказать своим товарищам, родителям об этих удивительных растениях и о том, что их жизнь во многом зависит от нас.

Домашнее задание- прочитать §   , подготовить доклады по теме « Саркотикожгутиносцы», «Эвглена зелёная», «Распространение одноклеточнх животных», ответить на вопросы


 

Одноклеточные грибы и их роль в природе

Одноклеточные организмы стали известны человеку лишь с появлением увеличительных приборов. Однако на сегодняшний день именно они — основа ценных генетических исследований для накопления теоретического материала по многим вопросам биохимии, молекулярной биологии, генетики. Существуют разные одноклеточные организмы. Грибы — одни из них. Не все, конечно, но довольно значительная часть. В данной статье рассмотрим, какие представители входят в категорию простейших грибов и какими свойствами и особенностями они обладают.

Грибы одноклеточные и многоклеточные: общая характеристика

Из всех пяти царств живой природы грибы — самое необычное. Все дело в том, что определить систематическое положение растения или животного достаточно просто. Бактерии и вирусы совсем иначе устроены, поэтому с ними вообще ошибок быть не может.

И только грибы — это такие сложные организмы, которые долгое время не относились к какому-либо определенному царству. Изначально их считали растениями, просто лишенными хлорофилла. Более поздние исследования показали, что в продуктах распада их содержится мочевина, а клеточная стенка состоит в значительной степени из хитина. При этом пищеварение наружное, а многие ферменты сродни тем, что вырабатываются организмами млекопитающих.

Эти признаки явно говорили о принадлежности грибов к животным. Кроме того, стало известно, что одноклеточные грибы отдела миксомицетов (слизевые) способны двигаться в сторону пищи и света при определенных условиях. Это еще раз доказывает, что у этих организмов и животных был общий предок.

Все это привело к тому, что грибы стали относить к отдельному царству живой природы. Общим признаком для их идентификации стали:

  • наличие одноклеточного многоядерного или многоклеточного мицелия;
  • гифы — тонкие нити, способные переплетаться, формируя грибницу и плодовое тело;
  • гетеротрофный способ питания;
  • хитин в клеточной стенке;
  • мочевина в составе продуктов распада веществ;
  • отсутствие пластид;
  • размножение при помощи спор.

Всего сегодня насчитывают около 250 тысяч видов данных организмов. Значительная их часть — одноклеточные грибы.

Классификация одноклеточных грибов

При таком многообразии возникает необходимость в классификации. Поэтому и были систематизированы все одноклеточные грибы, примеры которых можно привести, если рассмотреть полную классификацию.

Единой ее на сегодняшний день не существует, поэтому у разных авторов они неодинаковы. Так, выделяют 4 основные группы.

  1. Дейтеромицеты — другое название несовершенных грибов. Не имеют полового способа размножения. Представители: склеротиум, ризоктония, многие виды кандиды.
  2. Хитридиомицеты — сложные одноклеточные грибы, мицелий которых представлен длинными ветвящимися структурами, содержащими несколько ядер. Представители: олпидиум, силхитриум, спизелломы, моноблефариды и другие. Большинство ведут водный или полуводный образ жизни, являясь паразитами морских и пресноводных растений, животных.
  3. Зигомицеты — типичные одноклеточные грибы, у некоторых представителей мицелий с несколькими слабыми перегородками. Представители: мукор, трихомицеты, спинеллусы, зоопагалисы и прочие. Среди них есть и почвенные обитатели, и паразиты человека, животных и растений.
  4. Аскомицеты — большинство многоклеточные, но встречаются и одноклеточные грибы. Примеры: дрожжи, сморчки, трюфели, строчки, пармелия и прочие. Свое название получили за особенности строения спор, которые именуются аскоспорами. Часть представителей утрачивает в течение жизни способность к половому размножению и их относят у дейтеромицетам, то есть несовершенным грибам.

Каждый отдел имеет свои особенности и характерные черты, а уж виды тем более очень многообразны. Интересен образ жизни, важно хозяйственное значение. Кроме того, грибы играют важную экологическую роль в природе.

Особенности строения и образа жизни

Прежде чем ответить на вопрос: «Охарактеризуйте роль одноклеточных грибов в природе», следует рассмотреть их особенности строения и образа жизни. Ведь именно от этого и будет зависеть, какое значение они будут иметь для окружающих организмов, в том числе, и для человека.

Итак, особенности строения одноклеточных грибов.

  1. Мицелий либо не развит совсем, либо очень слабый. Может быть многоядерным либо представлен одной клеткой с одним ядром.
  2. Размножение чаще бесполое, хотя для многих характерен и половой процесс.
  3. У водных представителей образуются зооспоры (хитридиомикота), которые свободно передвигаются в воде при помощи жгутиков. У аскомицетов особые органы спороношения сумки, в которых созревают аскоспоры. Их количество не превышает восьми штук.
  4. Некоторые почвенные зигомицеты формируют микоризу с корнями деревьев.
  5. Несовершенные грибы вступают в симбиоз с бактериями, формируя полезный чайный гриб.

Вообще строение практически всех грибов, а также внутренний клеточный состав практически идентичен. И неважно, высший он или несовершенный. Поэтому в основе классификации всегда лежит главный признак — способ размножения.

Особенности образа жизни:

  1. Подавляющее большинство — облигатные или факультативные паразиты.
  2. Многие приспособились к жизни в воде или почве.
  3. Часть представителей выделяет большое количество ферментов в окружающую среду, чтобы подготовить для себя пищу. Даже не имея разветвленного мицелия, некоторые организмы выпускают тонкие ризоиды, которыми и крепятся к субстрату, и захватывают (всасывают) пищу.
  4. Среди зигомицетов есть особые представители — зоопагалисы. Свое название получили за хищный образ жизни. Они захватывают клейкими гифами личинки насекомых, нематод и других простейших и съедают их, переваривая снаружи.
  5. В процессе жизнедеятельности многие представители (особенно, дрожжи) способны вырабатывать ценные лекарственные вещества, ферменты, важные химические соединения.

Выделить общие черты для всех в образе жизни сложно, ведь количество видов слишком велико. Поэтому лучше подробнее остановиться на самых часто встречаемых и важных для человека.

Процесс размножения

Мы уже уточняли, что основной отличительный признак рассматриваемых организмов — это способ воспроизведения потомства. Размножение одноклеточных грибов может осуществляться тремя путями:

  • половым;
  • вегетативным;
  • бесполым.

Рассмотрим все варианты более подробно.

  1. Бесполое размножение подразумевает формирование спор внутри специальных образований спорангиев. Так, например, у хитридиевых это подвижные зооспоры, а у аскомицет — аскоспоры эндогенного происхождения.
  2. Вегетативное для одноклеточных представителей подразумевает почкование. То есть одна клетка отпочковывается и становится самостоятельным организмом. Так происходит у дрожжей, которые вообще считаются вторично одноклеточными грибами.
  3. Половой процесс происходит неодинаково у разных видов. Однако всего возможны три варианта: гетерогамия, оогамия и изогамия. В любом случае суть заключается в слиянии половых клеток с образованием зиготы. Чаще всего она покрывается плотной оболочкой и переживает состояние покоя какое-то время. После этого начинает формироваться мицелий и прорастает новый организм. Даже в случае многоклеточных представителей о существовании мужских и женских частей речи не идет. Просто говорят о наличии «+» и «-» стороны мицелия, которые сливаются с образованием дикариона.

Конечно, существуют и особенности, которые помогают идентифицировать некоторых представителей. Однако общие закономерности размножения одноклеточных грибов именно такие, которые описаны выше.

Пеницилл и его характеристика

То, что пеницилл — одноклеточный гриб, сказать нельзя. Все дело в том, что он относится к классу плесневых представителей, большинство из которых являются простейшими по организации. Поэтому зачастую и ему приписывают подобные особенности. Однако сам пеницилл, а также его близкий друг, аспергилл — это обладатель многоклеточного ветвящегося мицелия.

Данный гриб был открыт Эрнестом Дюшеном в 1897 году. Именно он первым обратил внимание на то, как в Аравии использовали непонятный зеленоватый налет для заживления ран лошадей. Исследовав его структуру, молодой человек (а Дюшену было всего 23 года) пришел к выводу, что данный организм — это гриб, обладающий антибактериальными свойствами, так как способен уничтожать эйшерихию коли — одну из самых патогенных и зловредных бактерий.

Долгое время к его открытию никто не прислушивался. В 1949 году Флеминг доказал антисептические и антибактериальные свойства данного гриба, и заслуга Дюшена была признана, правда уже после смерти последнего.

Основной компонент, который используют для изготовления лекарства пенициллина — это антибиотик, вырабатываемый в процессе жизнедеятельности организма.

Плесневые грибы

Если отвечать на вопрос: «Охарактеризуйте роль одноклеточных грибов в природе», то нельзя не сказать о других плесневых представителях. Ведь большая их часть поселяется на почве, придавая ей сероватый или голубоватый оттенок в виде налета. При этом происходит разложение отмершей органики. Поэтому в природе данные грибы играют роль своеобразных санитаров.

Для человека очень важными являются следующие представители:

  • аспергилл;
  • пеницилл;
  • «благородная гниль»;
  • «благородная плесень».

Все они — активные участники процесса приготовления редких и вкусных сыров, вин, пищевых добавок, антибиотиков и прочих ценных веществ.

Мукор

Самый типичный представитель рассматриваемых организмов — мукор. Одноклеточный гриб, который имеет достаточно большой, ветвящийся мицелий, при этом образованный всего одной клеткой. Перегородок в нем нет. Относится к плесневым грибам отдела зигомицетов.

Назвать полезным этот гриб сложно, ведь его основная заслуга — это порча продуктов и образование многочисленных мукоромикозов. Однако некоторые виды все же используются человеком для изготовления «китайских дрожжей». Это специальная закваска, служащая для приготовления некоторых продуктов питания. Например, соевый сыр. Некоторые виды мукора являются источником ферментов и антибиотиков.

На почве и продуктах колонии данных грибов формируют пушистый налет бежевого и серого цвета, хорошо различимый невооруженным глазом.

Дрожжи

К одноклеточным грибам относится и такой представитель, как дрожжевой грибок. Однако эти организмы следует считать вторично одноклеточными, поскольку живут они многопочкующимися колониями. Мицелий каждого представителя одноклеточный, без перегородок. Но тесное сожительство сразу нескольких форм заставляет подумать о многоклеточности.

Вообще, дрожжи — очень полезные грибы. Не все, конечно, но многие из них. Так, человек издревле использовал их для выпечки хлеба, изготовления вина и пивоварения. Еще 6 тыс. лет назад до н. э. эти существа использовались в Египте повсеместно.

Хлеб выпекали с использованием остатков старой закваски. Это приводило к вырождению культуры, она становилась совершенно генетически чистой и однородной. Поэтому сегодня существуют такие «породы» дрожжей, которые не были созданы эволюцией в природе, а явились результатом хозяйственной деятельности человека.

Интересная особенность дрожжей в том, что они являются факультативными паразитами. То есть в присутствии кислорода свободно дышат им, выделяя углекислый газ. Но и в анаэробных условиях не пропадают, окисляя сахара (брожение).

Разные виды дрожжей способны перерабатывать неодинаковый субстрат. Некоторые могут сбраживать лишь простые сахара, гексозы. Но есть и те, что подвергают обработке не только углеводы, но и белки, липиды, карбоновые кислоты.

Человеку важны те продукты, которые выделяются в результате жизнедеятельности данных грибов. А именно:

  • диацетил;
  • изоамиловый спирт;
  • сивушные масла;
  • диметилсульфид и прочие.

Сочетание данных веществ определяет качество получаемой продукции. Это напрямую отражается на ее органолептических свойствах.

Паразитические одноклеточные представители грибов

Среди паразитов самыми опасными одноклеточными являются те, что вызывают микозы у человека и животных, а также различные плесени и гнили у растений.

  1. Трихофитон и микроспорум — два вида, которые вызывают серьезные кожные заболевания у людей.
  2. Грибы рода Кандида — вызывают заболевание кандидоз.
  3. Дерматофиты — грибки, вызывающие заболевание ногтевой пластины — онихомикоз.
  4. Пиедра, экзофила, малазиза — вызывают различные лишаи на частях тела.
  5. Грибок блэк хэри вызывает заболевание, проявляющееся черным налетом на языке человека и животных.
  6. Фитофтора — опасный гриб, поражающий растения и вызывающий формирование черных гнилей на корнях и листьях.

И это еще неполный список тех представителей, которые являются патогенными, вредоносными и крайне опасными для здоровья и урожая.

Роль одноклеточных грибов в природе

Если перед вами стоит задача такого плана: «Охарактеризуйте роль одноклеточных грибов», то в первую очередь, следует обозначить все же плюсы. Мы выше о них много упоминали:

  • используются в химической промышленности;
  • в пищевой;
  • служат для подготовки сельскохозяйственных кормов;
  • являются природными разлагателями органики, то есть санитарами и прочее.

Но также не следует забывать и о минусах, которых тоже немало. Ведь большинство одноклеточных грибов — паразитические организмы.

Одноклеточные организмы эволюционировали в многоклеточные на глазах у учёных

Общепризнанным принципом эволюции жизненных форм на Земле считается их развитие от простого к сложному. То есть предполагается, что сначала появились некие примитивные одноклеточные формы жизни, которые впоследствии объединились, создав более приспособленные к жизни многоклеточные организмы.

Ранее мы писали об одной из древнейших известных многоклеточных форм жизни – эдиакарской биоте. Сообщали мы и о том, что учёные обнаружили останки ещё более древнего существа, которое могло быть одним из первых многоклеточных животных. При этом самые ранние (одноклеточные) формы жизни появились на нашей планете гораздо раньше остальных. Существует предположение, что жизнь может быть и вовсе ровесницей Земли.

И всё же в научном мире любая, даже самая общепринятая теория требует экспериментальных доказательств. Именно такое доказательство теории перехода от одноклеточной формы жизни к многоклеточной получили исследователи из Констанцского университета в Германии.

Они увидели, как всего за 500 поколений хламидомонада Рейнгардта развивает мутации, которые «готовят» её к многоклеточной жизни.

Хламидомонада Рейнгардта (вид Chlamydomonas reinhardtii) принадлежит к группе зелёных водорослей. Учёным уже известно, что зелёные водоросли произошли от единого одноклеточного предка. При этом в ходе эволюции многочисленные представители этой группы проходили разные этапы «подготовки к многоклеточности», говорится в пресс-релизе университета.

Именно поэтому эта водоросль стала модельным организмом в новом эксперименте.

Исследователи изолировали друг от друга и вырастили десять разных «родословных» C. reinhardtii. К некоторым из них учёные «подселили» многоклеточных коловраток, которые питаются водорослями.

Так исследователи искусственно создали условия, которые в теории спровоцировали одноклеточные организмы на создание долговечных колоний, из которых впоследствии развились многоклеточные формы жизни.

Дело в том, что мутации, накапливаемые в ходе эволюции, не дают колониям распадаться, делают их более приспособленными к нападениям врагов. Короче говоря, колонию, состоящую из множества клеток, гораздо труднее съесть.

Изучив особенности 500 поколений каждого из этих десяти «родов», учёные пришли к выводу, что в окружении «хищников» водоросли гораздо чаще образовывали колонии. Также они размножались гораздо активнее в сравнении с колониями водорослей, появившимися в безопасных условиях.

Авторы исследования таким образом не просто подтвердили теорию возникновения многоклеточных форм жизни из одноклеточных, но и доказали, что этот процесс может произойти в достаточно короткие сроки. Пятьсот поколений водорослей успели появиться всего за полгода эксперимента.

Больше всего исследователей удивило, что адаптацию клеток колонии к суровым условиям среды можно было увидеть даже на уровне генома. Выходит, что естественный отбор действительно является причиной очень конкретных и устойчивых мутаций. Результатом которых и является разнообразие живущих на Земле организмов.

Тут, впрочем, стоит сделать одно важное замечание: даже самую крупную колонию водорослей ещё нельзя считать многоклеточным организмом. Для этого должно произойти как минимум ещё одно эволюционное преобразование: должна произойти специализация клеток на соматические и половые.

В ходе описанного эксперимента этого не произошло — все клетки колонии могли размножаться внутри неё и обладали полным набором функций отдельного организма.

Исследование немецких учёных было опубликовано в издании Nature Communications.

Ранее мы рассказывали о создании синтетических организмов, способных пролить свет на ход эволюции. Писали мы и о том, что некоторые организмы способны «поставить свою эволюцию на паузу».

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

Определение и примеры одноклеточных — Биологический онлайн-словарь

Одноклеточные
прил.
[ˌjuːnɪˈsɛljʊlə]
Определение: Имеющие или состоящие только из одной клетки

Одноклеточные организмы – это организмы, состоящие только из одной клетки, которые выполняют все жизненно важные функции, включая метаболизм, выделение и размножение. Одноклеточные организмы могут быть как прокариотами, так и эукариотами. Примерами одноклеточных организмов являются бактерии, археи, одноклеточные грибы и одноклеточные протисты.Хотя одноклеточные организмы не видны невооруженным глазом, они играют незаменимую роль в окружающей среде, промышленности и медицине. Некоторые из них также могут быть инфекционными или патогенными для человека, животных и растений.

Одноклеточный Определение

Что такое одноклеточный организм? В отличие от многоклеточных организмов одноклеточные организмы или одноклеточные организмы — это группы различных живых организмов, состоящие только из одной клетки.И эта клетка выполняет все жизненно важные функции, такие как гомеостаз, обмен веществ и размножение. Более того, отдельная клетка должна иметь возможность получать и использовать энергию, избавляться от отходов и транспортировать материалы. Напротив, многоклеточные организмы состоят из нескольких клеток, и эти клетки играют определенную роль и могут функционировать вместе как единое целое (ткань).

Клетка одноклеточного организма имеет протоплазму, которая содержит различные белки, липиды, углеводы и нуклеиновые кислоты. Протоплазма окружена клеточной мембраной, которая отделяет внутренние компоненты клетки от внешней среды.Однако любая клетка должна иметь возможность взаимодействовать с внешней средой, чтобы получать молекулы извне и выводить наружу отходы.

Являются ли бактерии одноклеточными? Да! На самом деле одноклеточными являются не только бактерии, но и археи. И бактерии, и археи являются прокариотическими организмами. Однако одноклеточность свойственна не только прокариотам. Некоторые эукариоты также живут поодиночке. Примерами одноклеточных эукариот являются одноклеточные водоросли, одноклеточные грибы и простейшие.

Большинство живых существ, состоящих только из одной клетки, микроскопичны и не видны невооруженным глазом. Одноклеточные организмы изобилуют в природе. Даже в экстремальных местообитаниях встречаются одноклеточные организмы. Некоторые археи, например, могут выживать в экстремальных условиях, поэтому их называют экстремофилами . Обычно они устойчивы к экстремальным условиям, таким как температура или pH.

Рисунок 1: Что означает одноклеточный? Вот пример одноклеточного организма. Клетка способна жить отдельно или независимо от других клеток.Кредит: ck12.org Одноклеточные (биологическое определение): (1) Имеющие или состоящие только из одной клетки. (2) Относящийся к организму, все функции которого выполняются внутри одной клетки. Этимология: Латинское «ūni», «ūnus», что означает «один» + «cellularis», «cellul(a)», что означает живая клетка. Синоним: одноклеточный. Сравните: многоклеточный.

Значение одноклеточных организмов

Одноклеточные организмы могут жить независимо, но они играют важную роль в экосистеме.Кроме того, они также используются в медицине, например, при разработке антибиотиков.

Экологические функции одноклеточных организмов

Несколько штаммов эубактерий полезны для окружающей среды, поскольку они разлагают разлагающееся и мертвое органическое вещество и фиксируют свои соединения в почве. Некоторые штаммы помогают бороться с загрязнением, например штаммы Pseudomonas , которые способны разлагать разливы нефти в почве и океанах. Другие штаммы бактерий могут разлагать тяжелые металлы в сточных водах.Эубактерии имеют промышленные преимущества. Они используются в производстве сыра, ликера и других пищеварительных продуктов. Эубактерии являются основным источником производства антибиотиков, поэтому они важны с медицинской точки зрения. Цианобактерии — это тип эубактерий, обладающих способностью осуществлять фотосинтез и способствующих выработке кислорода, поддерживающего кислородный баланс в атмосфере.

Медицинское значение

Некоторые археи используются в фармацевтической промышленности для производства антибиотиков, которые по своей структуре и способу действия отличаются от бактериальных антибиотиков.Такие антибиотики могут лечить пациентов по разным механизмам, следовательно, они могут решить проблему устойчивости бактерий к антибиотикам.

Типы одноклеточных организмов

Одноклеточные организмы подразделяются на две основные группы: прокариоты и эукариоты. Они повсюду вокруг нас и даже внутри нашего тела. Но из-за крошечного размера клеток они не видны невооруженным глазом, если только не используется специальное оборудование, такое как микроскопы.Тем не менее, они могут образовывать колонии, что хорошо видно невооруженным глазом.

A. Прокариоты

Являются ли прокариоты одноклеточными? Прокариоты составляют подавляющее большинство одноклеточных организмов. Что такое прокариотическая клетка? Прокариот по определению означает отсутствие специализированных связанных с мембраной органелл, таких как ядро ​​и митохондрии. Их ДНК свободна в цитоплазме в области, известной как нуклеоид .

Что такое прокариоты? Прокариоты — высокоадаптивные клетки к окружающим условиям.Прокариоты могут использовать органические и неорганические материалы для метаболизма. Примерами прокариотических клеток являются архей и эубактерий. Одним из способов отличить бактерии от архей является их клеточная стенка. Те бактерии, у которых есть клеточные стенки, имеют пептидогликан в своих клеточных стенках, тогда как клеточная стенка архей имеет псевдопептидогликана .

Рисунок 2: Схематическая диаграмма клеточной структуры прокариотического одноклеточного организма.

 

1. Археи

Археи являются одним из древних представителей прокариот.Они размножаются почкованием, фрагментацией или бинарным делением. Археи обычно живут в экстремальных условиях, в то время как другие живут в нормальных условиях, таких как океаны, почвы и определенные части человеческого тела. Однако они обычно непатогенны для человека. Метаногены — это археи, способные производить газообразный метан. Они производят метан, восстанавливая углекислый газ до водорода и производя энергию в виде аденозинтрифосфата.

2. Эубактерии

Бактерии одноклеточные? Домен eubacteria широко известен как бактерии; это одноклеточные организмы, которые живут почти повсюду вокруг нас. Являются ли бактерии прокариотами? Бактерии — наиболее распространенные прокариотические одноклеточные организмы. По своему строению они делятся на грамположительные и грамотрицательные бактерии. Бактерии живут? Да, бактерии — это живые организмы, которые обычно размножаются путем бинарного деления. Некоторые эубактерии обладают способностью образовывать споры, чтобы защитить свой генетический материал от повреждения окружающей средой, такой как радиация или химические вещества. Некоторые бактерии патогенны для человека и других живых существ.Другие, тем не менее, полезны и присутствуют в организме в виде нормальной микробиоты , которая может либо защищать организм от вторжения микроорганизмов, либо вырабатывать витамины, которые помогают различным клеткам организма выполнять свои нормальные функции.

B. Эукариоты

Могут ли эукариоты быть одноклеточными? Эукариоты могут быть одноклеточными или многоклеточными организмами. Однако одноклеточные эукариоты имеют общие отличительные черты многоклеточных эукариот на клеточном уровне.В частности, все эукариоты содержат связанные с мембраной органеллы, такие как ядро ​​и митохондрии. Эукариоты размножаются половым путем, или бесполым путем. При половом размножении увеличивается генетическое разнообразие, в отличие от бесполого размножения, при котором обычно образуется клон родителя. Тем не менее бесполое размножение способствует быстрому распространению организма. Примеры эукариотических одноклеточных организмов включают одноклеточные протисты и грибы.

1. Протисты

Простейшие, водоросли, слизевики и водяные плесени относятся к королевству Protista. Есть ли у протистов ядро? Они эукариоты? Протисты имеют ядро, содержащее их генетический материал, поэтому они эукариоты.

  • Простейшие: простейших — это одноклеточные эукариоты, обитающие в почве или воде. Они различаются по форме, размеру, способу питания и клеточной структуре. Простейшие могут быть обнаружены в организме как часть нормальной флоры или как источник болезней. Однако лишь немногие паразиты могут вызывать заболевания. Паразитические патогены, оказывающие большое влияние на здоровье, представлены споровиками Plasmodium spp., которые вызывают малярию, одну из ведущих причин смертности среди африканских детей. Малярия передается человеку через инфицированных комаров. Они вводят споровики в кровь хозяина, вызывая малярию. Другие простейшие автотрофны, способны к фотосинтезу. Они свободно живут. Простейшие, являющиеся патогенными, имеют довольно сложный жизненный цикл, переходя от одного хозяина к другому. Простейшие обычно размножаются бесполым путем путем шизогонии, почкования или деления, тогда как лишь некоторые простейшие, такие как Paramecium , размножаются половым путем.
    Капсула вырабатывается некоторыми простейшими в определенных условиях для защиты организма. Это форма цисты простейших, и это этап в его жизненном цикле, на котором организм может выжить в неблагоприятных условиях, включая истощение питательных веществ, воды и кислорода, или когда организм подвергается воздействию сильной жары или токсичных химических веществ. Киста также может защищать простейших за пределами хозяина, поскольку некоторые паразитические простейшие выделяются из организма одного хозяина и заражают другого.

  • Водоросли: Многие водоросли являются одноклеточными. Обычно они встречаются на скалах, почве или в прибрежных водах. Самый крупный одноклеточный организм – одна из водных водорослей. Водоросли — фотоавтотрофы, подобные растениям. Однако из-за различий в строении растений и водорослей последняя группа не рассматривается как растения.
  • Плесневые грибы: Водяные и слизевики представляют собой одноклеточные организмы, питающиеся органическим разлагающимся веществом. Водяные плесени (оомицеты) нитевидные; они напоминают грибы. Однако, в отличие от грибов, имеющих хитиновые клеточные стенки, водяные плесени (как и слизевики) имеют целлюлозные клеточные стенки.Слизевики также являются одноклеточными, хотя при стрессе они способны превращаться в кажущиеся многоклеточными организмы.

2. Грибы

Грибы одноклеточные или многоклеточные? Большинство грибов существуют как многоклеточные организмы, и лишь немногие из них одноклеточные. Дрожжи представляют собой одноклеточную форму грибов; они широко распространены и обычно находятся на покрытии листьев и плодов. Дрожжи, такие как Candida albicans , могут прикрепляться к эпителиальным клеткам человека и вызывать заболевание (кандидоз).Другие виды дрожжей также могут вызывать серьезные нечеловеческие заболевания. Обычно дрожжи размножаются либо почкованием, либо делением. Они могут расти и выживать в аэробных или анаэробных условиях. Когда кислорода много, они аэробно метаболизируют углеводы в воду и углекислый газ. В случаях истощения кислорода дрожжи выполняют анаэробную ферментацию углеводов с образованием этанола и углекислого газа. Эта форма ферментации используется в различных отраслях промышленности, таких как выпечка, производство вина и пивоварение.

Есть ли у грибов ядро? Поскольку грибы являются эукариотами, в их клетках есть ядро, несущее их генетический материал. Грибы имеют экономическое значение, поскольку они используются во многих отраслях промышленности, они также несут ответственность за разложение мертвых веществ, поэтому они считаются важным компонентом пищевой цепи. Большинство растений зависят от грибов, которые помогают им поглощать воду и минералы из почвы корнями. Люди используют грибы, такие как грибы, в пищевой и фармацевтической промышленности.

Рисунок 3: Saccharomyces cerevisiae . Клетки дрожжей показаны здесь как одноклеточные организмы, размножающиеся почкованием. Предоставлено: Мазур (автор) сделал изображение общедоступным

Эволюционная история одноклеточных организмов

Все клетки имеют некоторые общие черты, такие как хранение генетического материала в форме нуклеиновой кислоты, использование аденозинтрифосфата для получения энергии и будучи окружен клеточной мембраной. Эти сходства обусловлены эволюцией организмов и наличием общих предков.С другой стороны, различия между организмами являются результатом приспособления к окружающей среде посредством естественного отбора.

Существует три основных типа организмов, разделенных на три домена: (1) эукариоты (состоящие из эукариот) и два типа прокариот: (2) бактерии и (3) археи. Они были классифицированы в соответствии со структурой рибосом в каждом типе клеток.

Одноклеточные организмы возникли более 3 миллиардов лет назад, когда произошел горизонтальный перенос генов между разными видами, что в конечном итоге привело к образованию трех разных типов клеток.Эта теория была предложена после анализа геномов трех клеток и получения результатов, показывающих, что они имеют общий генетический материал.

Самая старая окаменелость, найденная на поверхности Земли, принадлежала одноклеточному прокариоту. Он образовался около 3,5 миллиардов лет назад. После этого совсем недавно, около 2,5 миллиардов лет назад, начали появляться эукариоты. Эндосимбиотическая теория показывает, что эукариоты произошли от прокариотических клеток, живших внутри эукариот. Например, сходство между митохондриальной рибосомой, которая является компонентом эукариотической клетки, и рибосомой бактериальной клетки свидетельствует о том, что эукариоты произошли от этих эндосимбиотических отношений между двумя прокариотами. Наука таксономия проясняет эволюционные отношения между различными видами.

Рисунок 4: три основных домена и горизонтальный обмен генетическим материалом. Кредиты: Tortora, GJ, Funke, B.R., & Case, C.L. (Микробиология: введение)

Примеры одноклеточных организмов

Одноклеточные организмы необходимы для жизни и благополучия всех других существ на Земле. Они могут производить полезные вещества, разлагать мертвую материю и защищать других существ от некоторых инфекций.В этом разделе описаны некоторые одноклеточные примеры.

Фитопланктон

Фитопланктон, т. е. водные одноклеточные протисты, являются примерами эукариотических клеток, обитающих либо в пресной, либо в соленой воде. Зеленые водоросли и диатомеи относятся к фитопланктону. Они осуществляют фотосинтез для получения энергии. Фитопланктон цветет, когда окружающие условия благоприятны. Эти цветы производят большое количество кислорода в земной атмосфере.

Nitrosomonas и Nitrobacter

Nitrosomonas и Nitrobacter являются примерами прокариот. Эти бактерии могут использовать любой источник углерода, например различные источники энергии или углекислый газ, для создания сложных химических веществ, содержащих азот.Затем в результате окисления этих азотистых соединений нитрозомонас образуется нитрит. После этого нитраты образуются в результате окисления нитритов видами Nitrobacter. Продукт этого процесса используется в сельском хозяйстве.

 

 

Euglena

Еще один уникальный одноклеточный организм Euglena . Этот вид может либо производить свою собственную пищу, либо получать ее из внешнего источника. Таким образом, эвглены рассматриваются как «гибриды растений и животных» одноклеточные организмы.Они в основном зеленые из-за питания зелеными водорослями при плохом освещении, которого недостаточно для осуществления фотосинтеза организмом. С другой стороны, если света достаточно, он будет производить кислород во время фотосинтеза.


Попробуйте ответить на приведенный ниже тест, чтобы проверить, что вы уже узнали об одноклеточных.

Следующий

Одноклеточный организм — обзор

Краткое введение в клеточный цикл

У одноклеточных организмов пролиферация клеток является поведением по умолчанию, и ее скорость ограничена только наличием энергии и сырья. 9 Клеточный цикл одноклеточных эукариот, таких как делящиеся дрожжи Schizosaccharomyces pombe , состоит из фазы роста (G1), фазы синтеза ДНК (S), второй фазы роста (G2) и сам митоз (М), повторенный 90 012 и до бесконечности 90 013 (рис. 22.3). Некоторые из этих этапов сами по себе разделены на отдельные подэтапы, разделенные «контрольными точками». Переход от одной стадии к другой и от одной фазы к другой контролируется комплексами сигнальных белков, специфичных для каждой стадии.Система сложна, и, хотя эта книга не место для ее подробного описания (прекрасные обзоры можно найти в других источниках), 10–14 полезно обрисовать общие черты контроля клеточного цикла у одноклеточных, прежде чем рассматривать осложнения. встречается у метазоа.

РИСУНОК 22.3. Основной клеточный цикл S. pombe , в котором клетка последовательно проходит четыре стадии, а затем начинается снова.

Общий принцип управления клеточным циклом в S.pombe заключается в том, что каждая контрольная точка контролируется механизмом обратной связи, который подтверждает завершение предыдущего этапа. Переход от метафазы к анафазе стадий митоза зависит, например, от сигнала, подтверждающего, что все кинетохоры должным образом прикрепились к митотическому веретену. Неприкрепленные кинетохоры активируют диффундирующий белок Mad2, который ингибирует комплекс белков, стимулирующих анафазу. 15 Как только все кинетохоры связаны с веретеном, активация Mad2 прекращается, и, поскольку уже активированный Mad2 остается активным только в течение короткого времени, комплекс, стимулирующий анафазу, освобождается от ингибирования.Следовательно, он может убиквитинировать и, следовательно, разрушать белки, которые вызывают слипание сестринских хроматид. Таким образом, хроматиды могут разделиться, и может начаться анафаза (рис. 22.4).

РИСУНОК 22.4. Существенные особенности узла веретена проверяют на делящихся дрожжах S. pombe . Сигналы, генерируемые неприкрепленными кинетохорами одной хроматической пары, могут блокировать анафазное разделение даже другой пары хроматид, правильно связанной с веретеном, так что вся клетка должна ждать завершения прикрепления веретена.Символ обозначает активацию Безумия. Фасилитаторы развития анафазы окрашены в зеленый цвет, а ингибиторы — в розовый.

Переход от фазы G1 к фазе S должен быть отложен до тех пор, пока клетка не станет достаточно большой, что зависит от наличия питательных веществ, а также от прошедшего времени. Для активации синтеза ДНК требуется, чтобы циклинзависимая киназа Cdc2 была активной. Cdc2 присутствует на всех стадиях клеточного цикла, но активен только тогда, когда связан с подходящим циклином.Циклин Cig2 активирует cdc2, а Cig1 продуцируется в G1 за некоторое время до перехода G1-S. 16 Преждевременная активация cdc2 предотвращается белком Rum1, который вырабатывается во время предшествующего митоза и остается в клетке. 17 Таким образом, переход от G1 к S зависит от инактивации Rum1. Rum1 может быть дезактивирован циклином Puc1, который образует комплекс с cdc2, который фосфорилирует Rum1 и нацеливает его на разрушение. Puc1 сам по себе активируется в ответ на увеличение размера клетки. 18 Конечным результатом является то, что переход от G1 к S блокируется до тех пор, пока ячейка не достигнет размера, достаточного для того, чтобы этот переход был разумным. Есть еще много контрольных точек, многие из которых используют вариант описанной выше системы cyclin/cdk. Что у них общего, в S. pombe и подобных одноклеточных, так это то, что каждая зависит только от датчиков, которые определяют, завершена ли предыдущая стадия.

Клеточные циклы многоклеточных животных работают по схожим принципам.Идея существования множества контрольных точек сохраняется, как и их реализация циклинами и циклин-зависимыми киназами. В самом деле, механизм специфических контрольных точек, таких как переход метафазы в анафазу, удивительно сходен у животных и делящихся дрожжей. Однако отличие состоит в том, что механизм клеточного цикла животных клеток не является самодостаточным, как в одноклеточных, и продвижение через одну критическую контрольную точку, обычно называемую «точкой ограничения», зависит от комбинации сигналов, подтверждающих выполнение. последнего этапа с сигналами, поступающими извне клетки. Без присутствия обоих сигналов клетки переходят в состояние покоя. Для большинства критическая контрольная точка, зависящая от внешних сигналов, находится в G1, а состояние покоя называется G или (рис. 22.5). Как только клетки прошли точку рестрикции, они завершают свой цикл даже в отсутствие внешних сигналов и только после достижения точки решения снова входят в G o. Внеклеточные сигналы, которые контролируют продвижение через точку рестрикции, различаются между различными типами клеток и стадиями развития и включают как положительные, так и отрицательные регуляторы.

РИСУНОК 22.5. Основная организация клеточного цикла у многоклеточных животных. Внешние сигналы необходимы в критической точке клеточного цикла, обычно в начале G1, чтобы обеспечить прогрессирование клеточного цикла. В их отсутствие клетка переходит в состояние покоя G 0 или погибает (глава 24). Вместо этого некоторые ячейки имеют точку принятия решения в G 2 .

Точка рестрикции G1 клеток млекопитающих частично опосредована действием внутриклеточного антипролиферативного белка Rb.Rb блокирует транскрипцию генов, кодирующих белки, которые необходимы для перехода в S-фазу, такие как циклин А и ферменты тимидинкиназа и дигидрофолатредуктаза (оба необходимы для производства исходных ингредиентов для синтеза ДНК). 19 Rb блокирует транскрипцию этих генов, ингибируя фактор транскрипции E2F, необходимый для их транскрипции. 20,21 Rb сам по себе может ингибироваться посредством фосфорилирования циклинзависимыми киназами cdk2 и cdk4/6, когда они находятся в комплексе с циклином E или циклином D1 соответственно (Фигура 22. 6). Комплексы cdk2/cyclinE и cdk4/cyclinD1 являются косвенной мишенью внеклеточных сигналов в большом количестве типов клеток, и краткая иллюстрация того, как они связаны с положительной и отрицательной внеклеточной передачей сигналов, послужит для иллюстрации общих черт контроля пролиферации.

РИСУНОК 22.6. В норме Rb блокирует транскрипцию генов, необходимых для перехода в S-фазу (циклин А, дигидрофолатредуктаза и т. д.), ингибируя активность транскрипционного фактора E2F.Фосфорилирование Rb делает его неспособным ингибировать E2F, поэтому клетка может прогрессировать. Эта диаграмма основана на информации Roovers и Assoian. 25 Положительные регуляторы развития цикла показаны зеленым цветом, а ингибиторы — розовым.

Позитивная регуляция клеточной пролиферации часто использует путь передачи сигнала Erk MAP-киназы, как следует из полного названия этого пути, «митоген-активируемая протеинкиназа». Erk MAP-киназа может активироваться различными путями, но один из наиболее распространенных происходит от рецепторных тирозинкиназ через Grb2 и Sos к активации малой ГТФазы Ras путем обмена GDP неактивного Ras на GTP активного Ras. .Затем активированный Ras активирует Raf, который фосфорилирует Mek, который, в свою очередь, фосфорилирует Erk (рис. 22.7). После активации Erk проникает в ядро ​​и стимулирует транскрипцию генов fos и jun , продукты которых объединяются, образуя регулятор транскрипции AP1. В промоторе гена циклина D1 имеется консенсусный сайт AP1, и устойчивая активация Erk приводит к транскрипции циклина. 23,24

РИСУНОК 22.7. Связь (или, по крайней мере, одна из связей) между передачей сигналов фактора роста и регуляцией клеточного цикла.Диаграмма основана на информации в Ref. 25.

Активация Erk обычно управляется сигналами, исходящими от рецепторов факторов роста и матричных рецепторов интегринового типа. Пути от этих рецепторов сходятся таким образом, что они эффективно выполняют логическую операцию «И», по крайней мере, для физиологических уровней лиганда. По крайней мере, в некоторых клетках сигналы, происходящие от интегрина, действуют через малые GTPases семейства Rho, которые синергизируют с сигнальным путем выше Erk, чтобы обеспечить устойчивую активацию Erk. 22 Таким образом, клетки будут реагировать на физиологические уровни факторов роста только в том случае, если они находятся на правильной матрице, что является важным механизмом проверки ошибок в развитии и во взрослой жизни.

Поскольку пролиферативные сигналы могут действовать путем увеличения продукции комплексов циклин-Cdk, способных инактивировать Rb, тем самым обеспечивая прогрессирование клеточного цикла, антипролиферативные сигналы могут действовать, ингибируя эти комплексы циклин-Cdk. Для многих типов клеток TGFβ является примером такого антипролиферативного сигнала.Сигнальный путь TGFβ активирует транскрипцию гена p15 INK4B , который кодирует белок, способный связывать циклинзависимую киназу, cdk4. Белок p15 INK4B конкурирует за cdk4 с комплексом cdk4, cyclinD1 и p27 kip1 ; поэтому эффект увеличения количества p15 INK4B в клетке заключается в высвобождении p27 kip1 из этого комплекса. После освобождения p27 kip1 ингибирует активацию cdk2 циклином E и, следовательно, блокирует продвижение через точку рестрикции 26–29 (рис. 22.8).

РИСУНОК 22.8. Связь между внеклеточными сигналами и точкой рестрикции клеточных циклов животных. В этом примере антимитотическая сигнальная молекула TGFβ вызывает транскрипцию белка, который титрует cdk4 от комплекса cdk4-циклинD-p27 kip1 , и это высвобождает p27 kip1 из этого комплекса, так что он может ингибировать активацию cdk2/циклинE.

На практике более чем один путь будет сходиться в точке рестрикции, и клетки внутри развивающихся эмбрионов будут использовать их все для интеграции информации о концентрации митогенных и антипролиферативных сигнальных молекул поблизости с информацией о межклеточных контактах и контакты клеточного матрикса, а также об их собственном размере и состоянии дифференцировки.Подробное обсуждение этих путей и того, как они сходятся, можно найти в ряде отличных обзоров, которые выходят далеко за рамки того, что можно описать здесь. 22,25 Ключевым моментом в том, что касается морфогенеза, является то, что пролиферация клеток является регулируемым процессом и что каждая клетка решает для себя, когда она находится в точке рестрикции, делиться или нет. Это решение зависит от сигналов, которые присутствуют в его непосредственном окружении.

Одноклеточные организмы — Обсуждение бактерий, простейших, грибов, водорослей и архей

Обсуждение бактерий, простейших, грибов, водорослей и архей


Что такое одноклеточный организм?

По существу, одноклеточные организмы являются живыми организмы, существующие в виде отдельных клеток.29 одноклеточных организмов (около 20 000 видов).

Вот, это Стоит отметить, что эта цифра отражает только количество одноклеточных организмов в океане, а не на суше, что, другими словами, означает, что общее количество гораздо больше.

Несмотря на то, что существует огромное число, которое существует на земле, они делятся на следующие группы:

  • Бактерии
    • Бактерии
    • Protozoa
    • Фунги (Unicellular)
    • Algae (Unicellular)
    • Archaea

    Несмотря на свое разнообразие , они имеют ряд общих характеристик.

     

    Они живы и разделяют ряд характерны для всех живых существ, таких как:

     

    Организация — Одноклеточные организмы обладают различными структурами, которые позволяют им выжить. Эти структуры содержатся внутри клетки (в цитоплазме) и включают такие структуры, такие как эндоплазматический ретикулум и генетический материал среди прочего.

     

    Рост — Учитывая, что они живые существа, одноклеточные организмы увеличиваются в размерах.

    Размножение — Одноклеточные организмы также размножаются, что позволяет им образовывать другие организмы, подобные самих себя. Генетический материал, которым обладают эти микроорганизмы, делится позволяя каждой из дочерних клеток получить точную копию генетического материал, который содержался в исходной ячейке.

     

    Ответ на внешний окружающая среда — Одноклеточные организмы также реагируют на различные условия, такие как как изменение температуры, света, так и прикосновения. Это способность реагировать к изменениям окружающей среды, которые позволяют одноклеточным организмам найти пищу и продолжать выживать.

     

     

    Учитывая, что одноклеточные (одноклеточные) организмы обладают характеристиками живых существ, мы не можем включите сюда вирусы. Это связано с тем, что вирусы не считаются живых существ, несмотря на то, что они имеют генетический материал и различные характеристики живых организмов.

    Существует ряд характеристик, которые отличить вирусы от других одноклеточных организмов, к ним относятся:

    • Вирусы не растут/увеличиваются в размерах после образования
    • Вирусы не впитываются энергии, как и у других одноклеточных организмов.
    • Они зависят от хоста клетки для размножения (они не могут размножаться самостоятельно).

    Узнайте больше о вирусах под микроскопом, а также ответьте на вопрос: Что такое вирусы?


    Бактерии

    Бактерии (отдельно — бактерия) являются одними из самые распространенные одноклеточные организмы в мире. В соответствии с По данным Национальной академии наук, в одном человеческом теле насчитывается 100 триллионов отдельных бактериальных клеток.

    Это прокариотические клетки, что означает что это простые одноклеточные организмы, не имеющие ядра и мембраносвязанные органеллы (имеют небольшие рибосомы).

    Для большинства бактерии (прокариотические клетки) ДНК содержится в нуклеоиде в виде большая петля кольцевой хромосомы. Различные виды бактерий имеют такие структуры, такие как жгутик, пили, биопленка, клеточная стенка и капсула среди другие.

    Несмотря на то, что большое количество бактерий могут вызывать и вызывают как у человека, так и у болезни животных, некоторые бактерии очень важны. Например, тогда как бактерии, такие как актиномицеты, используются для производства антибиотиков, которые полезны при лечении определенных заболеваний, другие, такие как Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus используются в йогуртах.

    Другие типы бактерий также были показаны приносить пользу в таких отраслях, как сельское хозяйство и пищевая промышленность.

    Существуют различные типы бактерий в зависимости от формы, питания, потребности в газах, а также клеточной стенки.


    Форма

    Существует три типа бактерий, основанных на форма.

    Различные формы включают:

     

    Сферические (кокковые) бактерии

     

    яйцевидная).Хотя они могут встречаться в виде одиночных клеток, бактерии кокков также могут оставаться привязанным к другим.

    Существуют разные типы прикрепленных бактерий включая:

     

    Бактерии диплококков — Диплококки встречаются в пар (две) и включает такие бактерии, как Nisseria gonorrhoeae

    Бактерии Streptococci — Бактерии Streptococci возникают в виде цепочек с несколькими бактериями, прикрепленными друг к другу в цепочка как манера.Хорошим примером стрептококковых бактерий являются виды Streptococcus canis и Streptococcus bovis.

    Стафилококковые бактерии — Этот тип бактерий происходит в кластере. Примером стафилококковой бактерии является стафилококк. золотистый. Некоторые из бактерий, которые существуют в скоплениях, существуют только в скоплениях четыре и известны как тетрады (например, виды Micrococcus).

    Спириллы (spirillum )

     

    Спириллы – грамотрицательные бактерии, склонные иметь форму спирали.Они принадлежат к семейству Spirillaceae и включают в себя виды Spirillum winogradskyi и Spirillum volutans.

     

    Вибрион

     

    Хотя спириллы имеют спиралевидную форму, вибрион бактерии, такие как Vibrio cholerae, имеют форму запятой.


    Классификация по пищевой ценности

    Бактерии также группируются в зависимости от питания.

    По существу, существует две широкие категории, которые включают:


    Автотрофные бактерии

    Автотрофные бактерии – это бактерии, способные синтезируют свою пищу из неорганических веществ (веществ, не содержащих углерод). Бактерии этого типа используют двуокись углерода для получения углерода.

    Существует два основных типа автотрофных бактерий.

    Фотоавтотрофы — Фотоавтотрофы бактерии — это тип бактерий, которые имеют фотосинтетический пигмент (фиолетовый пигмент, зеленый пигмент и др.). Эти пигменты используются для синтеза пищи. (углеводы) в присутствии солнечного света посредством процесса, известного как фотосинтез.

    Примеры фотоавтотрофных бактерий:

    Подробнее об автотрофах

    Хемосинтезирующие бактерии   — В отличие от фотоавтотрофных бактерии, хемосинтетические бактерии могут синтезировать пищу из данных неорганических химических веществ в отсутствие солнечного света.Таким образом, они не требуют световой энергии. синтезировать пищу.

    Хемосинтезирующие бактерии также подразделяются на:

    • Нитрифицирующие бактерии, такие как Nitrosomonas, которые получают энергию путем окисления аммиака

     

    • Sulphomonas бактерии, подобные Thiobacillus, которые получают энергию за счет окисления сероводорода

     

    • Ferrromonas бактерии или железобактерии, такие как лептотрикс. Эти бактерии получают энергию за счет окисления соединений железа.

     

    • Бактерии Hydromonas — для бактерии hydromonas, такие как Bacillus pantotrouphs, получают энергию за счет преобразования водорода в воде


    Гетеротрофные бактерии

    Гетеротрофные бактерии относятся к типу бактерий которые получают энергию из органических соединений. Это означает, что они не в состоянии готовят себе еду и, таким образом, используют готовые продукты в качестве источника энергии.

    Гетеротрофные бактерии также подразделяются на:

    Сапрофитные бактерии — Сюда входят бактерии как Acetobacter, которые получают энергию из мертвых и разлагающихся органических веществ как листья, мясо и гумус.Эти бактерии способны секретировать ферменты, используются для брожения или гниения во время пищеварения.

    Бактерии-паразиты — Bacillus anthracis и Vibrio cholerae являются примерами паразитических бактерий. Таким образом, они получают энергию из тканей живых существ. В то время как некоторые из них могут быть безвредными, некоторые из них бактерии могут вызвать серьезные заболевания хозяина.

     

    Симбиотические бактерии — Симбиотические бактерии, подобные Bacillus azotobacter и Rhizobium способны к установлению симбиотического отношения с хозяином.Как таковые, они выгодны хозяину и не причинить вред.

    Подробнее о гетеротрофах


    Бактерии на основе газообразных потребностей

    Бактерии также классифицируются по потребности в газах. В то время как некоторым бактериям для выживания нужен кислород, другим нет.

     

    Аэробы — Аэробы (аэробные бактерии) – это тип бактерий, которые могут живут и размножаются только в присутствии кислорода. Есть две группы аэробы, к которым относятся облигатные аэробы и микроаэрофилы.

    Для облигатные микробы, такие как микобактерии, высокая концентрация кислорода (как в комнатных воздух) необходим для жизни. Однако микроаэрофилы, такие как Campylobacter, только требуют более низкой концентрации кислорода (около 5 процентов кислорода), чтобы выжить.

     

    Анаэробы — В отличие от аэробов, анаэробы относятся к типу бактерий, которые не нужен кислород для выживания. К анаэробам относятся облигатные анаэробы, такие как Clostridium. которые не могут жить и размножаться в присутствии кислорода и факультативных анаэробы, такие как стафилококки, которые могут выживать в присутствии или отсутствие кислорода.


    Классификация бактерий на основе содержания клеточной стенки

    Метод окрашивания по Граму также используется для классификации бактерии. В то время как клеточная стенка некоторых бактерий содержит тонкий слой полимер, известный как пептидогликан (грамотрицательные бактерии) между внутренней и наружная липидная мембрана, другие дополнительно имеют более толстый слой полимера к липотейхоевой кислоте (грамположительные бактерии).

    Из-за наличия полимера в их клеточная стенка, грамположительные, сохраняют кристаллический фиолетовый краситель по Граму. и кажутся фиолетовыми под микроскопом.Однако грамотрицательные бактерии имеют тонкий слой и, следовательно, не в состоянии сохранить цвет. В результате они окрашиваются в розовый/красный цвет с помощью окрашивания сафранином.

    грамположительные бактерии

    • Bacillus
    • NoCardia
    • NoCardia

    грамотрицательные бактерии

    Подробнее на грамме и грамотрицательные бактерии



    Простейшие

    В отличие от бактерий, простейшие являются эукариотическими одноклеточными организмы.Большинство простейших являются свободноживущими (могут существовать сами по себе). в то время как другие заражают высших животных и могут вызывать заболевания.

    Быть эукариотическим клетки, простейшие обладают чертами, общими для других клеток животных. Этот связано с тем, что они обладают ядром и рядом других важных органоиды внутри клеточной мембраны. Учитывая, что существуют разные виды protozoa, классификация в значительной степени основана на способах передвижения.

    К ним относятся:

     

    Sarcodina

     

    Тип Sarcodina является крупнейшим типом простейших. и содержит около 11 500 видов простейших.амеба протей и Entamoeba histolytica, принадлежащие к этому типу, перемещаются в потоке эктоплазма.

    Кроме того, одноклеточные организмы, принадлежащие к типу Саркодины также используют временные псевдоподии, представляющие собой выступы протоплазмы. обычно называют ложными ногами.

    Mastigophora

     

    Mastigophora также относится к типу простейших и включает такие виды, как Giardia lamblia и Trichomonas vaginalis. В то время как некоторые имеют временные псевдоподии, большинство Mastigophora — жгутиконосцы, которые означает, что они приводятся в движение хлыстообразной структурой во время движения.

    Эти жгутиковые могут иметь один или несколько жгутиков, которые делают возможным движение. Некоторые в тип Mastigophora — свободноживущие организмы (Cercomonas longicauda и др.) в то время как другие существуют как паразиты (например, Trypanosoma gambiense).

    Ciliophora

     

    В отличие от типа Mastigophora, одноклеточные организмы типа Ciliophora обладают ресничками, которые представляют собой короткие волосовидные выросты, приводящие их в движение и обеспечивающие их движение.

    Некоторые из наиболее распространенных примеров включают Paramecium caudatum и Vorticella campanula, которые живут свободно.Эти одноклеточные организмы, известные как инфузории, также могут иметь эти выступы вокруг рта для кормления. Паразитическая форма Ciliophora включает Balantidium coli.

     

    Sporozoa

     

    По существу, Sporozoa являются паразитическими формами, у которых отсутствуют двигательные структуры. Общие примеры Sporozoa включают виды Plasmodium, вызывающие малярию у человека-хозяина.


    По данным Центра по контролю и профилактике заболеваний, на Земле проживает примерно 1 человек. 5 миллионов видов грибов. Из них идентифицировано более 800 видов одноклеточных грибов (дрожжей).

    Подобно простейшим, дрожжи также являются эукариотическими клетками, что означает, что они обладают клеточным ядром и другими клеточными органеллами.

    Они обычно встречаются во влажной среде и включают:Этот вид дрожжей особенно используется в пищевой промышленности и, в частности, для приготовления хлеба. Углекислый газ, образующийся при расщеплении углеводов, заставляет тесто подниматься. Учитывая, что при этом также производится спирт, дрожжи также используются в спиртовой промышленности.

    Патогенные дрожжи

     

    Хотя некоторые дрожжи полезны и используются в таких промышленности, как пищевая промышленность, другие являются патогенными и имеют тенденцию вызывать болезни.В основном это условно-патогенные микроорганизмы, то есть они вызывают инфекции среди людей с ослабленной иммунной системой. Пример патогенного дрожжи включают Cryptococcus neoformans, которые, как было показано, вызывают системные инфекции.


    Водоросли

    Водоросли включают разнообразную группу фотосинтезирующих организмы, которые могут быть найдены в широком диапазоне местообитаний (от воды до суши). То одноклеточные водоросли в основном являются растительноподобными автотрофами, которые могут создавать свои собственные еда.

    Существует пять основных отделов одноклеточных водорослей, включая:

    Chlorophyta (зеленые водоросли) цвет из-за присутствия хлорофилла.Они также могут содержать каротиноидные пигменты, включая хламидомонады, которые используют жгутик для движения.

    Charophyta — Отдел Charophyta включает некоторых представителей класса Zygnemophyceae, таких как Zygnematales. Подвижный клетки в этом отделе также имеют жгутики и в основном двужгутиковые.

    Euglenophyta — Хороший пример этого делением является клетка эвглены. Эти клетки обладают большим ядром, а также ядрышком.У них также есть хлорофилл и каротидные пигменты, обеспечивающие фотосинтез. Эти клетки также используют жгутики для движения.

     

    Chrysophyta — Диатомовые водоросли самая обычная злакофита. они закрыты в клеточной стенке, которая состоит из кремнезема и может существовать как одиночные клетки или в колонии.

     

    Pyrrophyta — Некоторые из наиболее распространенных Pyrrophyta включает динофлагеллят, таких как морской планктон.Они также включают амебоидные клетки и содержат хлорофилл и такие пигменты, как каротиноид и ксантофилловые пигменты.


    Археи

    Подобно бактериям, археи являются прокариотами, которые означает, что у них отсутствует четко выраженное ядро ​​и связанные с мембраной органеллы. Хотя они являются прокариотами, как и бактерии, археи отличаются что касается их биохимии, которая отличает их как от бактерий, так и другие одноклеточные эукариоты. Например, в отличие от бактерий, клеточная стенка архей отсутствие пептидогликана.

    Кроме того, в липидах архей отсутствуют жирные кислоты (жирные кислоты заменены изопреновыми звеньями), которые можно найти как у бактерий, так и у эукариоты. Хотя идентификация и классификация архей была оказалось довольно сложным, их можно сгруппировать в следующие типы.

     

    Crenarchaeota — Тип Crenarchaeota состоит в основном из гипертермофилов и термоацидофилов. можно назвать экстремофилами.

    Экстремофилов можно найти в морской средах, а также других экстремальных средах, таких как горячие и кислотные пружины. Хорошим примером экстремофилов является Sulfolobus acidocaldarius, который может можно найти в наземных сольфатарных источниках.

    Euryarchaeota — этот тип в основном состоит из галофилов (например, Halobacterium) и метаногенов (например, Methanococcus). Галофилы в основном встречаются в таких соленых средах, как Мертвое море, в то время как метаногены также могут быть обнаружены в кишечнике животных (коров и людей). как на заболоченных местах.

     

    Корахеота — В отличие от Кренархеота и Было показано, что Euryarchaeota, тип Korachaeota, состоит из более примитивные члены, теплолюбивые по своей природе. Они также встречаются только в гидротермальные среды и включают виды Candidatus.

    Подробнее о клетках:

    Eukaryotes — Структура клеток и различия

    Прокариот — Структура клеток и различия

    Протисты

    — Обнаружение kingdon Protista в микроскопии

    Dialosoms — Классификация и характеристики

    Фунги — плесень под микроскопом, Aspergillus type

    Водоросли – размножение, идентификация и классификация

    Protozoa – анатомия, классификация, жизненный цикл и микроскопия

    Бактерии – морфология, типы, среда обитания, изучение анаэробов, эубактерий

    Археи – определение, примеры, примеры, примеры, микроскопия

    См. также:

    Микроскопия инфузорий

    Бактерии под микроскопом

    Узнайте больше о клеточном делении, клеточной дифференцировке, клеточной пролиферации и пентозофосфатном пути

    См. статьи о клеточной культуре, окрашивании клеток и окрашивании по Граму.

    В чем разница между растительной клеткой и животной клеткой?

    Ознакомьтесь с информацией о клеточной теории.

    Вернуться к фотосинтезирующим бактериям

    Проверить многоклеточные организмы — развитие, процессы и взаимодействия

    Возврат из одноклеточных организмов в исследовательский центр MicroscopeMaster

    сообщить об этом объявлении


    Ссылки

    Хоксворт, Д.Л. 2001. Величина грибкового разнообразия: 1.Пересмотрена оценка 5 миллионов видов. Микологические исследования 105:1422-1432.

    Каллмейер Дж., Покални Р., Адхикари Р., Смит Д. и Д’Ондт, С. Проц. Натл акад. науч. США http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1203849109 (2012).

    Кеннет Дж. Локейя и Джей Т. Леннона (2015) Законы масштабирования предсказывают глобальное микробное разнообразие.

    М. Дж. Бентон Биоразнообразие на суше и в море. геол. J., 36 (2001), стр. 211-230

    Простейшие: структура, классификация, рост и Разработка. Robert G Yaeger 1996. The Электронная энциклопедия Колумбии,  6-е изд. Авторское право © 2012, издательство Колумбийского университета. Все права защищены.

    Ссылки

     

    https://www.classzone.com/science_book/mls_grade6_FL/255_260.pdf

    https://www.cdc.gov/fungal/diseases/

    DOE объясняет… Микробиология | Министерство энергетики

    Микробиология — это изучение микроорганизмов, которые обычно слишком малы, чтобы их можно было увидеть человеческим глазом без микроскопа.Микроорганизмы (также известные как микробы) необходимы для жизни на Земле; сложные организмы (включая человека) без них почти невозможно выжить. Эти крошечные организмы определяют, как питательные вещества перемещаются в окружающей среде, контролируя работу экосистем. Например, они отвечают за разрушение и разложение биологических материалов. Микроорганизмы влияют на наш климат, определяют, как портятся продукты, а также вызывают болезни и контролируют их. Мы также можем использовать микроорганизмы для производства жизненно важных лекарств, производства биотоплива, очистки от загрязнений и выращивания сельскохозяйственных культур.

    Микроорганизмы могут быть одноклеточными (одноклеточные), многоклеточными (клеточная колония) или бесклеточными (отсутствие клеток). К ним относятся бактерии, археи, грибы, простейшие, водоросли и вирусы.

    • Бактерии — это одноклеточные микробы без ядра.
    • Археи похожи на бактерии, но имеют другую структуру и свойства. Это дает им возможность жить в экстремальных условиях окружающей среды.
    • Простейшие — это одноклеточные микроорганизмы, имеющие ядра.Они получают пищу, окружая ее своими клеточными мембранами. Они встречаются в самых разных средах, где некоторые могут питаться бактериями, чтобы выжить.
    • Водоросли — это одноклеточные или многоклеточные организмы, имеющие ядра и получающие энергию посредством фотосинтеза, подобно растениям.
    • Грибы включают грибы, плесневые грибы и дрожжи. Их клетки имеют ядра, и многие грибы многоклеточны.
    • Вирусы представляют собой неклеточные объекты, состоящие из ядра ДНК или РНК, окруженного белком.Не все биологи считают вирусы живыми организмами. Ни один из известных вирусов не способен воспроизводить себя — им нужны клетки других организмов, чтобы они могли копировать себя.

    Департамент науки Министерства энергетики: вклад в микробиологические исследования

    Министерство энергетики (DOE) поддерживает исследования в области микробиологии, которые помогают нам поддерживать энергетическую безопасность и устойчивую окружающую среду. Программа DOE Biological and Environmental Research (BER) поддерживает научные исследования и объекты, которые стремятся понять сложные биологические, земные и экологические системы.Помимо исследований, финансируемых в академических учреждениях и национальных лабораториях, DOE BER поддерживает два учреждения, которые проводят микробиологические исследования. Лаборатория экологических молекулярных наук (EMSL) предоставляет ученым доступ к инструментам и технологиям для понимания клеточных процессов и взаимодействий. Исследователи используют эту информацию для построения моделей биологических систем. Объединенный институт генома Министерства энергетики США (JGI) секвенирует геномы микробов и микробных сообществ и предоставляет широкий спектр знаний и возможностей для исследований в области микробиологии и синтетической биологии.

    Программа DOE Basic Energy Sciences (BES) поддерживает фундаментальные исследования, направленные на понимание, прогнозирование и, в конечном счете, управление материей и энергией на электронном, атомном и молекулярном уровнях. BES финансирует исследования микробной биохимии и механизмов, которые микробы используют для захвата, преобразования и хранения энергии. Знание этих естественных механизмов может вдохновить на разработку более эффективных компонентов и реакций для энергетических технологий.

    Быстрые факты

    • Ученые считают, что в чашке почвы больше бактерий, чем людей на Земле.Это очень много бактерий — в мире примерно 7,8 миллиарда человек.
    • Микробы могут высвобождать азот и фосфор из почвы и высвобождать их, чтобы растения могли использовать эти питательные вещества для роста и использовать меньше удобрений.
    • Микробы могут модифицировать свою ДНК для производства самых разных продуктов — от биотоплива до пластмасс и других полезных химических веществ.

    Ресурсы

     

    Управление науки является крупнейшим сторонником фундаментальных исследований в области физических наук в Соединенных Штатах и ​​работает над решением некоторых из самых насущных проблем нашего времени.Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт www.energy.gov/science.

    Достижение своих жизненных целей в качестве одноклеточного организма

    Newswise — Как можно двигаться в нужном направлении без мозга и нервной системы? Одноклеточные организмы, по-видимому, без проблем справляются с этим подвигом: например, они могут плыть к пище с помощью маленьких жгутиковых хвостов.

    Как этим крайне просто сложенным существам удается это делать, до сих пор было не совсем понятно.Тем не менее, исследовательская группа из TU Wien (Вена) смогла смоделировать этот процесс на компьютере: они рассчитали физическое взаимодействие между очень простой моделью организма и окружающей средой. Эта среда представляет собой жидкость с неоднородным химическим составом, в ней содержатся неравномерно распределенные источники питания.

    Смоделированный организм был наделен способностью обрабатывать информацию о еде в окружающей среде очень простым способом. Затем с помощью алгоритма машинного обучения обработка информации виртуального существа была изменена и оптимизирована на многих эволюционных этапах.Результатом стал компьютерный организм, который движется в поисках пищи так же, как и его биологические собратья.

    Хемотаксис: Всегда идти туда, где химия верна

    «На первый взгляд, удивительно, что такая простая модель может решить такую ​​сложную задачу», — говорит Андрас Цёттль, руководитель исследовательского проекта, который проводился в Группа «Теория мягкой материи» (руководитель Герхард Каль) в Институте теоретической физики Венского технического университета. «Бактерии могут использовать рецепторы, чтобы определить, в каком направлении, например, увеличивается концентрация кислорода или питательных веществ, и эта информация затем запускает движение в нужном направлении.Это называется хемотаксис.»

    Поведение других, многоклеточных организмов можно объяснить взаимосвязью нервных клеток. Но одноклеточный организм не имеет нервных клеток — в этом случае внутри клетки возможны лишь предельно простые этапы обработки До сих пор было неясно, как такой низкой степени сложности может быть достаточно, чтобы связать простые сенсорные впечатления — например, от химических сенсоров — с целенаправленной двигательной активностью.

    «Чтобы объяснить это, нужен реалистичный, физическую модель движения этих одноклеточных организмов», — говорит Андреас Цёттль.«Мы выбрали простейшую возможную модель, которая физически допускает в первую очередь самостоятельное движение в жидкости. Наш одноклеточный организм состоит из трех масс, соединенных упрощенными мышцами. Теперь возникает вопрос: могут ли эти мышцы координироваться таким образом, чтобы весь организм движется в желаемом направлении? И прежде всего: может ли этот процесс осуществляться простым путем, или он требует сложного управления?»

    Небольшая сеть сигналов и команд

    «Даже если одноклеточный организм не имеет сети нервных клеток — логические шаги, которые связывают его «сенсорные впечатления» с его движением, могут быть математически описаны аналогично нейронным сети», — говорит Бенедикт Хартл, который использовал свой опыт в области искусственного интеллекта для реализации модели на компьютере.В одноклеточном организме также существуют логические связи между различными элементами клетки. Химические сигналы запускаются и в конечном итоге приводят к определенному движению организма.

    «Эти элементы и то, как они влияют друг на друга, были смоделированы на компьютере и скорректированы с помощью генетического алгоритма. Поколение за поколением стратегия движения виртуальных одноклеточных организмов слегка менялась», — сообщает Максимилиан Хюбл, автор многих расчеты по этой теме в рамках своей магистерской диссертации. Те одноклеточные организмы, которым удалось лучше всего направить свое движение туда, где находились нужные химические вещества, получили возможность «размножаться», а менее удачные варианты «вымерли». Таким образом, после многих поколений возникла управляющая сеть, очень похожая на биологическую эволюцию, которая позволяет виртуальному одноклеточному организму преобразовывать химическое восприятие в целенаправленное движение чрезвычайно простым способом и с помощью очень простых цепей.

    Случайное колебательное движение, но с конкретной целью

    «Вы не должны думать о нем как о высокоразвитом животном, которое сознательно что-то воспринимает, а затем бежит к этому», — говорит Андреас Цёттль.«Это больше похоже на случайное колебательное движение. Но такое, которое в конечном итоге ведет в правильном направлении в среднем. И это именно то, что вы наблюдаете у одноклеточных организмов в природе».

    Компьютерное моделирование и алгоритмические концепции, недавно опубликованные в известном журнале PNAS , доказывают, что минимальной степени сложности управляющей сети действительно достаточно для реализации относительно сложных моделей движения. При правильном учете физических условий достаточно удивительно простого внутреннего механизма, чтобы воспроизвести в модели именно те движения, которые известны в природе.

    ###

    В одном из природных нововведений одна клетка разрушает и восстанавливает свой собственный геном

    Жизнь может быть настолько сложной и новой, что даже одна клетка может преподнести несколько сюрпризов, согласно исследованию, проведенному Принстонским университетом. исследователи.

    Обитающий в пруду одноклеточный организм Oxytricha trifallax обладает замечательной способностью разбивать свою собственную ДНК почти на четверть миллиона фрагментов и быстро собирать их заново, когда придет время для спаривания, сообщают исследователи в журнале Cell.Организм внутренне хранит свой геном в виде тысяч перемешанных, зашифрованных фрагментов генов. Спариваясь с другим представителем своего вида, организм роется в этих перемешанных генах и сегментах ДНК, чтобы собрать воедино более 225 000 крошечных цепочек ДНК. Все это происходит примерно за 60 часов.

    Способность организма разбирать и быстро собирать свои собственные гены необычайно сложна для любой формы жизни, объяснила старший автор Лаура Ландвебер, профессор экологии и эволюционной биологии Принстона.То, что такая сложность существует в, казалось бы, простом организме, подчеркивает «истинное разнообразие жизни на нашей планете», — сказала она.

    «Это одна из первых попыток природы стать более сложной, несмотря на то, что она остается маленькой в ​​смысле одноклеточности», — сказал Ландвебер. «Есть и другие примеры геномных пазлов, но этот — лидер по сложности. Люди могут подумать, что организмы, обитающие в прудах, будут простыми, но этот показывает, насколько сложной может быть жизнь, что она может собрать все строительные блоки заново. хромосом.»

    Исследование, проведенное учеными из Принстонского университета, показало, что обитающий в пруду одноклеточный организм Oxytricha trifallax (выше) обладает замечательной способностью разбивать свою собственную ДНК почти на четверть миллиона фрагментов и быстро собирать их заново, когда придет время. спариваться. Этот сложный процесс может послужить шаблоном для понимания того, как хромосомы у более сложных животных, таких как люди, распадаются и собираются заново, как это может происходить во время возникновения рака. (Изображение Джона Брахта, Американский университет, и Роберта Хаммерсмита, Государственный университет Болла)

    С практической точки зрения Oxytricha является модельным организмом, который может служить образцом для понимания того, как ломаются хромосомы у более сложных животных, таких как люди. разъединить и снова собрать, как это может произойти во время начала рака, сказал Ландвебер.По ее словам, в то время как динамика хромосом в раковых клетках может быть непредсказуемой и хаотичной, Oxytricha представляет собой упорядоченную пошаговую модель реконструкции хромосом.

    «Это плохо, когда человеческие хромосомы распадаются и собираются в другом порядке», — сказал Ландвебер. «Процесс в Oxytricha задействует некоторые из тех же биологических механизмов, которые обычно защищают хромосомы от распада, и вместо этого использует их для чего-то творческого и конструктивного. »

    Гертрауд Бургер, профессор биохимии Монреальского университета, сказала, что «безудержные и старательно организованные перестройки генома, которые происходят в этом организме», демонстрируют уникальный уровень сложности, который ученые должны учитывать, когда дело доходит до изучения генетики организма.

    «Эта работа впечатляющим образом показывает, что генетическая информация организма может претерпевать существенные изменения, прежде чем она будет фактически использована для построения компонентов живой клетки», — сказал Бургер, который знаком с этой работой, но не принимал в ней участия. .

    «Поэтому определение строения организма только по последовательности генома может быть сложной задачей, а в некоторых случаях даже невозможной», — сказал Бургер. «В более ранних работах было описано несколько случаев незначительных перестановок, но это дилетантство по сравнению с [этой] системой».

    Бургер добавил, что работа является «чрезвычайно всеобъемлющей в отношении использованных экспериментальных методов и проведенных анализов». Этот проект является одним из первых сложных геномов, секвенированных с использованием технологии Pacific Biosciences (PacBio), которая считывает длинные одиночные молекулы.

    По словам Ландвебера,

    Oxytricha уже стоит особняком от других микроорганизмов. Это большая клетка, примерно в 10 раз больше типичной человеческой клетки. Организм также содержит два ядра, тогда как большинство одноклеточных организмов содержат только одно. Ядро клетки регулирует внутреннюю активность и, как правило, содержит ДНК клетки, а также гены, которые передаются во время размножения.

    Индивидуальная клетка Oxytricha , однако, хранит свою активную ДНК в одном рабочем ядре и использует второе для хранения архива генетического материала, который она передаст следующему поколению, сказал Ландвебер.Геном этого второго ядра, известного как ядро ​​зародышевой линии, подвергается демонтажу и реконструкции, чтобы произвести новое рабочее ядро ​​в потомстве.

    По словам Ландвебера,

    Oxytricha использует секс исключительно для обмена ДНК, а не для размножения — как и черенки растений, новые популяции Oxytricha появляются из одного организма. Во время секса два организма сливаются вместе, чтобы разделить половину своей генетической информации. Цель состоит в том, чтобы каждая клетка заменила гены старения новыми генами и частями ДНК своего партнера.Вместе обе клетки строят новые рабочие ядра со свежим набором хромосом. По словам Ландвебера, это омолаживает их и разнообразит их генетический материал, что полезно для организма.

    «Это похоже на научную фантастику — они перестают стареть, торгуя своими старыми частями», — сказала она.

    Исследователи обнаружили, что во время этого процесса перемешанные гены в ядре зародышевой линии сортируются, чтобы найти примерно 225 000 небольших сегментов ДНК, которые каждый партнер использует для реконструкции своих омоложенных хромосом.Предыдущая работа в лаборатории Ландвебера — публикация 2012 года в журнале Cell и статья 2008 года в журнале Nature — показала, что миллионы некодирующих молекул РНК предыдущего поколения управляют этим делом, маркируя и сортируя фрагменты ДНК в правильном порядке.

    Также впечатляет огромный масштаб генома Oxytricha , сказал Ландвебер. В статье 2013 года из ее лаборатории в PLoS Biology сообщалось, что организм содержит примерно 16 000 хромосом в активном ядре; у человека их всего 46.Большинство хромосом Oxytricha содержат всего один ген, но даже эти гены могут быть очень большими. По словам Ландвебера, один ген Oxytricha может быть создан из от одного до 245 отдельных фрагментов ДНК.

    Исключительная генетика Oxytricha защищает его ДНК, так что во время размножения передается в основном здоровый материал, сказал Ландвебер. Неудивительно, что этот организм можно найти по всему миру, жующим водоросли.

    «Их успешное распространение по всему миру связано с их способностью защищать свою ДНК с помощью нового метода шифрования, а затем быстро собирать и передавать надежные гены из поколения в поколение», — сказал Ландвебер.

    Ландвебер работала в своей лаборатории с первым автором Сяо Ченом и Дереком Клеем, двумя аспирантами в области молекулярной биологии, соавторами Джоном Брахтом и Аароном Голдманом, постдокторскими научными сотрудниками в области экологии и эволюционной биологии, а также Дэвидом Перлманом, директором молекулярной лаборатории. биологическая масс-спектрометрическая установка. Другие исследователи из Университета Южной Флориды, Бернского университета в Швейцарии, Университета Индианы, Исследовательского института Бенароя в Вирджинии Мейсон в Сиэтле и Медицинской школы Икана на горе Синай.

    Статья «Архитектура скремблированного генома выявляет огромные уровни геномной перестройки во время развития» была опубликована 28 августа в журнале Cell. Работа была поддержана Национальными институтами здравоохранения (гранты № GM59708 и GM109459), Национальным научным фондом (гранты № 04 и 0923810), стипендией NIH (1F32GM099462) и постдокторской стипендией НАСА.

    Достижение жизненных целей в качестве одноклеточного организма — ScienceDaily

    Как можно двигаться в нужном направлении без мозга и нервной системы? Одноклеточные организмы, по-видимому, без проблем справляются с этим подвигом: например, они могут плыть к пище с помощью маленьких жгутиковых хвостов.

    Как этим крайне просто сложенным существам удается это делать, до сих пор было не совсем понятно. Тем не менее, исследовательская группа из TU Wien (Вена) смогла смоделировать этот процесс на компьютере: они рассчитали физическое взаимодействие между очень простой моделью организма и окружающей средой. Эта среда представляет собой жидкость с неоднородным химическим составом, в ней содержатся неравномерно распределенные источники питания.

    Смоделированный организм был наделен способностью обрабатывать информацию о еде в окружающей среде очень простым способом.Затем с помощью алгоритма машинного обучения обработка информации виртуального существа была изменена и оптимизирована на многих эволюционных этапах. Результатом стал компьютерный организм, который движется в поисках пищи так же, как и его биологические собратья.

    Хемотаксис: Всегда туда, где химия правильная

    «На первый взгляд удивительно, что такая простая модель может решить такую ​​сложную задачу», — говорит Андраш Цёттль, руководивший исследовательским проектом, который выполнялся в группе «Теория мягкой материи» (во главе с Герхардом Калем ) в Институте теоретической физики Венского технического университета. «Бактерии могут использовать рецепторы, чтобы определить, в каком направлении, например, увеличивается концентрация кислорода или питательных веществ, и эта информация затем запускает движение в нужном направлении. Это называется хемотаксисом».

    Поведение других, многоклеточных организмов можно объяснить взаимосвязью нервных клеток. Но в одноклеточном организме нервных клеток нет — в этом случае внутри клетки возможны лишь предельно простые этапы обработки. До сих пор было неясно, как такой низкой степени сложности может быть достаточно, чтобы связать простые сенсорные впечатления — например, от химических сенсоров — с целенаправленной двигательной активностью.

    «Чтобы объяснить это, вам нужна реалистичная физическая модель движения этих одноклеточных организмов», — говорит Андреас Цёттль. «Мы выбрали простейшую возможную модель, которая физически допускает в первую очередь самостоятельное движение в жидкости. Наш одноклеточный организм состоит из трех масс, соединенных упрощенными мышцами. Теперь возникает вопрос: могут ли эти мышцы координироваться таким образом, чтобы весь организм движется в желаемом направлении? И прежде всего: может ли этот процесс осуществляться простым путем, или он требует сложного управления?»

    Малая сеть сигналов и команд

    «Даже если одноклеточный организм не имеет сети нервных клеток, логические шаги, которые связывают его «сенсорные впечатления» с его движением, могут быть математически описаны аналогично нейронной сети», — говорит Бенедикт Хартл, который использовал его опыт в области искусственного интеллекта для реализации модели на компьютере.В одноклеточном организме также существуют логические связи между различными элементами клетки. Химические сигналы запускаются и в конечном итоге приводят к определенному движению организма.

    «Эти элементы и то, как они влияют друг на друга, были смоделированы на компьютере и скорректированы с помощью генетического алгоритма: поколение за поколением стратегия движения виртуальных одноклеточных организмов немного менялась», — сообщает Максимилиан Хюбл, который провел многие расчеты. по этой теме в рамках своей магистерской диссертации.Те одноклеточные организмы, которым лучше всего удавалось направить свое движение туда, где находились нужные химические вещества, получали возможность «размножаться», тогда как менее удачные варианты «вымирали». Таким образом, после многих поколений возникла управляющая сеть, очень похожая на биологическую эволюцию, которая позволяет виртуальному одноклеточному организму преобразовывать химическое восприятие в целенаправленное движение чрезвычайно простым способом и с помощью очень простых цепей.

    Беспорядочное колебательное движение — но с конкретной целью

    «Вы не должны думать об этом как о высокоразвитом животном, которое сознательно что-то воспринимает, а затем бежит к этому», — говорит Андреас Цёттль.«Это больше похоже на случайное колебательное движение. Но такое, которое в конечном итоге ведет в правильном направлении в среднем. И это именно то, что вы наблюдаете у одноклеточных организмов в природе».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2015-2019 © Игровая комната «Волшебный лес», Челябинск
тел.:+7 351 724-05-51, +7 351 777-22-55 игровая комната челябинск, праздник детям челябинск