Все бактерии являются одноклеточными: Одноклеточными являются все 1) вирусы 3) грибы 2) бактерии 4) водоросли

Комплексное снабжение, оснащение

Компания Химснаб-СПБ имеет многолетний опыт работы на рынке химической продукции и лабораторного оборудования. Компания тесно сотрудничает со многими промышленными и производственными организациями и имеет возможность осуществлять комплексное снабжение и оснащение предприятии различных отраслений промышленности необходимым оборудованием и расходными материалами.

Предствленная информация на страницах данного интернет-сайта и в каталоге продукции носит исключительно информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) Гражданского кодекса РФ. Для получения подробной информации о наличии и стоимости указанных товаров и (или) услуг,обращайтесь к менеджерам отдела продаж: форма обратной связи, e-mail, телефон.

Реализация продукции для сельского хозяйства, химической, строительной, нефтегазовой, металлургической, текстильной, кожевенной, и других отраслей промышленности.

Бактерии заставили размножаться одноклеточных жгутиконосцев — Наука

Одноклеточные жгутиконосцы — хоанофлагелляты — считаются одними из возможных предков многоклеточных животных. И подобно многим своим «большим братьям» они нередко отказываются размножаться в лабораторных условиях. Именно так вела себя культура Salpingoeca rosetta в лаборатории Николь Кинг Калифорнийского университета в Беркли.

Но как-то раз одна из ее студенток случайно добавила к жгутиконосцам культуру бактерий Vibrio fischeri. Уже через несколько часов хоанофлагелляты образовали скопление, которое всегда предшествует размножению. «Насколько нам известно, это первый случай влияния бактерий на размножение», — рассказала Николь журналу The New Scientist.

Ученые и раньше замечали, что некоторые организмы лучше размножаются в присутствии других (например, морских ежей стимулирует наличие фитопланктона). Поэтому не исключено, что обилие бактерий может восприниматься жгутиконосцами как знак благоприятных условий окружающей среды.

В попытках определить, что стало причиной такого странного поведения организмов, ученые обнаружили белок, который выделяют бактерии, и окрестили его EroS. Как оказалось, он разрушает молекулы протеогликанов, покрывающие мембрану жгутиконосцев, и откусывает от них углеводные цепочки. По словам Николь, бактерии, предположительно, едят образовавшиеся фрагменты углеводов.

Ранее никому не удавалось обнаружить протеогликаны на поверхности клеток жгутиконосцев: считалось, что такое покрытие клеточной мембраны является отличительной особенностью животных. Судя по всему, этот признак оказывается гораздо более древним, чем полагали до сих пор.

Николь и ее коллеги подметили, что расщепление протеогликанов с помощью аналогичных белков также предшествует оплодотворению у многих животных, в том числе и млекопитающих. Например, у человека яйцеклетка на выходе из яичника покрыта слоем фолликулярных клеток, которые соединены друг с другом протеогликанами. Чтобы открыть дорогу к яйцеклетке, сперматозоид выделяет ферменты, разрушающие протеогликановый слой.

Так что, вероятно, мы еще услышим об организмах, которых ученые с помощью бактерий убедили преодолеть стеснительность и начать размножаться в лаборатории.

Результаты исследования опубликованы на сервере bioRxiv.

 Полина Лосева

прокариот: бактерии и археи | Организменная биология

Цели обучения

1. Различают бактерии, археи и эукарии.
2. Изобразите филогенетические отношения между бактериями, археями и эукариями.
3. Определите способы, которыми археи и бактерии получают энергию и углерод.
4. Объясните ископаемые, химические и генетические свидетельства ключевых событий эволюции трех сфер жизни (бактерии, археи, эукарии)
5. Объясните, почему расцвет цианобактерий привел к насыщению атмосферы кислородом.
6. Поместите эволюцию трех сфер жизни в геологическую шкалу времени.
7. Опишите важность прокариот (бактерий и архей) для здоровья человека и процессов в окружающей среде.

, а также структурные и биохимические сравнения последовательно делят все живые организмы на 3 основных домена: Бактерии, Археи и Эукария (также называемые Эукариоты ; эти термины могут использоваться взаимозаменяемо).И бактерии, и археи являются прокариотами, одноклеточными микроорганизмами без ядер, а эукария включает нас и всех других животных, растений, грибов и одноклеточных простейших — всех организмов, клетки которых имеют ядра, в которых заключена их ДНК, помимо остальной части тела. клетка. Летопись окаменелостей указывает на то, что первыми живыми организмами были прокариоты (бактерии и археи), а миллиард лет спустя возникли эукариоты.

Учебный совет: Предлагается создать диаграмму для сравнения и сопоставления трех сфер жизни во время чтения.

Приведенная ниже информация была адаптирована из OpenStax Biology 22.2

Археи и бактерии имеют ряд общих черт, но также являются разными сферами жизни:

• И археи, и бактерии — одноклеточные организмы. Этим они отличаются от эукариот, которые включают как одноклеточные, так и многоклеточные организмы
• В клетках архей и бактерий отсутствуют органеллы или другие внутренние мембраносвязанные структуры. Следовательно, в отличие от эукариот, у архей и бактерий нет ядра, отделяющего их генетический материал от остальной части клетки.
• Археи и бактерии обычно имеют одну кольцевую хромосому — кусок кольцевой двухцепочечной ДНК, расположенный в области клетки, называемой нуклеоидом. Напротив, многие эукариоты имеют множественные линейные хромосомы.
• Археи и бактерии размножаются путем деления — процесса, при котором отдельная клетка воспроизводит свою единственную хромосому и разделяется на две части. Эукариоты размножаются посредством митоза, который включает дополнительные шаги для репликации и правильного деления нескольких хромосом между двумя дочерними клетками.Многие эукариоты также размножаются половым путем, когда процесс, называемый мейозом, уменьшает количество хромосом вдвое, чтобы произвести гаплоидные клетки (обычно называемые спермой или яйцеклеткой), а затем две гаплоидные клетки сливаются, чтобы создать новый организм. Археи и бактерии не могут размножаться половым путем.
• Почти все прокариоты имеют клеточную стенку, защитную структуру, которая позволяет им выживать в экстремальных условиях, которая расположена за пределами их плазматической мембраны. Напротив, у некоторых эукариот есть клеточные стенки, а у других — нет.Состав клеточной стенки значительно различается между доменами Bacteria и Archaea. Стенки бактериальных клеток состоят из пептидогликана, комплекса белков и сахаров, а стенки клеток архей состоят из полисахаридов (сахаров). Состав их клеточных стенок также отличается от эукариотических клеточных стенок растений (целлюлоза) или грибов и насекомых (хитин). У некоторых бактерий есть внешняя капсула за пределами клеточной стенки.
• Другие структуры присутствуют у некоторых видов прокариот, но отсутствуют у других.Например:
  • Капсула, встречающаяся у некоторых видов, позволяет организму прикрепляться к поверхностям, защищает его от обезвоживания и атаки фагоцитарных клеток и делает патогены более устойчивыми к нашим иммунным ответам.
  • У некоторых видов также есть жгутики (единственные, жгутик), используемые для передвижения, и пили (единственные, пилусы), используемые для прикрепления к поверхностям.
  • Плазмиды, состоящие из внехромосомной ДНК, также присутствуют во многих видах бактерий и архей.
• Прокариоты, особенно археи, могут выжить в экстремальных условиях, неблагоприятных для большинства живых существ.

Приведенная ниже информация была адаптирована из OpenStax Biology 22.3

Прокариоты были и могут жить в любой среде, используя любые доступные источники энергии и углерода. Прокариоты заполняют множество ниш на Земле, в том числе участвуют в круговоротах питательных веществ, таких как круговорот азота и углерода, разлагают мертвые организмы и процветают внутри живых организмов, включая людей.Очень широкий диапазон сред, в которых обитают прокариоты, возможен благодаря разнообразным метаболическим процессам. Фототрофы (или фототрофные организмы) получают энергию от солнечного света. Хемотрофы (или хемосинтезирующие организмы) получают энергию из химических соединений.

Прокариоты могут использовать не только разные источники энергии, но и разные источники углеродных соединений. Напомним, что организмы, которые способны преобразовывать неорганический углерод (например, диоксид углерода) в органический углерод (например, глюкозу), называются автотрофами .Напротив, гетеротрофы должны получать углерод из органических соединений. Термины, описывающие, как прокариоты получают энергию и углерод, можно комбинировать. Таким образом, фотоавтотрофы используют энергию солнечного света и углерод из углекислого газа и воды, тогда как хемогетеротрофы получают энергию и углерод из органического химического источника. Хемоавтотрофы получают энергию из неорганических соединений, а свои сложные молекулы строят из углекислого газа. Наконец, фотогетеротрофы используют свет в качестве источника энергии, но им требуется источник органического углерода (они не могут преобразовать углекислый газ в органический углерод).В отличие от большого метаболического разнообразия прокариот, эукариоты являются только фотоавтотрофами (растения и некоторые простейшие) или хемогетеротрофами (животные, грибы и некоторые простейшие). В таблице ниже приведены источники углерода и энергии у прокариот.

В видеороликах ниже представлены более подробные обзоры архей и бактерий, включая общие характеристики и метаболическое разнообразие:

Хотя термин прокариот («до ядра») широко используется для описания как архей, так и бактерий, вы можете видеть из филогенетического Древа жизни ниже, что этот термин не описывает монофилетическую группу:

Фактически, Археи и эукарии образуют монофилетическую группу, а не археи и бактерии. Эти отношения указывают на то, что археи более тесно связаны с эукариотами, чем с бактериями, хотя внешне археи гораздо больше похожи на бактерии, чем на эукариоты.

Ранняя жизнь на Земле: Земле примерно 4 года.Возраст 6 миллиардов лет на основе радиометрического датирования. Хотя формально возможно, что жизнь возникла во время Хадейского эона, условия на планете могли быть недостаточно стабильными для поддержания жизни, поскольку считалось, что большое количество астероидов столкнулось с планетой в конце Хадейского и начале архейского периода. эоны. Данные микрофоссилий (буквально «микроскопические окаменелости») предполагают, что жизнь существовала на Земле по крайней мере 3,8 миллиарда лет назад. Самое раннее химическое свидетельство существования жизни в виде химических сигнатур, производимых только живыми организмами, датируется примерно 3 годами.6 миллиардов лет назад. На что были похожи эти ранние формы жизни? В течение первого миллиарда лет существования Земли атмосфера была бескислородной, что означает отсутствие молекулярного кислорода (O2). Таким образом, первые живые существа были одноклеточными прокариотическими анаэробами (живущими без кислорода) и, вероятно, хемотрофами.

Кислородная революция: Эволюция процессов расщепления воды и фотосинтеза с образованием кислорода цианобактериями привела к появлению первого свободного молекулярного кислорода около 2,6 миллиарда лет назад.Свободный кислород, производимый цианобактериями, немедленно вступил в реакцию с растворимым железом в океанах, в результате чего оксид железа (ржавчина) выпал в осадок из океанов. Кислород не накапливался сразу, и данные свидетельствуют о том, что океаны не были полностью насыщены кислородом до 850 миллионов лет назад (млн лет назад). Сегодня мы видим доказательства медленного накопления кислорода в атмосфере через полосчатые образования железа, присутствовавшие в осадочных породах того периода.

Увеличение количества кислорода, названное «кислородной революцией», позволило эволюция более крупных тел, органов и тканей, таких как мозг, с высоким уровнем метаболизма. Увеличение количества кислорода — яркий пример того, как жизнь может изменить планету. Эволюция кислородного фотосинтеза изменила атмосферу планеты за миллиарды лет и, в свою очередь, вызвала радикальные сдвиги в биосфере: от бескислородной среды, населенной анаэробными одноклеточными прокариотами, до эукариот, живущих в микроаэрофильной (с низким содержанием кислорода) среде. , многоклеточным организмам в богатой кислородом среде.На видео ниже представлен обзор кислородной революции (также известной как кислородная катастрофа), включая ее пагубные последствия для организмов, которые жили в то время:

Происхождение эукариот: Как возникли эукариоты? Основная гипотеза, называемая эндосимбиотической теорией , заключается в том, что эукариоты возникли в результате слияния архейских клеток с бактериями, когда древний архей поглотил (но не съел) древнюю аэробную бактериальную клетку.Поглощенная (эндосимбиозная) бактериальная клетка осталась внутри архейской клетки в том, что могло быть мутуалистическим отношением: поглощенная бактерия позволяла архейской клетке-хозяину использовать кислород для высвобождения энергии, хранящейся в питательных веществах, а хозяйская клетка защищала бактериальную клетку от хищников. Данные микрофоссилий предполагают, что эукариоты возникли где-то между 1,6 и 2,2 миллиардами лет назад. Потомки этой древней поглощенной клетки сегодня присутствуют во всех эукариотических клетках в виде митохондрий и .В следующем чтении мы подробнее обсудим эндосимбиотическую теорию происхождения эукариот.

Сложные формы жизни: Большая часть жизни на Земле была выделена в клетки до незадолго до кембрийского «взрыва», когда мы видим появление всех современных типов животных. Кембрийское излучение (что означает быстрое эволюционное разнообразие) произошло ок. 540 млн лет назад Термин «взрыв» относится к увеличению биоразнообразия многоклеточных организмов в начале кембрия, 540 миллионов лет назад.Многоклеточная жизнь появилась всего за несколько десятков миллионов лет до начала кембрия в виде окаменелостей причудливого вида (эдиакарская биота / доушантуо) и имеющих строение тела, непохожее на все, что видели современные животные. Эти виды в значительной степени исчезли и были заменены кембрийской фауной, разнообразие которой включает в себя все строения тела, встречающиеся в современных типах животных. Появление кембрийской фауны длится миллионы лет; не все они появились одновременно, как неточно подразумевает термин «взрыв».

Как каждое из этих событий соотносится с геологическим временем и ? Большинство из них не являются «мгновенными» событиями, поэтому они охватывают несколько периодов времени, а именно:

• Хадейский эон (4.6-4 BYA): на Земле нет жизни
• архейского эона (от 4 до 2,5 бел. Лет назад)
  • Происхождение жизни (прокариотическая, анаэробная), 2,8-2,6 BYA
  • Первые цианобактерии, способные производить кислород посредством фотосинтеза, ~ 2.5 BYA
• Протерозойский эон (от 2,5 до 542 млн лет назад)
  • Кислородная революция (или катастрофа, в зависимости от вашей точки зрения) и образование пластинчатых железных образований происходит в течение периода от 2,5 до 1,9 бел.лет
  • Первые одноклеточные эукариоты, ~ 1,6 BYA
  • Первые многоклеточные водоросли, ~ 1,4 BYA
  • Первые многоклеточные животные, ~ 635 MYA
• фанерозойский эон (542 млн лет назад до наших дней)
  • Кембрийский взрыв (в летописи окаменелостей появились самые крупные типы животных), 542 MYA
  • Очевидно, что в фанерозое происходит много других событий, и мы потратим большую часть оставшейся части этого модуля на их обсуждение

Приведенная ниже информация была адаптирована из OpenStax Biology 22.4 Некоторые виды прокариот могут нанести вред здоровью человека в качестве патогенов: разрушительные болезни и чумы, переносимые патогенами, как вирусные, так и бактериальные по своей природе, поражали людей с самого начала человеческой истории, но в то время их причина не была понятна. Со временем люди пришли к выводу, что пребывание отдельно от больных (и их имущества) снижает шансы заболеть. Чтобы патоген мог вызвать заболевание, он должен иметь возможность воспроизводиться в организме хозяина и каким-то образом повредить хозяина, а для распространения он должен перейти к новому хозяину.В 21, ^и годах инфекционные заболевания остаются одной из ведущих причин смерти во всем мире, несмотря на успехи, достигнутые в медицинских исследованиях и лечении в последние десятилетия. Приведенная ниже информация была адаптирована из OpenStax Biology 22.5. Не все прокариоты являются патогенными; патогены составляют лишь очень небольшой процент разнообразия микробного мира. На самом деле наша жизнь была бы невозможна без прокариотов. Некоторые виды прокариот непосредственно полезны для здоровья человека:

• Бактерии, населяющие нашу кожу и желудочно-кишечный тракт, приносят нам много пользы.Они защищают нас от патогенов, помогают переваривать пищу и производить некоторые из наших витаминов и других питательных веществ. Совсем недавно ученые собрали доказательства того, что эти бактерии также могут помочь регулировать наше настроение, влиять на уровень нашей активности и даже контролировать вес, влияя на наш выбор продуктов питания и характер усвоения. Проект «Микробиом человека» начал процесс каталогизации наших нормальных бактерий (и архей), чтобы мы могли лучше понять эти функции. Ученые также обнаруживают, что отсутствие определенных ключевых микробов в нашем кишечном тракте может создать у нас множество различных заболеваний. проблемы.Это особенно верно в отношении надлежащего функционирования иммунной системы. Есть интересные результаты, которые позволяют предположить, что отсутствие этих микробов является важным фактором развития аллергии и некоторых аутоиммунных заболеваний. В настоящее время проводятся исследования, чтобы проверить, может ли добавление определенных микробов в нашу внутреннюю экосистему помочь в лечении этих проблем, а также в лечении некоторых форм аутизма.
• Особенно интересный пример нашей нормальной флоры относится к нашей пищеварительной системе.Люди, принимающие высокие дозы антибиотиков, имеют тенденцию терять многие из своих нормальных кишечных бактерий, что позволяет естественным устойчивым к антибиотикам видам под названием Clostridium difficile разрастаться и вызывать серьезные желудочные проблемы, особенно хроническую диарею. Очевидно, что попытки лечить эту проблему антибиотиками только усугубляют ситуацию. Тем не менее, его успешно вылечили, сделав пациентам фекальные трансплантаты (так называемые «таблетки фекалий») от здоровых доноров, чтобы восстановить нормальное микробное сообщество кишечника.Клинические испытания проводятся для обеспечения безопасности и эффективности этого метода.

Другие прокариоты косвенно, но существенно влияют на здоровье человека через свою роль в экологических процессах:

• Прокариоты играют важную роль в биогеохимическом круговороте азота, углерода, фосфора и других питательных веществ.Роль прокариот в круговороте азота имеет решающее значение. Азот — очень важный элемент для живых существ, потому что он входит в состав нуклеотидов и аминокислот, которые являются строительными блоками нуклеиновых кислот и белков соответственно. Азот обычно является самым ограничивающим элементом в наземных экосистемах, а атмосферный азот N ₂ обеспечивает самый большой запас доступного азота. Однако эукариоты не могут использовать атмосферный газообразный азот для синтеза макромолекул. К счастью, азот может быть «фиксированным», то есть он превращается в аммиак (NH ₃ ) биологическим или абиотическим путем.Абиотическая азотфиксация происходит в результате удара молнии или в результате промышленных процессов. Биологическая фиксация азота (BNF) осуществляется исключительно прокариотами: почвенными бактериями, цианобактериями и Frankia spp. (нитчатые бактерии, взаимодействующие с актиноризными растениями, такими как ольха, малина и душистый папоротник). После фотосинтеза BNF — второй по важности биологический процесс на Земле.
• Прокариоты также важны для микробной биоремедиации , использования прокариот (или микробного метаболизма) для удаления загрязняющих веществ, таких как сельскохозяйственные химикаты (пестициды, удобрения), которые выщелачиваются из почвы в грунтовые воды и подповерхностные слои, а также некоторые токсичные металлы и оксиды, такие как селен и соединения мышьяка.Одним из наиболее полезных и интересных примеров использования прокариот для целей биоремедиации является ликвидация разливов нефти, включая разлив нефти Exxon Valdez на Аляске (1989 г.), а недавно и разлив нефти BP в Мексиканском заливе (2010 г.) . Чтобы очистить эти разливы, в эту область добавляются дополнительные неорганические питательные вещества, которые помогают бактериям расти, а рост бактерий разрушает излишки углеводородов.

Типы микроорганизмов Микробиология

Цели обучения

• Перечислите различные типы микроорганизмов и опишите их определяющие характеристики
• Приведите примеры различных типов клеточных и вирусных микроорганизмов и инфекционных агентов
• Опишите сходства и различия между архей и бактериями
• Обзор области микробиологии

Большинство микробов одноклеточные и достаточно мелкие, чтобы их можно было увидеть с помощью искусственного увеличения.Однако есть некоторые одноклеточные микробы, которые видны невооруженным глазом, и некоторые многоклеточные организмы, которые являются микроскопическими. Объект должен иметь размер около 100 микрометров (мкм), чтобы быть видимым без микроскопа, но большинство микроорганизмов во много раз меньше этого. Для некоторой точки зрения предположим, что типичная животная клетка имеет размер примерно 10 мкм в поперечнике, но при этом остается микроскопической. Бактериальные клетки обычно имеют размер около 1 мкм, а вирусы могут быть в 10 раз меньше, чем бактерии (рис. 1). См. Таблицу 1 для единиц измерения длины, используемых в микробиологии.

Рис. 1. Относительные размеры различных микроскопических и немикроскопических объектов. Обратите внимание, что размер типичного вируса составляет около 100 нм, что в 10 раз меньше, чем у типичной бактерии (~ 1 мкм), что как минимум в 10 раз меньше, чем у типичной клетки растения или животного (~ 10–100 мкм). Чтобы объект был виден без микроскопа, его размер должен составлять около 100 мкм.

Микроорганизмы отличаются друг от друга не только размерами, но и строением, средой обитания, обменом веществ и многими другими характеристиками.Хотя мы обычно считаем микроорганизмы одноклеточными, существует также много многоклеточных организмов, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть без микроскопа. Некоторые микробы, такие как вирусы, даже бесклеточные, (не состоят из клеток).

Микроорганизмы встречаются в каждой из трех сфер жизни: археи, бактерии и эукарии. Микробы в домене Bacteria и Archaea все являются прокариотами (их клетки не имеют ядра), тогда как микробы в домене Eukarya являются эукариотами (их клетки имеют ядро).Некоторые микроорганизмы, например вирусы, не входят ни в одну из трех сфер жизни. В этом разделе мы кратко представим каждую из широких групп микробов. В следующих главах будет более подробно рассказано о различных видах внутри каждой группы.

Прокариотические микроорганизмы

Бактерии встречаются почти в каждой среде обитания на Земле, в том числе внутри и на людях.Большинство бактерий безвредны или полезны, но некоторые из них патогены и вызывают болезни у людей и других животных. Бактерии являются прокариотическими, потому что их генетический материал (ДНК) не заключен в истинное ядро. У большинства бактерий клеточные стенки содержат пептидогликан.

Бактерии часто описывают по их общей форме. Распространенные формы включают сферическую (кокк), палочковидную (палочка) или изогнутую (спириллум, спирохеты или вибрионы). На рисунке 2 показаны примеры этих форм.

Рис. 2. Распространенные формы бактерий. Обратите внимание на то, что коккобациллы представляют собой комбинацию сферической (кокк) и палочковидной (палочка) формы. (кредит «Coccus»: модификация работы Дженис Хейни Карр, Центры по контролю и профилактике заболеваний; кредит «Coccobacillus»: модификация работы Дженис Карр, Центры по контролю и профилактике заболеваний; кредит «Spirochete»: Центры по контролю и профилактике заболеваний) Профилактика)

Они обладают широким спектром метаболических возможностей и могут расти в различных средах, используя различные комбинации питательных веществ.Некоторые бактерии являются фотосинтезирующими, например, кислородные цианобактерии и аноксигенные зеленые серные и зеленые несерные бактерии; эти бактерии используют энергию солнечного света и фиксируют углекислый газ для роста. Другие типы бактерий нефотосинтетические, они получают энергию из органических или неорганических соединений в окружающей их среде.

Археи также являются одноклеточными прокариотическими организмами. Археи и бактерии имеют разную эволюционную историю, а также значительные различия в генетике, метаболических путях и составе их клеточных стенок и мембран.В отличие от большинства бактерий, клеточные стенки архей не содержат пептидогликан, но их клеточные стенки часто состоят из аналогичного вещества, называемого псевдопептидогликаном. Подобно бактериям, археи встречаются почти в каждой среде обитания на Земле, даже в экстремальных условиях: очень холодных, очень горячих, очень щелочных или очень кислых (рис. 3). Некоторые археи обитают в организме человека, но ни один из них не является патогеном человека.

Рис. 3. Некоторые археи живут в экстремальных условиях, например в бассейне Морнинг Славы, горячем источнике в Йеллоустонском национальном парке.Различия в цвете бассейна являются результатом различных сообществ микробов, способных процветать при различных температурах воды.

Подумай об этом

• Какие два основных типа прокариотических организмов?
• Назовите некоторые из определяющих характеристик каждого типа.

Эукариотические микроорганизмы

Домен Eukarya содержит всех эукариот, включая одноклеточных или многоклеточных эукариот, таких как простейшие, грибы, растения и животные.Основной отличительной чертой эукариот является то, что их клетки содержат ядро.

Протисты

Протисты — одноклеточные эукариоты, не являющиеся растениями, животными или грибами. Водоросли и простейшие являются примерами простейших.

Рис. 4. Различные диатомовые водоросли, разновидности водорослей, обитают в ежегодном морском льду в проливе Мак-Мердо в Антарктиде. Размер диатомовых водорослей колеблется от 2 мкм до 200 мкм и визуализируется здесь с помощью световой микроскопии. (кредит: модификация работы Национального управления океанических и атмосферных исследований)

Водоросли (единственное число: водоросли) — это протисты, похожие на растения, которые могут быть одноклеточными или многоклеточными (рис. 4).Их клетки окружены клеточными стенками из целлюлозы, одного из углеводов. Водоросли — это фотосинтезирующие организмы, которые извлекают энергию из солнца и выделяют кислород и углеводы в окружающую среду. Поскольку другие организмы могут использовать свои отходы для получения энергии, водоросли являются важной частью многих экосистем. Многие потребительские товары содержат ингредиенты, полученные из водорослей, такие как каррагинан или альгиновая кислота, которые содержатся в некоторых марках мороженого, заправках для салатов, напитках, губной помаде и зубной пасте.Производные водорослей также играют важную роль в микробиологической лаборатории. Агар, гель, полученный из водорослей, можно смешивать с различными питательными веществами и использовать для выращивания микроорганизмов в чашке Петри. Водоросли также развиваются как возможный источник биотоплива.

Простейшие (единственное число: простейшие) — это простейшие, которые составляют основу многих пищевых сетей, обеспечивая питательными веществами другие организмы. Простейшие очень разнообразны. Некоторые простейшие передвигаются с помощью волосковидных структур, называемых ресничками, или хлыстовых структур, называемых жгутиками.Другие расширяют часть своей клеточной мембраны и цитоплазмы, чтобы продвигаться вперед. Эти цитоплазматические расширения называются псевдопод («ложные ноги»). Некоторые простейшие фотосинтезируют; другие питаются органическим материалом. Некоторые из них являются свободноживущими, тогда как другие паразитируют и могут выжить только за счет извлечения питательных веществ из организма-хозяина. Большинство простейших безвредны, но некоторые из них являются патогенами, которые могут вызывать заболевания у животных или людей (рис. 5).

Рисунок 5. Giardia lamblia , кишечный простейший паразит, который заражает людей и других млекопитающих, вызывая тяжелую диарею.(кредит: модификация работы Центров по контролю и профилактике заболеваний)

Грибки

Грибы (единственное число: гриб) также являются эукариотами. Некоторые многоклеточные грибы, например грибы, напоминают растения, но на самом деле они совсем другие. Грибы не фотосинтезируют, и их клеточные стенки обычно состоят из хитина, а не целлюлозы.

Рисунок 6. Candida albicans — одноклеточный гриб или дрожжи. Это возбудитель вагинальных дрожжевых инфекций, а также молочницы полости рта, дрожжевой инфекции полости рта, которая обычно поражает младенцев. C. albicans имеет морфологию, сходную с морфологией кокковых бактерий; однако дрожжи — это эукариотические организмы (обратите внимание на ядра) и они намного крупнее. (кредит: модификация работы Центров по контролю и профилактике заболеваний)

Одноклеточные грибы — дрожжи — включены в исследование микробиологии. Известно более 1000 видов. Дрожжи встречаются в самых разных средах, от морских глубин до человеческого пупка. Некоторые дрожжи имеют полезное применение, например, заставляют подниматься хлеб и бродят напитки; но дрожжи также могут испортить пищу.Некоторые из них даже вызывают заболевания, такие как вагинальные дрожжевые инфекции и молочница во рту (рис. 6).

Другими грибами, представляющими интерес для микробиологов, являются многоклеточные организмы, называемые плесневыми грибами . Формы состоят из длинных нитей, которые образуют видимые колонии (рис. 7). Плесень встречается в самых разных средах, от почвы до гниющей пищи и сырых углов ванной комнаты. Плесень играет решающую роль в разложении мертвых растений и животных. Некоторые плесневые грибки могут вызывать аллергию, а другие производят болезнетворные метаболиты, называемые микотоксинами.Плесень использовалась для изготовления фармацевтических препаратов, включая пенициллин, который является одним из наиболее часто назначаемых антибиотиков, и циклоспорин, используемый для предотвращения отторжения органа после трансплантации.

Рис. 7. Большие колонии микроскопических грибов часто можно увидеть невооруженным глазом на поверхности этих заплесневелых апельсинов.

Подумай об этом

• Назовите два типа простейших и два типа грибов.
• Назовите некоторые из определяющих характеристик каждого типа.

Гельминты

Многоклеточные паразитические черви, называемые гельминтами технически не являются микроорганизмами, поскольку большинство из них достаточно большие, чтобы их можно было увидеть без микроскопа. Однако эти черви относятся к области микробиологии, потому что болезни, вызываемые гельминтами, связаны с микроскопическими яйцами и личинками. Одним из примеров гельминта является гвинейский червь или Dracunculus medinensis , который вызывает головокружение, рвоту, диарею и болезненные язвы на ногах и ступнях, когда червь выходит из кожи (рис. 8).Заражение обычно происходит после того, как человек выпьет воду, содержащую водяных блох, инфицированных личинками дракункулеза. В середине 1980-х годов было зарегистрировано 3,5 миллиона случаев дракункулеза, но эта болезнь в значительной степени искоренена. В 2014 году было зарегистрировано только 126 случаев заболевания благодаря скоординированным усилиям Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и других групп, приверженных улучшению санитарии питьевой воды.

Рис. 8. (a) Говяжий цепень, Taenia saginata , поражает как крупный рогатый скот, так и людей. Яйца T. saginata микроскопические (около 50 мкм), но взрослые черви, подобные показанному здесь, могут достигать 4–10 м, поселяясь в пищеварительной системе. (b) Взрослого морского червя, Dracunculus medinensis , удаляют через повреждение на коже пациента, наматывая его на спичку. (кредит a, b: модификация работы Центров по контролю и профилактике заболеваний)

Вирусы

Вирусы — это бесклеточные микроорганизмы , что означает, что они не состоят из клеток.По сути, вирус состоит из белков и генетического материала — ДНК или РНК, но никогда того и другого — которые инертны вне организма-хозяина. Однако, встраиваясь в клетку-хозяин, вирусы могут кооптировать клеточные механизмы хозяина для размножения и заражения других хозяев.

Вирусы могут инфицировать все типы клеток, от клеток человека до клеток других микроорганизмов. У людей вирусы вызывают множество заболеваний, от простуды до смертельной лихорадки Эбола (рис. 9).Однако многие вирусы не вызывают болезни.

Рис. 9. (a) Члены семейства коронавирусов могут вызывать респираторные инфекции, такие как простуда, тяжелый острый респираторный синдром (SARS) и ближневосточный респираторный синдром (MERS). Здесь они просматриваются под просвечивающим электронным микроскопом (ТЕМ). (b) Эболавирус, член семейства филовирусов, визуализированный с помощью ПЭМ. (кредит а: модификация работы Центров по контролю и профилактике заболеваний; кредит б: модификация работы Томаса У.Гейсберт)

Подумай об этом

• Являются ли гельминты микроорганизмами? Объясните, почему да или почему нет.
• Чем вирусы отличаются от других микроорганизмов?

Рис. 10. Вирусолог отбирает яйца из этого гнезда для проверки на вирус гриппа А, вызывающий птичий грипп у птиц. (Источник: Служба рыболовства и дикой природы США)

Микробиология как специальность

Микробиология — широкий термин, охватывающий изучение всех типов микроорганизмов.Но на практике микробиологи, как правило, специализируются на одной из нескольких областей. Например, бактериология — исследование бактерий; микология — исследование грибов; Протозоология — исследование простейших; паразитология — исследование гельминтов и других паразитов; и вирусология — исследование вирусов (рис. 10).

Иммунология , исследование иммунной системы, часто включается в изучение микробиологии, потому что взаимодействия между хозяином и патогеном имеют центральное значение для нашего понимания процессов инфекционных заболеваний.Микробиологи также могут специализироваться в определенных областях микробиологии, таких как клиническая микробиология, микробиология окружающей среды, прикладная микробиология или микробиология пищевых продуктов.

В этом учебнике мы в первую очередь занимаемся клиническими приложениями микробиологии, но, поскольку различные разделы микробиологии тесно взаимосвязаны, мы часто будем обсуждать приложения, которые не являются строго клиническими.

Биоэтика в микробиологии

В 1940-х годах правительство США искало решение медицинской проблемы: распространенности заболеваний, передающихся половым путем (ЗППП) среди солдат.В нескольких ныне печально известных исследованиях, финансируемых государством, использовались люди для изучения распространенных ЗППП и методов лечения. В одном из таких исследований американские исследователи намеренно подвергли более 1300 человек в Гватемале сифилису, гонореи и шанкроиду, чтобы определить способность пенициллина и других антибиотиков бороться с этими заболеваниями. Объектами исследования были гватемальские солдаты, заключенные, проститутки и пациенты психиатрических больниц — ни один из них не был проинформирован о своем участии в исследовании.Исследователи подвергали испытуемых заболеваниям, передаваемым половым путем, различными методами, от облегчения полового акта с инфицированными проститутками до вакцинации испытуемых бактериями, вызывающими заболевания. Этот последний метод заключался в нанесении небольшой раны на гениталиях субъекта или в другом месте на теле, а затем попадании бактерий прямо в рану. В 2011 году правительственная комиссия США, которой было поручено расследовать этот эксперимент, показала, что только некоторые из испытуемых получали пенициллин, а к 1953 году 83 человека умерли, вероятно, в результате исследования.

К сожалению, это один из многих ужасающих примеров микробиологических экспериментов, нарушающих основные этические стандарты. Даже если бы это исследование привело к спасительному прорыву в медицине (а это не так), мало кто будет утверждать, что его методы были этически разумными или морально оправданными. Но не все случаи так однозначны. Специалисты, работающие в клинических условиях, часто сталкиваются с этическими дилеммами, такими как работа с пациентами, которые отказываются от вакцины или переливания жизненно важной крови.Это всего лишь два примера жизненных решений, которые могут пересекаться с религиозными и философскими убеждениями как пациента, так и медицинского работника.

Какой бы благородной ни была цель, микробиологические исследования и клиническая практика должны руководствоваться определенным набором этических принципов. Исследования должны проводиться честно. Пациенты и субъекты исследования предоставляют информированное согласие (не только соглашаются на лечение или изучение, но и демонстрируют понимание цели исследования и любых связанных с этим рисков).Права пациентов должны соблюдаться. Процедуры должны быть одобрены наблюдательным советом учреждения. При работе с пациентами первостепенное значение имеют точный учет, честное общение и конфиденциальность. С животными, используемыми для исследований, следует обращаться гуманно, и все протоколы должны быть одобрены институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию. Это лишь некоторые из этических принципов, рассмотренных во вставках Eye on Ethics в этой книге.

Клиническое направление: Кора, разрешение

Этот пример завершает историю Коры, начатую в книгах «Что знали наши предки» и «Систематический подход».

Cora не показывают признаков воспаления или инфекции, как можно было бы ожидать от вирусной инфекции. Однако в ее спинномозговой жидкости высокая концентрация определенного белка, 14-3-3. Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) ее головного мозга также не соответствует норме. ЭЭГ напоминает ЭЭГ пациента с нейродегенеративным заболеванием, таким как болезнь Альцгеймера или Хантингтона, но быстрое снижение когнитивных функций Коры не согласуется ни с одним из них. Вместо этого ее врач заключает, что у Коры болезнь Крейтцфельдта-Якоба (CJD) , тип трансмиссивной губчатой ​​энцефалопатии (TSE).

CJD — чрезвычайно редкое заболевание, в США ежегодно регистрируется всего около 300 случаев. Это вызвано не бактерией, грибком или вирусом, а скорее прионами и , которые не вписываются в какую-либо конкретную категорию микробов. Как и вирусы, прионы не встречаются на дереве жизни, потому что они бесклеточные. Прионы чрезвычайно малы, примерно в десять раз меньше обычного вируса. Они не содержат генетического материала и состоят исключительно из аномального белка.

CJD может иметь несколько разных причин. Он может быть приобретен при контакте с мозгом или тканями нервной системы инфицированного человека или животного. Употребление мяса зараженного животного — один из возможных способов заражения. Также были редкие случаи заражения CJD через контакт с зараженным хирургическим оборудованием и от доноров роговицы и гормона роста, которые неосознанно болели CJD. В редких случаях заболевание возникает в результате определенной генетической мутации, которая иногда может быть наследственной.Однако примерно у 85% пациентов с CJD причина заболевания является спонтанной (или спорадической) и не может быть идентифицирована. Судя по симптомам и их быстрому прогрессированию, Коре ставят диагноз спорадический БКЯ.

К сожалению для Коры, CJD — это смертельная болезнь, для которой нет одобренного лечения. Примерно 90% пациентов умирают в течение 1 года после постановки диагноза. Ее врачи стараются ограничить ее боль и когнитивные симптомы по мере прогрессирования болезни. Спустя восемь месяцев Кора умирает.Ее диагноз CJD подтвержден вскрытием мозга.

Ключевые концепции и краткое изложение

• Микроорганизмы очень разнообразны и встречаются во всех трех сферах жизни: археи, бактерии и эукарии.
• Археи и бактерии классифицируются как прокариоты, поскольку у них отсутствует клеточное ядро. Археи отличаются от бактерий эволюционной историей, генетикой, метаболическими путями, составом клеточных стенок и мембран.
• Архей населяют почти любую среду на Земле, но ни один из архей не был идентифицирован как патогенные микроорганизмы человека.
• Эукариоты , изучаемые в микробиологии, включают водоросли, простейшие, грибы и гельминты.
• Водоросли — это растительные организмы, которые могут быть одноклеточными или многоклеточными и получают энергию посредством фотосинтеза.
• Простейшие — одноклеточные организмы со сложной клеточной структурой; большинство из них подвижны.
• Микроскопические грибы включают плесневые грибки и дрожжи .
• Гельминты — многоклеточные паразитические черви.Они включены в область микробиологии, потому что их яйца и личинки часто микроскопические.
• Вирусы — это бесклеточные микроорганизмы, для размножения которых требуется хозяин.
• Область микробиологии чрезвычайно широка. Микробиологи обычно специализируются в одной из многих областей, но всем специалистам в области здравоохранения требуется прочный фундамент в области клинической микробиологии.

Множественный выбор

Какой из следующих типов микроорганизмов фотосинтезирует?

1. дрожжи
2. вирус
3. гельминт
4. водоросли

Ответ d.Водоросли фотосинтезируют.

Что из следующего является прокариотическим микроорганизмом?

1. гельминт
2. простейшие
3. цианобактерии
4. форма

Ответ c. Цианобактерии — прокариотические микроорганизмы.

Что из перечисленного является бесклеточным?

1. вирус
2. бактерия
3. гриб
4. простейшие

Ответ а. Вирусы бесклеточные.

Что из перечисленного является типом грибковых микроорганизмов?

1. бактерия
2. простейшие
3. водоросль
4. дрожжи

Ответ d. Дрожжи — это разновидность грибковых микроорганизмов.

Что из перечисленного не является разделом микробиологии?

1. бактериология
2. ботаника
3. клиническая микробиология
4. вирусология

Ответ б. Ботаника — это не раздел микробиологии.

Заполните пробел

A ________ — болезнетворный микроорганизм.

Патоген — болезнетворный микроорганизм.

Многоклеточные паразитические черви, изученные микробиологами, называются ___________.

Многоклеточные паразитические черви, изученные микробиологами, получили название гельминтов .

Исследование вирусов ___________.

Изучение вирусов , вирусология .

В клетках прокариотических организмов отсутствует _______.

В клетках прокариотических организмов отсутствует ядро ​​ .

Подумай об этом

1. Опишите различия между бактериями и археями.
2. Назовите три структуры, которые различные простейшие используют для передвижения.
3. Опишите действительные и относительные размеры вируса, бактерии и клетки растения или животного.
4. Сравните поведение вируса снаружи и внутри клетки.
5. Где на этой диаграмме должны находиться вирус, бактерия, животная клетка и прион?

Сравнение прокариотических и эукариотических клеток

Результаты обучения

• Определить особенности, общие для всех ячеек
• Контрастный состав и размер прокариотических и эукариотических клеток

Клетки делятся на две большие категории: прокариотические и эукариотические. Одноклеточные организмы из доменов Бактерии и Археи классифицируются как прокариоты ( про = ранее; карион — = ядро).Клетки животных, клетки растений, грибы и простейшие являются эукариотами ( eu = true).

Компоненты прокариотических клеток

Все клетки имеют четыре общих компонента: (1) плазматическую мембрану, внешнее покрытие, которое отделяет внутреннюю часть клетки от окружающей среды; (2) цитоплазма, состоящая из желеобразной области внутри клетки, в которой находятся другие клеточные компоненты; (3) ДНК, генетический материал клетки; и (4) рибосомы, частицы, синтезирующие белки.Однако прокариоты несколько отличаются от эукариотических клеток.

Рисунок 1. На этом рисунке показана обобщенная структура прокариотической клетки.

Прокариотическая клетка — это простой одноклеточный (одноклеточный) организм, в котором отсутствует ядро ​​или любая другая мембраносвязанная органелла. Вскоре мы увидим, что у эукариот это значительно отличается. Прокариотическая ДНК находится в центральной части клетки: затемненная область, называемая нуклеоидом (рис. 1).

В отличие от архей и эукариот, бактерии имеют клеточную стенку из пептидогликана, состоящую из сахаров и аминокислот, а многие из них имеют полисахаридную капсулу (рис. 1). Клеточная стенка действует как дополнительный слой защиты, помогает клетке сохранять свою форму и предотвращает обезвоживание. Капсула позволяет клетке прикрепляться к поверхностям в окружающей среде. У некоторых прокариот есть жгутики, пили или фимбрии. Жгутики используются для передвижения, в то время как большинство пилей используются для обмена генетическим материалом во время типа воспроизводства, называемого конъюгацией.

Эукариотические клетки

В природе взаимосвязь между формой и функцией очевидна на всех уровнях, включая уровень клетки, и это станет ясно, когда мы исследуем эукариотические клетки. Принцип «форма следует за функцией» встречается во многих контекстах. Это означает, что, в общем, можно вывести функцию структуры, глядя на ее форму, потому что они совпадают. Например, птицы и рыбы имеют обтекаемые тела, которые позволяют им быстро перемещаться в среде, в которой они живут, будь то воздух или вода.

Эукариотическая клетка — это клетка, которая имеет связанное с мембраной ядро ​​и другие мембраносвязанные компартменты или мешочки, называемые органеллами , которые имеют специализированные функции. Слово эукариотическое означает «истинное ядро» или «истинное ядро», имея в виду присутствие в этих клетках связанного с мембраной ядра. Слово «органелла» означает «маленький орган», и, как мы узнали ранее, органеллы обладают специализированными клеточными функциями, так же как органы вашего тела имеют специализированные функции.

Размер ячейки

При диаметре 0,1–5,0 мкм прокариотические клетки значительно меньше эукариотических клеток, диаметр которых варьируется от 10 до 100 мкм (рис. 2). Небольшой размер прокариот позволяет ионам и органическим молекулам, которые входят в них, быстро распространяться в другие части клетки. Точно так же любые отходы, образующиеся в прокариотической клетке, могут быстро уйти. Однако более крупные эукариотические клетки развили различные структурные адаптации для улучшения клеточного транспорта.Действительно, большой размер этих клеток был бы невозможен без этих приспособлений. В общем, размер ячейки ограничен, потому что объем увеличивается намного быстрее, чем площадь поверхности ячейки. По мере того, как ячейка становится больше, ячейке становится все труднее и труднее получать достаточное количество материалов для поддержки процессов внутри ячейки, потому что относительный размер площади поверхности, через которую должны транспортироваться материалы, уменьшается.

Рис. 2. На этом рисунке показаны относительные размеры различных типов ячеек и клеточных компонентов.Взрослый человек показан для сравнения.

Резюме: Сравнение прокариотических и эукариотических клеток

Прокариоты — одноклеточные организмы из доменов Бактерии и Археи. Все прокариоты имеют плазматические мембраны, цитоплазму, рибосомы, клеточную стенку, ДНК и не имеют мембраносвязанных органелл. У многих также есть полисахаридные капсулы. Прокариотические клетки имеют диаметр от 0,1 до 5,0 мкм.

Подобно прокариотической клетке, эукариотическая клетка имеет плазматическую мембрану, цитоплазму и рибосомы, но эукариотическая клетка обычно больше прокариотической клетки, имеет истинное ядро ​​(то есть ее ДНК окружена мембраной) и имеет другую мембрану. -связанные органеллы, которые позволяют разделить функции.Эукариотические клетки обычно в 10-100 раз больше прокариотических клеток.

Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

Бактерии с телами — многоклеточные прокариоты

Бактериальные клетки принципиально отличаются от клеток многоклеточных животных, таких как человек. Они намного меньше, с меньшей внутренней организацией и без ядра (у них есть ДНК, но она небезопасно упакована в мембрану).Из-за этого бактерии являются почти исключительно одноклеточными организмами, обладающими собственной автономией и часто подвижными.

Конечно, многие бактерии образуют большие взаимосвязанные структуры, такие как биопленки и колонии. Они демонстрируют впечатляющую клеточную организацию, но на самом деле их нельзя рассматривать как единый многоклеточный организм. Чтобы считаться многоклеточным существом, организм должен соответствовать определенным критериям:

• Клетки должны слипаться! Это звучит довольно очевидно, но это действительно связано с механизмами клеточной адгезии.
• Клетки должны иметь возможность общаться.В многоклеточном теле клетки должны поддерживать связь и изменяться в ответ на условия, влияющие на все тело
• Зависимость. Клетки должны зависеть от окружающих клеток для выживания, иначе тело будет просто большой колонией.
• Дифференциация. Клетки тела специализируются на выполнении разных задач. В большинстве случаев это терминальная дифференцировка, то есть после того, как клетка специализировалась, она не может вернуться в неспециализированное состояние.

Существуют ли бактерии, способные на все это? Правда, не многие из них могут, иначе по равнинам бродили бы большие многоклеточные бактериальные «животные».Но есть ряд фотосинтезирующих бактерий, способных образовывать действительно многоклеточные структуры, хотя и довольно мелкие.

Эти длинные цепи технически представляют собой единый организм, фотосинтезирующие цианобактерии. Внешняя клеточная стенка окружает весь организм одной непрерывной оболочкой и выполняет первое требование многоклеточности, удерживая клетки вместе. Стрелки указывают на более крупные ячейки, которые соответствуют как третьей, так и четвертой. Эти более крупные клетки сильно отличаются от окружающих их; они дифференцировались, чтобы сформировать специализированные клетки, единственная задача которых — поглощать неорганический азот из окружающей среды и «фиксировать» его в пригодной для использования органической форме.

Это очень важное событие, поскольку фермент, необходимый для фиксации азота, не работает в присутствии кислорода, который жизненно важен для дыхания. Вот почему большинство животных и растений не могут усваивать азот и вместо этого полагаются на источники пищи или окружающие почвенные бактерии для получения органической формы. Бактерии по-разному реагируют на эту проблему. Некоторые полагаются на внешние источники пищи, другие становятся полностью анаэробными (совсем не используя кислород), а некоторые, например цианобактерии, дифференцировались, образуя особые азотфиксирующие клетки.

(Существует третья стратегия, которая заключается в том, чтобы стать азотфиксирующими бактериями ночью и аэробно дышащими бактериями днем, но это требует огромного количества энергии, так как это означает, что клетка должна совершать полный оборот ферментов каждые двенадцать ч.)

Дифференцированная клетка называется гетероцистой. Он имеет более толстую клеточную стенку, чтобы остановить диффузию кислорода в клетку, и все клеточные процессы, которые могли бы производить кислород, были удалены. После того, как клетка превратилась в гетероцисту, она не может снова измениться и полностью зависит от окружающих ее клеток в отношении продуктов дыхания, которое она не может выполнять сама по себе, поскольку для этого процесса требуется кислород.Точно так же окружающие клетки зависят от гетероцисты в обеспечении азота.

Клетки также общаются между собой, используя систему обратной связи химических сообщений, чтобы определить, какие из них будут дифференцироваться в азотные клетки, а какие останутся нормальными дышащими клетками. Они также могут дифференцироваться в гормогонии, которые представляют собой небольшие линии очень крошечных клеток, которые действуют как инвазивные воспроизводящиеся частицы. У Hormogonia есть несколько удивительных свойств: они могут скользить по слизи, метаться с пилями и даже плавать по воде из-за внутренних газовых пузырьков.Однако, в отличие от клеток, продуцирующих азот, гормогонии не дифференцируются окончательно и могут снова превратиться в нормальные клетки, как только они достигнут нужного места для размножения.

Можно ли считать это «истинным» многоклеточным поведением? В любом случае есть аргументы, но, насколько я понимаю, это многоклеточные бактерии. Это, безусловно, самое близкое к тому, что бактерии могут потерять свою одноклеточную автономию и существовать в более крупном организме.

—

Этот пост основан на более раннем посте из моего предыдущего блога «Жизнь лабораторной крысы».

Флорес Э. и Эрреро А. (2009). Компартментарная функция посредством дифференцировки клеток у нитчатых цианобактерий Nature Reviews Microbiology, 8 (1), 39-50 DOI: 10.1038 / nrmicro2242

Что является одноклеточным: прокариоты или эукариоты?

Все прокариоты — одноклеточные организмы, как и многие эукариоты. Фактически, подавляющее большинство организмов на Земле одноклеточные или «одноклеточные». Прокариоты делятся на две таксономические области: бактерии и археи.

Все эукариоты подпадают под домен Eukarya. Внутри Eukarya в группах наземных растений, животных и грибов преобладают многоклеточные организмы. Остальные Eukarya являются частью большой, разнообразной группы организмов, называемых простейшими, большинство из которых являются одноклеточными организмами.

Прокариоты и эукариоты

Прокариотические организмы существуют как одна прокариотическая клетка, тогда как эукариоты состоят из одной или нескольких эукариотических клеток. Между прокариотическими и эукариотическими клетками есть несколько ключевых различий.Большая часть ДНК в эукариотической клетке заключена в мембраносвязанное ядро, в то время как прокариотические клетки не имеют истинного клеточного ядра. Эукариотическая ДНК состоит из цепей с концами, в то время как прокариотические клетки имеют кольцевую ДНК без концов.

Клеточный аппарат распространен по прокариотическим клеткам, но аппарат эукариотических клеток содержится в мембраносвязанных компартментах, называемых органеллами. Эта компартментализация позволяет эукариотическим клеткам регулировать клеточные функции более эффективно, чем их прокариотические предки.Наконец, эукариотические клетки примерно в 10-20 раз больше, чем прокариотические клетки.

Прокариоты

Прокариоты были первыми формами жизни, колонизировавшими Землю и оставшимися самыми многочисленными организмами на планете. Они легко приспосабливаются, выживают в экстремальных условиях, которым не может противостоять ни один другой организм. Их небольшой размер и простая структура позволяют им очень быстро воспроизводиться и, следовательно, развивать механизмы выживания намного быстрее, чем у других организмов.

Прокариоты наделяют Гранд-Призматический источник в Йеллоустонском национальном парке, который может достигать 87 градусов по Цельсию (188 градусов по Фаренгейту) в его центре, свои характерные яркие цвета.Бактерии были обнаружены в арктической вечной мерзлоте, где они выживают при температуре -25 градусов по Цельсию (-13 градусов по Фаренгейту).

Прокариоты перемещаются по окружающей среде с помощью длинных вращающихся волосоподобных трубок, называемых жгутиками. Прокариоты получают питательные вещества и энергию из разных источников, но их можно разделить на две большие группы: автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы получают углерод путем фотосинтеза, а гетеротрофы получают углерод из органического вещества.

Протисты

Одноклеточные протисты также встречаются как автотрофы и гетеротрофы.Хорошо известным гетеротрофом является плотоядная амеба, которая поглощает более мелких простейших и бактерии. Другие гетеротрофы включают парамеций и плесень, ржавчину и грибок. Автотрофные протисты включают динофлагелляты, диатомовые водоросли и водоросли.

Многие протисты обладают способностью активно перемещаться по окружающей среде с помощью жгутиков или ресничек, более коротких, но более многочисленных трубок, которые бьются, а не вращаются. Другие, такие как амеба, передвигаются, быстро меняя форму своей клетки с помощью переноса жидкости, процесса, известного как псевдоподии.Некоторые простейшие менее подвижны, полагаясь на ветер или водные течения для распространения. К ним относятся некоторые диатомовые водоросли и многие виды плесени и слизи.

Некоторые эукариотические одноклеточные организмы, такие как динофлагелляты и слизи, образуют колонии, из-за которых они кажутся многоклеточными. Однако каждая клетка функционирует независимо внутри колонии.

Роль в окружающей среде

Прокариоты разлагают мертвые органические вещества и являются важным компонентом круговорота углерода и азота.Разложители выделяют в окружающую среду углекислый газ, метан, кислород и растворимый азот. Фотосинтезирующие прокариоты фиксируют или секвестрируют углерод в своих клетках, а азотфиксирующие бактерии делают то же самое с азотом. Фотосинтетические протисты также играют важную роль в фиксации углерода и производстве кислорода.

Прокариоты и простейшие вступают в симбиотические отношения с растениями и животными. Большинство из них полезны — например, бактерии в кишечнике человека помогают переваривать пищу — в то время как другие являются паразитическими и вызывают повреждение тканей растений и животных.

Эндосимбиоз