Часть 2
ЗАНЯТИЕ 18: Низшие растения. Царство Грибы.
1. Царство Грибы, общая характеристика.
2. Зигомикоты. 3. Аскомикоты 4. Дейтеромикоты, или Несовершенные грибы
5. Базидиомикоты. Роль грибов в природе С. 285 – 300
1. Царство Грибы, общая характеристика.
В настоящее время грибы считаются процветающей группой эукариотов. Грибы занимают очень разнообразные экологические ниши (суша, вода, организмы растений и животных).
По типу питания грибы являются гетеротрофами, они подразделяются на сапротрофов (сапрофитов), паразитов и хищных. Между сапротрофами и паразитами сложно провести резкую границу т.к. многие грибы являются факультативными сапротрофами или факультативными паразитами. Факультативные сапротрофы – это грибы паразиты, которые при определённых условиях ведут себя как сапротрофы. Факультативные паразиты – это грибы сапротрофы, которые при определённых условиях ведут себя как паразиты.
В биосфере грибы выполняют функцию редуцентов т.е. обеспечивают минерализацию органических остатков.
Тело грибов представлено мицелием, которое состоит из переплетающихся и ветвящихся нитей – гифов. Т.о. у грибов в отличие от других эукариот тело не дифференцировано на ткани и органы отсутствуют.
Мицелий подразделяется на вегетативный и генеративный. Вегетативный мицелий связан с поглощением пищи, обменом веществ, ростом организма. Генеративный мицелий связан с образованием спор или с половым процессом. У наиболее высоко организованных грибов эта часть организма называется плодовым телом.
Такой особый тип строения грибов связан с их образом жизни. Это прикрепленные к субстрату организмы, причем их мицелий развивается либо внутри субстрата, либо на его поверхности. Поглощение питательных веществ происходит осмотическим путем.
Вода и питательные вещества поступают в тело гриба осмотическим путём. Сначала каждая клетка мицелия выделяет во внешнюю среду гидролитические ферменты из лизосом. Пища переваривается вне организма гриба, а потом поступает в мицелий.
Мицелий и гифы имеют ряд характерных особенностей. Связи между клетками в гифах могут быть разными в зависимости от строения клеточных стенок. Если соседние клетки полностью отделены друг от друга, мицелий называется септированным. Если перегородок между клетками нет и весь мицелий представляет собой одну гигантскую клетку со множеством ядер – это несептированный мицелий. У целого ряда видов грибов соседние клетки гифов соединены между собой широкими цитоплазматическими перемычками, по которым из одной клетки в другую могут перемещаться не только питательные вещества, но и органоиды и даже ядра. В септированном мицелии клетки могут содержат одно или два ядра (одноядерный и двуядерный мицелий).
В строении грибной клетки выделяют клеточную стенку, обязательным компонентом которой является хитин (азотсодержащий полисахарид). Молекулы хитина крупные и способны образовывать нити, которые повышают прочность клеточной стенки. Под клеточной стенкой находится цитоплазматическая мембрана, которая отделяет цитоплазму от клеточной стенки. В цитоплазме находятся органоиды общего назначения и достаточно крупная вакуоль. Вакуоль обеспечивает поступление воды и питательных веществ в клетку, а также рост клетки путем растяжения.
Запасным питательным веществом грибов является гликоген.
Благодаря крайне низкой специализации клеток грибов, они способны к постоянному росту. Однако если постоянный рост растений обеспечивается меристематической тканью, то у грибов он обеспечивается всеми клетками мицелия. Постоянный рост грибов способствует захвату новых субстратов.
Грибы обладают высокой способность ко вторичному метаболизму. Многие вещества вторичного метаболизма являются ядами или антибиотиками. Это помогает грибам конкурировать с другими животными организмами и, прежде всего, с бактериями.
Т.о. грибы являются уникальными организмами т.к. в своем строении сочетают признаки растений и животных. Это позволяют считать грибы царством организмов, появившихся до растений и животных.
Грибы подразделяются на низшие и высшие. К низшим грибам относится отдел Зигомикоты, к высшим – отделы Аскомикоты, Базидиомикоты и Несовершенные грибы.
2. Зигомикоты
К этому отделу относятся почвенные грибы-сапротрофы и небольшое количество грибов – паразитов.
Мицелий многоядерный несептированный. Клеточная стенка содержит много хитина.
Отличительной особенностью этого отдела является половой процесс в виде зигогамии – слияние гаметангиев. На концах гиф несептированного мицелия с помощью перегородки отчленяются особые «клетки», которые содержат цитоплазму и некоторое количество ядер. Эта отчленённая многоядерная часть мицелия и называется гаметангием. Гифы мицелия зигомицет отличаются по половому знаку, и сливаются обязательно гаметангии разных знаков. В результате формируется зигоспорангий, который содержит несколько диплоидных ядер. Зигоспорангий – это покоящаяся стадия, служащая для перенесения неблагоприятных условий. При наступлении благоприятных условий каждое ядро делится мейозом и бывший зигоспорангий даёт начало новому гаплоидному мицелию.
Бесполое размножение осуществляется как вегетативным путём, так и образованием неподвижных спор (спорангиоспор).
Типичный представитель зигомикот – почвенный гриб-сапротроф – мукор, или головчатая плесень. Его грибница появляется на кусках хлеба, сыра, на конском навозе в виде пушистого белого налета, который через некоторое время чернеет. Одни ответвления клетки проникают в субстрат и поглощают питательные вещества, другие приподнимаются вверх. На их концах развиваются округлые головки – спорангии, в которых образуются спорангиоспоры. Созревшие споры распространяются воздушными потоками или при помощи животных. В благоприятных условиях, спора прорастает в новый мицелий.
Некоторые мукоровые грибы поражают кожу, орган слуха и центральную нервную систему человека. Другие вызывают микозы лёгких (ложный туберкулёз).
3. Аскомикоты (сумчатые грибы)
Это большой отдел, представители которого отличаются по размеру и формам мицелия. Размеры могут варьировать от одной клетки до нескольких десятков метров. Мицелий септированный и может быть одноядерным и многоядерным. Клеточная стенка двухслойна и содержит мало хитина. Бесполое размножение ярко выражено и у большинства сумчатых грибов осуществляется в виде конидиеспор.
Половой процесс более специализированный, чем у зигомикот, и представлен гаметангиегамией. При этом сливаются мужские и женские гаметангии. Причём сначала сливаются только плазмы (плазмогамия), а разнополые ядра не сливаются. После этого начинается формирование сумки (аска), в которой происходит слияние ядер (кариогамия). Затем диплоидные ядра претерпевают мейоз и в сумке развиваются особые споры полового размножения (аскоспоры).
У многих аскомицетов сумки формируются на поверхности плодовых тел. Плодовые тела – это особые надземные образования, состоящие из плотно сплетённых гифов. Так происходит у сморчков, строчков, трюфелей.
К аскомикотам относится род дрожжи.
Это одноклеточные грибы размером от 8 до 10мкм, не имеющие грибницы. Считается, что они образовались в результате упрощения грибов, имевших одноклеточный мицелий. Дрожжи широко распространены в почве и на сладких плодах. Размножаются они чрезвычайно быстро почкованием, почки могут отделяться от материнской клетки или оставаться на ней, образуя колонии. При недостатке питания и избытке в среде кислорода у дрожжей наблюдается половой процесс в виде слияния двух гаплоидных клеток. Образовавшаяся диплоидная зигота делится мейозом и даёт 4 споры, из которых развиваются новые дрожжевые клетки.
Пекарские дрожжи объединяют многие выведенные в культуре дрожжи: спиртовые, винные, пивные, хлебопекарные. Все они разлагают сахар на этанол спирт и углекислый газ. Так, например, при добавлении в тесто дрожжи начинают разлагать имеющуюся там глюкозу, образующуюся из крахмала. При этом выделяется этанол и СО2, обеспечивающий тесту пористость и увеличение объёма. При выпечке этанол и СО2 улетучиваются.
Дрожжи являются ценным пищевым и кормовым продуктом. Они содержат до 50% белка, а также жиры и углеводы. Дрожжи синтезируют в больших количествах витамины, особенно В2, поэтому их используют при лечении малокровия.
4. Дейтеромикоты, или Несовершенные грибы
Яркой особенностью этих грибов является то, что жизненный цикл они проходят в гаплоидной стадии и размножаются только бесполым путём.
Дейтеромикоты широко распространены в природе и встречаются на различных субстратах. Вместе с другими грибами они принимают участие в разложении органических остатков и почвообразовательном процессе.
Большое медицинское значение имеет род Пенициллум. Этот гриб имеет членистый мицелий, состоящий из одноядерных члеников. Встречается пеницилл в виде плесени на почве и продуктах растительного происхождения (на плодах, овощах, варенье, томатной пасте и др.). Сначала мицелий пеницилла имеет вид белого паутинного налёта, позднее приобретает зеленоватый или голубоватый оттенок. Вверх от мицелия отходят гифы, на концах которых образуются цепочки спорангиев – конидиеносцы. В конидиеносцах образуются споры – конидии. Совокупность цепочек напоминает кисть руки, отсюда второе название гриба – "кистевик". В благоприятных условиях спора прорастает в новую грибницу. Некоторые виды пеницилла используются для приготовления пенициллина – одного из основных антибиотиков.
В пищевой промышленности пеницилл используется для приготовления особых сортов сыра (рокфор).
Виды из рода Трихофитон вызывают стригущий лишай – заболевание кожи, волос и ногтей.
Представители рода Аспергиллум отличаются конидиеносцами, вздутыми на вершине. Сапрофитные виды поражают пищевые продукты в виде чёрной и зелёной плесени.
Паразитические виды вызывают заболевания человека отомикоз. Аспергилл жёлтый развивается на плодах арахиса и различных кормах. Он вырабатывает афлатоксин, вызывающий поражения печени и обладающий канцерогенными свойствами.
Другие виды аспергиллов полезны для человека. Они используются в микробиологической промышленности для производства органических кислот (лимонной), ферментов (амилаз) и антибиотиков (фумагиллин).
5. Базидиомикоты. Роль грибов в природе.
Базидиомикоты – это высшие грибы с септированным мицелием.
Бесполое размножение осуществляется частями мицелия, и крайне редко с помощью гаплоидных спор.
При половом процессе специальные органы полового размножения не образуются. Половой процесс протекает в форме соматогамии, т.е. сливаются не специализированные соматические клетки мицелия. Однако слияние конечных клеток гиф не происходит слиянием ядер. Образуются дикарионные клетки, которые при делении формируют дикарионный мицелий.
На дикаринном мицелии образуется плодовое тело, которое состоит из пенька и шляпки. В шляпке образуются базидии. В базидиях завершается половой процесс, т. е. ядра дикариона сливаются и образуется диплоидное ядро.
Т. о., в цикле развития базидиомикот чередуются три фазы: гаплоидная, дикарионная и диплоидная. Основную часть жизни базидиомикоты проводят в дикарионной фазе.
У базидиомикот можно выделить несколько экологических групп.
1. ксилофилы грибы, поселяющиеся на древесине. Это, в основном, грибы-сапротрофы (или факультативные паразиты). Поселяясь на стареющей или отмирающей древесине, они разрушают её: трутовики (чага), опята, вешенки.
2. почвенные сапротрофы, обитающие на гниющем опаде.
3. микоризные грибы, образующие симбиоз с высшими растениями. Сюда же относятся шляпочные грибы.
4. специализированные паразиты. В основном они паразитируют на высших растениях. Они характеризуются высокой степенью специализации: каждый вид паразитируют на определённом виде растения и чётко приспособлены к жизненному циклу хозяина. Эти паразиты не вызывают гибели хозяина.
Роль грибов в природе
сапротрофы выступают в БГЦ в роли редуцентов. Они разлагают в основном растительные остатки, богатые лигнином. Совместно с бактериями они участвуют в круговороте веществ и почвообразовании.
грибы-микоризообразователи дают существенные преимущества высшим растениям в конкурентной борьбе.
грибы-паразиты регулируют численность организмов хозяев, тем самым они вносят вклад в естественный отбор, а, следовательно, в эволюционный процесс.
многие грибы являются непременным звеном трофических цепей.
ЗАНЯТИЕ 19: Низшие растения. Водоросли.
1. Водоросли как особая группа растений. Общая характеристика.
2. Особенности строения и размножение водорослей.
3. Отдел Зеленые водоросли. Особенности строения и размножения.
4. Отдел Зеленые водоросли. Экология и значение.
5. Отдел Бурые водоросли.
6. Отдел Красные водоросли. (265 – 285 )
1. Водоросли как особая группа растений. Общая характеристика.
До сих пор систематическое положение водорослей неясно. Традиционно типы водорослей относят к царству растений. Это связано с их способностью к фотосинтезу и с тем, что высокоорганизованные водоросли ведут прикреплённый образ жизни. Для водорослей характерно отсутствие дифференцировки тела на ткани и органы, тело представлено слоевищем, поэтому водоросли часто относят к подцарству Низшие растения.
По другим воззрениям водоросли (наряду с простейшими организмами) относят к отдельному классу Протоктисты. Это связано с тем, что водоросли отличаются от растений и строением клеток, и строением тела.
Большинство водорослей являются водными организмами, обитающими как в пресных, так и солёных водоёмах. Вместе с тем многие виды водорослей из отделов Зелёные водоросли могут обитать в наземных условиях (на переувлажнённых почвах, стволах старых деревьев).
Размеры водорослей варьируют от нескольких микрометров (у одноклеточных) до нескольких десятков метров (у многоклеточных).
Таллом водорослей может быть одноклеточным, многоклеточным или колониальным.
В зависимости от строения слоевища выделяют 9 типов строения водорослей.
амебоидная форма – одноклеточные водоросли без клеточной стенки. Вместо неё имеется эластичная пелликула (только у водорослей), которая не препятствует образованию временных выростов на поверхности клетки
коккоидная форма – одноклеточные водоросли с достаточно плотной клеточной стенкой, но без жгутиков
монадная форма – характерна для одноклеточных водорослей, имеющих плотную клеточную стенку; клеткам присущи жгутики
пальмеллоидная – характерна для колониальных водорослей, группа клеток погружена в связывающую их общую слизь
нитчатая – существует в двух вариантах: нити простые или нити ветвятся
пластинчатая – слоевище имеет вид пластинки небольшой толщины, но со значительной площадью
сифональная – слоевище не имеет перегородок между клетками и представляет собой одну гигантскую клетку с множеством ядер
8. харофитная – слоевище крупное многоклеточное линейно-членистого строения
Такое разнообразие внешнего строения обусловлено приспособлением водорослей различным экологическим условиям.
2. Особенности строения и размножение водорослей.
Можно отметить следующие особенности строения клеток водорослей.
для всех клеток водоросли характерна клеточная стенка, основой которой являются углеводы. Это напоминает растения, но клеточные стенки разных видов водорослей могут содержать такие вещества как карбонат Са, оксид кремния, альгиновые кислоты, слизистые вещества.
2. практически у всех водорослей в состав клеточной стенки входит пелликула, непосредственно контактирующая с внешней средой. Это наружная часть клеточной стенки, отличающаяся особой плотностью и ригидностью. Пелликула слабо выражена лишь у водорослей амёбоидной структуры. Возникновение пелликулы связано с водным образом жизни.
3. в цитоплазме располагаются органоиды общего назначения и крупная вакуоль (рост клетки происходит за счёт растяжения).
4. хлоропласты водорослей очень разнообразны по строению и форме: звёздчатые, листовидные, сетчатые, спиральные, чашевидные, в виде незамкнутого кольца. Их называют хроматофоры, т.к. в отличие от хлоропластов у них нет тилакоидов. В хроматофорах присутствуют особые тельца – пиреноиды, имеющие белковую природу. Они являются центрами образования первичного крахмала.
5. у большинства водорослей имеются центриоли.