Biologia według Izy...

Na podstawie dostępnej literatury opracowała Izabela Kurkiewicz
absolwentka profilu biologiczno-chemicznego IV LO im. Hanki Sawickiej w Kielcach

Wirusy
Bakterie
Protisty
Grzyby
 

Wirusy

Wirusy nie mają budowy komórkowej. Są tworami organicznymi składającymi się jedynie z dwóch związków organicznych: kwasu nukleinowego i białka (wyjątkowo mogą zwierać cząsteczki tłuszczów). Wielkość wirusów waha się od kilkudziesięciu do kilkuset nanometrów. Pasożytują w komórkach organizmów prokariotycznych i eukariotycznych, nie przeprowadzają samodzielnie żadnych procesów metabolicznych, a poza komórkami nie przejawiają żadnych funkcji życiowych.

Wirionem nazywamy pojedynczą, kompletną jednostkę wirusa, który składa się z materiału genetycznego i otoczki białkowej, czyli kapsydu. Materiał genetyczny jest zawsze jednorodny, stanowi go albo kwas DNA, albo RNA. Związki te mogą występować w różnych formach – jedno- lub dwuniciowych, o budowie kolistej bądź liniowej.
Kapsyd niektórych wirusów, na przykład grypy, HIV, okryty jest dodatkowo białkowo-lipidową osłonką. Osłonkę tworzą elementy błony komórkowej gospodarza z dodatkiem glikoprotein wirusa.

Wyróżniamy następujące kształty wirionów:

• bryłowy - np. wirus poliomyelitis
• pałeczkowaty (spiralny) - np. wirus mozaiki tytoniowej
• bryłowy z otoczką lipidową  - np. HIV
• pałeczkowaty (spiralny) z otoczką lipidową - np. wirus wścieklizny 
• bryłowo – spiralny (złożony) - np. bakteriofag
   

Wirusy klasyfikuje się ze względu na organizm, na których pasożytują:

• Bakteriofagi (przeważnie DNA) - wirusy pasożytujące na bakteriach, wiele z nich posiada skomplikowaną strukturę, niektóre mają lipidową otoczkę.
  Przykłady wirusów: bakteriofag T4, bakteriofag lambda
• Zoofagi (DNA lub RNA) - wirusy pasożytujące na organizmach zwierzęcych i ludzkich, posiadające białkowo-lipidową osłonkę.
  Przykłady chorób: wścieklizna, grypa, świnka, opryszczka pospolita, AIDS, odra, ospa wietrzna i prawdziwa, ch. Heinego-Medina, żółta febra, różyczka, Ebola, półpasiec, brodawczaki
• Fitofagi (przeważnie RNA) - wirusy pasożytujące na organizmach roślinnych, aby infekować nie muszą dokonywać lizy komórki ani odpączkowywać – przenoszą się z komórki do komórki przez plazmodesmy (wypustki cytoplazmatyczne).
  Przykłady chorób: mozaika tytoniu, kalafiora, smugowatość pomidorów

Etapy infekcji wirusowej 

1. Etap adsorpcji

   1. rozpoznanie receptorów komórkowych przez glikoproteiny białkowo–lipidowej osłonki wirusa.

   2. rozpoznanie rodzaju (gatunku, szczepu) komórki bakteryjnej przez włókna ogonka bakteriofaga.

2. Etap wnikania (penetracji)

   1. przenikanie całego wirusa do wnętrza komórki.

   2. bakteriofagi wprowadzają do komórki tylko kwas DNA zawarty w wirionie.

3. Etap eklipsy (utajenia)
   1. powielanie materiału genetycznego (replikacja) wirusa, synteza składników kapsydu z wykorzystaniem enzymów, energii, rybosomów komórki gospodarza.
4. Etap składania (dojrzewania)
   1. formowanie nowych wirionów, kwas nukleinowy wirusa łączy się z białkowymi kapsydami (przypadkowo może zostać zapakowany fragment materiału genetycznego gospodarza).
5. Etap uwolnienia (elucji)
   1. wirusy zwierzęce z osłonką pączkują z powierzchni komórki. Osłonka lipidowa wirusa to zwykle pozyskany fragment błony komórkowej gospodarza.
   2. wirusy bez osłonki zwykle wydostają się na zewnątrz po lizie (rozpadzie) komórki, zakażając następne komórki - cykl lityczny

Cykl lityczny

Zakończony lizą komórki, na przykładzie bakteriofaga T4

Cykl lizogeniczny

Wirus nie powoduje śmierci komórki lecz ulega włączeniu w obręb komórkowego DNA, nazywany jest wtedy profagiem (prowirusem). DNA wirusa jest przekazywany komórką potomnym w procesach podziałów komórkowych.
Prowirus „uśpiony” w komórce może ją w pewnych warunkach zaatakować, np. pod wpływem promieniowania ultrafioletowego. DNA wirusowe zostaje wtedy wycięte z genomu gospodarza i wchodzi w cykl lityczny zakończony rozpadem komórki. Zjawisko to uznaje się za przyczynę niektórych zmian nowotworowych, a wirusy je wywołujące nazywamy wirusami onkogennymi.
Taki cykl jest charakterystyczny dla bakteriofagów, których genom zawiera DNA. Do DNA komórki gospodarza mogą włączać się również retrowirusy.

Retrowirusy

Retrowirusy są grupą wirusów, których genom jest zbudowany z dwóch identycznych kopii jednoniciowego RNA, ale po wniknięciu do komórki ulega przepisaniu na dwuniciowy DNA przez specjalny enzym (odwrotną transkryptazę) w procesie odwrotnej transkrypcji. DNA wirusowy zostaje następnie włączony w obręb DNA gospodarza i może zacząć się intensywnie namnażać lub przejść w postać nieczynnego prowirusa.

Cykl życiowy retrowirusa
Na przykładzie wirusa HIV

HIV - Wirus Niedoboru Immunologicznego- atakuje układ immunologiczny. Zdolność organizmu do zwalczania chorób słabnie w miarę ubywania limfocytów T. Kiedy liczba tych komórek osiąga punkt krytyczny, lekarze stwierdzają u pacjenta AIDS – zespół nabytego upośledzenia odporności.

1. Wirus HIV, dzięki glikoproteinom wiążącym się z receptorami komórki, wnika do limfocytu T i uwalnia materiał genetyczny.
2. Enzym odwrotnej transkryptazy przepisuje RNA wirusa na DNA.
3. DNA wirusowy włącza się do DNA komórki gospodarza.
4. Prowirus może przybrać postać nieczynną (utajoną, która może trwać do kilkunastu lat) lub czynną, kieruje wtedy produkcją kopii RNA i białek potrzebnych do budowy nowych wirionów.
5. Nowo uformowane wiriony wypączkowują zabierając fragment błony komórkowej gospodarza.

Obrona organizmów przed wirusami

• Obecność enzymów restrykcyjnych (restryktaz) w komórkach bakteryjnych, które „tną” DNA bakteriofaga.
• Uwalnianie z atakowanych komórek białka zwanego interferonem, które uniemożliwia namnażanie się wirusów w komórkach.
• Zdolność do wytwarzania przeciwciał, które niszczą wirusy.

Filogeneza

Pochodzenie wirusów jest nieznane. Jest na nie kilka teorii, m.in.:

• Wirusy są to wtórnie uproszczone organizmy pasożytnicze, które w toku ewolucji utraciły budowę komórkową i metabolizm.

• Wirusy powstały wskutek usamodzielnienia fragmentu materiału genetycznego i otoczywszy się białkowym płaszczem działają samodzielnie, infekując komórki organizmu, z którego się wywodzą. Na poparcie tej hipotezy wysuwa się m.in. podobieństwo wiroidów do niektórych genów organizmów eukariotycznych.

• Wirusy są przedstawicielem pierwotnej, przedkomórkowej postaci życia, które od pradawnych czasów przetrwało do dzisiaj.

• Wirusy były bardzo prostymi, ale jednak samodzielnymi organizmami. Początkowo miały one korzystać z zasobów otaczającego je środowiska, a w miarę pojawiania się innych, bardziej złożonych komórek, wejść z nimi we współpracę i stać się pasożytami.

• Wirusy są patologicznymi czynnymi cząsteczkami i powstały w wyniku mutacji genomu organizmu, który później stanie się ich gospodarzem. Komórki w jej wyniku zaczęły produkować wirusa. Można powiedzieć że wirusy wg tej teorii to rodzaj zaraźliwego nowotworu.

Dość duże grupy wirusów dają się łączyć w monofiletyczne taksony, jednak nie ma na razie dowodów, żeby wszystkie one pochodziły od jednego pra-wirusa. Wielość typów organizacyjnych i zróżnicowany skład chemiczny przemawiają nawet za polifiletycznym pochodzeniem tych tworów.

Inne jednostki zakaźne:

Wiroidy

Najmniejsze znane czynniki zakaźne. Wiroidy są to koliste cząsteczki jednoniciowego RNA pozbawione otoczki zewnętrznej, wywołujące choroby roślin.

Pierwszą poznaną chorobą wiroidową (1923 r.) była wrzecionowatość bulw ziemniaka. Wiroidy mogą atakować większość roślin jednorocznych (np. wiroid bladości owoców ogórka, wiroid karłowatości chmielu), jak i wieloletnich (np. wiroid skazy słonecznej awokado).
Zakażenie wiroidem przenosi się przez mechaniczne uszkodzenie rośliny, rzadziej przez pyłek chorej rośliny. Symptomami choroby są deformacja i wyginanie się liści, karłowacenie rośliny, zmiana zabarwienia roślin, niekiedy martwica tkanek.

Wirusoidy

Satelity wirusów, zawierające DNA lub RNA, bez kapsydu, nie mogą samodzielnie się replikować, muszą do tego celu wykorzystywać wirus pomocniczy. Wirusoid wnika do kapsydu wirusa pomocniczego i dzięki temu może być przenoszony z jednego gospodarza do drugiego. Można je uważać za „pasożyty wirusów” gdyż osłabiają ich namnażanie. Obecność wirusoidów nie ma większego znaczenia dla komórek gospodarza.

Priony

Białkowe czynniki infekcyjne, powodują śmiertelne choroby układu nerwowego zwierząt (m.in. owiec i bydła) oraz człowieka (m.in. chorobę Creutzfelda-Jacoba). Nie zawierają żadnego kwasu nukleinowego.

Proces replikacji cząsteczek infekcyjnych białek nie jest znany. Najprawdopodobniej białko będące prionem jest przekształconą formą białka komórkowego, a nowe priony powstają w wyniku oddziaływania prionów już istniejących na "normalne" cząsteczki białka w komórkach docelowych. Pod wpływem prionów białka te miałyby zmieniać swoją budowę przestrzenną (konformację). W ten sposób w komórce byłoby coraz mniej zdrowych i coraz więcej zmienionych białek.

Cechy wirusów świadczące o przynależności do materii nieożywionej

• Nie posiadają budowy komórkowej.
• Nie są zdolne do przeprowadzania funkcji życiowych poza zaatakowaną komórką.

Cechy wirusów świadczące o przynależności do materii ożywionej

• Zbudowane są ze związków organicznych występujących tylko
  w organizmach żywych: białek, lipidów, kwasów nukleinowych.
• Istnieje możliwość namnażania ich informacji genetycznej.
• Posiadają materiał genetyczny zdolny do mutacji.
• Ich strategie działania można nazwać pasożytnictwem.

Rola wirusów w przyrodzie i w życiu człowieka

Znaczenie wirusów dla człowieka ma przede wszystkim charakter negatywny, gdyż w wielu przypadkach są one czynnikiem chorobotwórczym, wywołującym różne, czasem bardzo groźne schorzenia u człowieka, roślin i zwierząt. Dlatego wiele wysiłków człowieka skierowanych jest na zwalczanie tych chorób lub zapobieganie im. Realizuje się to przez izolowanie osobników chorych, likwidowanie nosicieli wirusów (np. owadów przenoszących wirusy chorobotwórcze roślin) i wreszcie stosowanie szczepionek. Również negatywne dla człowieka w wielu przypadkach jest działanie bakteriofagów atakujących bakterie przynoszące pożytek gospodarce ludzkiej. Odczuwa się to w niektórych działach przemysłu spożywczego
i fermentacyjnego, które produkcję swą opierają na działalności bakterii. Szkodliwa dla gospodarki ludzkiej jest także infekcja bakteriofagami bakterii glebowych oraz bakterii brodawkowych (asymilujących azot atmosferyczny); zachodzi wówczas zjawisko tzw. zmęczenia gleby.

Bakteriofagi mogą być jednak również użyteczne dla człowieka. Stosuje się je do zwalczania niektórych bakterii chorobotwórczych, a także w diagnostyce niektórych zakażeń bakteryjnych.

Warto jeszcze dodać, że wirusy, ze względu na bardzo prostą budowę i łatwość przeprowadzania na nich doświadczeń, są bardzo dobrym obiektem dla badań genetycznych.

Bakterie

Bakterie (Monera) są najstarszymi, najmniejszymi i najprostszymi pod względem budowy komórki znanymi organizmami, ich przeciętna wielkość wynosi od 0,5 do 10 μm. Są kosmopolityczne, mogą przetrwać w warunkach, w których nie przeżyją żadne organizmy eukariotyczne. Bakterie dzieli się na archebakterie (Archaea) i bakterie właściwe (Bacteria).

Bakterie są komórkami o budowie prokariotycznej, zawierają zatem wszystkie, typowe dla tej grupy struktury. Elementami wspólnymi dla wszystkich bakterii są: błona komórkowa, cytoplazma, rybosomy i nukleoid. Prawie wszystkie zawierają ścianę komórkową. Niektóre komórki wytwarzają otoczki, rzęski, fimbrie lub ciała chromatoforowe (tylakoidy). Cytoplazma bakterii nie zawiera siateczki wewnątrz-plazmatycznej i struktury Golgiego. Często natomiast na jej obszarze występują materiały zapasowe (glikogen, skrobia sinicowa lub wolutyna).

Materiał genetyczny komórki bakteryjnej występuje w nukleotydzie, który zawiera jedną kolistą dwuniciową cząsteczkę DNA, czyli genofor. Poza genoforem w komórkach wielu bakterii mogą występować plazmidy - niewielkie koliste cząsteczki DNA (kodujące np. czynnik F związany z „płcią” i czynnik R odpowiedzialny za oporność na antybiotyki)

Budowa komórki prokariotycznej

Ściana komórkowa
Otoczka zbudowana z peptydoglikanu (mureiny) lub innych związków.

• nadanie kształtu komórce

• ochrona przed wysychaniem oraz szkodliwymi substancjami

Błona komórkowa (cytoplazmatyczna)
Błona bakterii zwykle nie zawiera cholesterolu

• oddzielenie od otoczenia

• miejsce zachodzenia najważniejszych reakcji enzymatycznych

• transport substancji

Cytoplazma
Wodnista ciecz, zawierająca składniki pokarmowe, produkty końcowe przemiany materii oraz enzymy.

• ośrodek zachodzenia reakcji metabolicznych

Nukleoid
Obszar zawierający genom bakteryjny: splątaną kolistą nić DNA. Zwykle umiejscowiony centralnie.

• pełni funkcję jądra komórkowego

Rybosomy 70S
Niemal kuliste, zbudowane z kwasów nukleinowych (RNA) i białek twory występujące licznie, luźno w cytoplazmie.

• uczestniczą w syntezie białka

Mezosomy
Pęcherzyki i wpuklenia błony komórkowej.

• wytwarzanie energii (funkcje mitochondriów)

Rzęski
Wyrostki średnicy 10-60 nm, zbudowane z białka (flagelliny), są zakotwiczone w błonie komórkowej.

• umożliwiają ruch komórki

Fimbrie i pile
Włosowate wyrostki u niektórych bakterii.

• ułatwiają przyleganie do podłoża i innych komórek

• uczestniczą w przekazywaniu DNA podczas koniugacji

Wakule gazowe
Pęcherzyki wypełnione gazem, otoczone pojedynczą błoną, występują u niektórych bakterii fotosyntetyzujących

• pełnią funkcję aparatu hydrostatycznego

Chromatofory
Pęcherzyki otoczone pojedynczą błoną ułożone wzdłuż błony komórkowej i powstają jako jej wpuklenia, zawierają barwniki asymilacyjne.

• miejsce zachodzenia fotosyntezy u sinic i niektórych innych bakterii

Przetrwalniki bakteryjne (endospory)

Niektóre gatunki bakterii mają zdolność wytwarzania wewnątrz komórki przetrwalników, czyli form zabezpieczających komórkę przed niekorzystnymi warunkami środowiska. Powstają przez obudowanie genoforu (wraz z pewną ilością cytoplazmy, błoną komórkową i rybosomami) wielowarstwową ścianką. Endospory są odporne na wysoką i niską temperaturę, wysychanie, promienie UV, niekorzystne pH itd. W stanie życia utajonego (anabiozy) mogą przebywać wiele lat, a z chwilą poprawy warunków – odtworzyć całą komórkę.

Barwienie metodą Hansa Grama

Metoda barwienia bakterii wprowadzona w roku 1884. Polega ona na działaniu na komórki bakteryjne, utrwalone nad płomieniem palnika, fioletem krystalicznym. Bakterie zostają wybarwione na fioletowo. Następnie traktuje się preparat wodnym roztworem jodu w jodku potasu - płynem Lugola. Komórki rozróżnia się za pomocą alkoholu. Pod jego wpływem komórki Gram-ujemne ulegają odbarwieniu, natomiast grube ściany Gram-dodatnich pozostają fioletowe (zatrzymują kompleks barwnika z jodem).

Różnice między bakteriami gram (+) i gram (-)

Bakterie gramdodatnie

• Ściany komórkowe stosunkowo grube (15 – 50 nm), składają się z kilku warstw peptydoglikanu (mureiny).

• Wytwarzają egzotoksyny (jady bakteryjne wydzielane poza komórkę bakteryjną. Przykładem jest egzotoksyna botulnowa wydzielana przez laseczkę jadu kiełbasianego, która hamuje przewodzenie impulsów w synapsach nerwowych).

• Wytwarzają podczas podziału ścianę komórkową między komórkami potomnymi podobnie jak komórki roślinne.

Bakterie gramujemne

• Ściany komórkowe cieńsze (2 – 10 nm), występuje tylko jedna warstwa peptydoglikanu.

• Błona białkowo-cukrowo-lipidowa pokrywa od zewnątrz ścianę komórkową.

• Odporne na działanie antybiotyków i lizozymu (enzymu znajdującego się m.in. w łzach, ślinie. Hydrolizuje wiązania glikozydowe w peptydoglikanie).

• Wytwarzają endotoksyny (uwalniane w czasie rozpadu komórki bakteryjnej).

• Wytwarzają przewężenie oddzielające komórki potomne, nieco podobne do komórek zwierzęcych.

Przykłady kształtu bakterii

Bakterie mogą występować pojedynczo lub w postaci kilku-, kilkunastukomórkowych skupień. Mają zaledwie kilka podstawowych, często występujących kształtów. Mogą występować pojedynczo bądź w skupieniach o określonych nazwach.

 Kuliste: a. ziarniak (coccus), b. dwoinka (diplococcus), c. czworak, d. paciorkowiec (streptococcus), e. pakietowiec (sarcina), f. gronkowiec (staphyloccocus). Cylindryczne: g. pałeczka (bacterium), h. laseczka z przetrwalnikami (bacillus). Spiralne: i. przecinkowiec (vibrio),  j. śrubowiec (spirillium), k. krętek (spirochaete)

Poza wymienionymi wyżej podstawowymi kształtami istnieją też bakterie przypominające kształtem maczugi (z przetrwalnikami), wrzeciona oraz formy rozgałęzione (promieniowiec, prątek).

Czynności życiowe bakterii

Odżywianie

Wśród heterotrofów spotykamy bakterie, które zadowalają się tylko jednym związkiem organicznym np. glukozą, wszystkie inne składniki takie jak aminokwasy, witaminy potrafią same zsyntetyzować. Określa się je terminem prototrofów. Należą do nich bakterie jelitowe np. Escherichia coli. Pozostałe to auksotrofy, które utraciły zdolność syntezy skomplikowanych związków i muszą je otrzymać gotowe w pożywce.

Pierwsze bakterie autotroficzne pobierały niezbędną do syntezy związków organicznych (proces endoenergetyczny – energochłonny) energię z procesów chemosyntezy. Chemosynteza odbywa się z udziałem energii chemicznej pochodzącej z utleniania substancji nieorganicznych (np. jonów żelazowych Fe³⁺)

Ten typ odżywiania występuje u bakterii nitryfikacyjnych, takich jak:

Nitrosomonas – utleniający amoniak NH₃ do soli kwasu azotowego(III)

 2NH₃ + 3O₂ -> 2HNO₂ + 2H₂O + Energia chemiczna

Nitrobacter – utleniający jony azotowe(III) do soli kwasu azotowego(V)

2HNO₂ + O₂ -> 2HNO₃ + Energia chemiczna

A także u bakterii siarkowych wykorzystujących siarkowodór oraz siarkę

2H₂S + O₂ -> 2H₂O + 2S + Energia chemiczna

2S + 2H₂O + 3O₂ -> 2H₂SO₄ + Energia chemiczna

Niezwykłym sposobem pozyskiwania energii charakteryzują się bakterie metanogenne (Archebakterie), występujące np. na torfowiskach, które są bezwzględnymi anaerobami i przeprowadzają beztlenowe utlenianie wodoru.

4H₂ + H₂O + CO₂ -> CH₄ + 3H₂O + Energia chemiczna

W przypadku autotroficznych bakterii fotosyntezujących energia potrzebna do syntezy związków organicznych pochodzi z fotonów światła słonecznego. Bakterie fotosyntezujące zawierają chlorofil a (sinice) lub bakterio-chlorofil. Sinice przeprowadzają fotosyntezę w sposób podobny do roślin, tzn. z udziałem wody jako źródła atomów wodoru, a co za tym idzie - z wydzielaniem tlenu.

6H₂O + 6CO₂ + Energia świetlna -> C₆H₁₂O₆ + 6O₂

U bakterii zielonych i purpurowych źródłem atomów wodoru mogą być różne związki nieorganiczne lub organiczne.

12H₂S + 6CO₂ + Energia świetlna -> C₆H₁₂O₆ + 12S + 6H₂O

Oddychanie wewnątrzkomórkowe

Oddychanie jest biologicznym utlenianiem, uwalnianiem energii zawartej w związkach organicznych. Utlenianie polega na odłączaniu elektronów z jednej substancji i przenoszeniu na drugą, którą nazywamy akceptorem.

W oddychaniu tlenowym akceptorem jest tlen. W wyniku przeniesienia elektronów i protonów na tlen cząsteczkowy powstaje woda.

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ -> 6CO₂ + 6H₂O + Energia

W przypadku oddychania beztlenowego akceptorem elektronów nie jest tlen, lecz związek organiczny (fermentacja) lub nieorganiczny.

Fermentacja daje znacznie mniej energii niż oddychanie tlenowe. Jej produktem może być kwas mlekowy (fermentacja mlekowa bakterii Lactobacillus powodująca zsiadanie mleka), kwas masłowy (fermentacja masłowa bakterii Clostridium), etanol (fermentacja alkoholowa bakterii Sarcina) lub inne związki.

C₆H₁₂O₆ -> 2C₂H₅OH + 2CO₂ + Energia

Drugi sposób oddychania beztlenowego bakterii bardzo przypomina oddychanie tlenowe, z tą różnicą, że zamiast tlenu występuje inny związek nieorganiczny, który ulega redukcji. Tylko prokarionty potrafią wykorzystywać związki nieorganiczne, np.

• Bakterie denitryfikacyjne (np. Pseudomonas aeruginosa) pobierają związki azotu redukując azotany(V) do azotanów(III), a nawet do wolnego azotu (mówimy, że pobierają tlen z tych związków).

• Bakterie metanogenne (np. Methanobacterium, Archaea).

• Bakterie redukujące siarczany (np.Desulfovibrio), które przechodzą w siarkowodór.

• Bakterie redukujące związki żelazowe (np. Shewanella putrefaciens).

Prokarionty odróżniają się od innych organizmów także tym, że jako substrat oddechowy (dawca elektronów) mogą wykorzystywać nawet związki jednowęglowe np. metan utleniając go do metanolu, a potem do dwutlenku węgla CO₂.

Bakterie różnią się tolerancją na tlen. Te, które wymagają tlenu do oddychania, nazywamy tlenowcami (aerobami). Beztlenowcom (anaerobom) tlen nie jest niezbędny – mogą go tolerować (beztlenowca względne), ale dla niektórych jest zabójczy (beztlenowce bezwzględne). 

Asymilacja azotu atmosferycznego

Niektóre prokarionty potrafią przyswajać postać cząsteczkową azotu – N₂ – bezpośrednio z atmosfery, gdzie tego pierwiastka jest najwięcej (stanowi około 78% objętości powietrza).

Należą do nich:
Azobacter (aerob) i Clostridium pasteurianum (anaerob) – saprofity glebowe, oraz bakterie brodawkowe Rhizobium żyjące w symbiozie z roślinami motylkowymi.
Wolny azot wiążą także liczne wodne sinice na przykład Gleocapsa, Gleotrichia, Anabena czy Nostoc.

Azot w związkach organicznych występuje jako grupa aminowa – NH₂ , w formie zredukowanej. Pobieranie azotu musi więc być połączone z jego redukcją, przy czym konieczne jest wydatkowanie energii. Asymilacja 1 mola N2 wymaga nakładu 20 cząsteczek ATP.
Proces ten jest hamowany przez tlen, gdyż enzym – nitrogenaza – katalizujący proces wiązania azotu jest wrażliwy na wysokie stężenie tlenu. Z tego powodu u sinic wiązanie azotu zachodzi w specjalnych komórkach heterocystach, o bardzo grubej ścianie komórkowej i niezdolnych do fotosyntezy. W układach symbiotycznych Rhizobium i roślin motylkowych, w komórkach korzenia występuje leghemoglobina, substancja wiążąca tlen.

Nitkowata sinica z heterocystą i komórką przetrwalną

Rozmnażanie

Bakterie są organizmami haploidalnymi i rozmnażają się jedynie bezpłciowo przez podział komórki, rzadziej przez fragmentacje kolonii czy pączkowanie – proces, w którym komórka potomna powstaje przez uwypuklenie ściany komórki macierzystej. Podział bakterii polega na podwojeniu (replikacji) cząsteczki DNA, rozdzieleniu obu nitek i przedzieleniu cytoplazmy mniej więcej na połowę. Taki podział komórki może zachodzić co 15-30 minut, jest stosunkowo prosty i różni się od mitozy występującej u eukariontów.

Chociaż u bakterii nie występuje płciowy sposób rozmnażania się, często spotyka się procesy płciowe. Istnieją trzy główne formy przenoszenia materiału genetycznego z danej komórki do innej:

Transformacja

komórka bakterii pobiera z otoczenia obcy DNA i włącza go do swojego  chromosomu.
 

Koniugacja

komórka „dawca” posiadająca fimbrie i czynnik F w plazmidzie
(F+ „męska”) przekazuje część skopiowanego DNA komórce „biorcy (brak fimbrii F- „żeńska”)

Transdukcja

bakeriofag przenosi fragment DNA do komórki, w której wchodzi w cykl lizogeniczny. Oprócz swojego włącza tym samym do chromosomu fragment DNA z komórki, którą opuścił

Archebakterie

Archebakterie (Archaea) zajmują w pewnym sensie pozycję pośrednią pomiędzy Procaryota i Eucaryota. Początkami sięgają zamierzchłych czasów, są prawdopodobnie najstarszymi filogenetycznie organizmami jakie znamy. Przywiązanie do środowisk ekstremalnych to także ich prymitywna właściwość – pozostałość z okresu życia na Ziemi, gdy atmosfera była pozbawiona tlenu (stąd większość to beztlenowce) i obfitowała w gorące źródła (termofile).

Grupy Archebakterii

• Bakterie halofilne (słonolubne) żyją w środowiskach o wysokiej koncentracji soli 15 – 60% (przeciętna woda morska – 3%).

• Bakterie termo- i acidofilne (ciepło i kwaśnolubne) zamieszkują środowiska bardzo kwaśne i często wysokiej temperaturze (do 100^oC), a wartość pH wynosi około 2 - 4. Są przy tym zależne od siarki w swym metabolizmie.

• Bakterie metanogenne żyjące w środowisku beztlenowym i redukujące dwutlenek węgla do metanu, np. Methanospirillum, Methanobacterium, Methanococcus.

Cechy różniące Archebakterie od bakterii właściwych

• Różny skład i struktura ściany komórkowej, brak w niej peptydoglikanu (mureny).

• Obecność specyficznych enzymów.

• Nie tworzą przetrwalników.

• Budowa lipidów w błonie komórkowej (zbudowane są z rozgałęzionych łańcuchów połączonych wiązaniem eterowym, a nie estrowym jak u bakterii właściwych i eukariontów).

• Odmienne cechy budowy niektórych rodzajów RNA.

• Zapis informacji genetycznej jest podobnie jak u eukariontów przerywany intronami, które niczego nie kodują. Intronów brak u bakterii właściwych.

Riketsje

Riketsje to najmniejsze organizmy (0,5 – 1 μm) należące do bakterii. Są to małe gramujemne pałeczki, będące bezwzględnymi wewnątrzkomórkowymi pasożytami (muszą żyć wewnątrz komórek). Choroby wywoływane przez riketsje są przekazywane przez ukąszenia tzw. wektorów (organizmów przenoszących pasożyty). Należy do nich dur plamisty, przenoszony przez pchły, gorączka Gór Skalistych przenoszona przez kleszcze, gorączka okopowa (wołyńska) przenoszona przez wszy. Natomiast zakażenie gorączką Q następuje przez drogi oddechowe – wdychanie patogenów wraz z cząsteczkami kału lub sierści zakażonych zwierząt domowych.

Sinice (Cyjanobakterie)

Sinice, samożywne bakterie, mają wiele wspólnych cech z glonami (protistami roślinnymi).

Rola bakterii w przyrodzie i gospodarce człowieka

Negatywna

• Są przyczyną groźnych chorób człowieka, zwierząt i roślin.

• Bakterie siarkowe są w stanie wytworzyć kwas siarkowy niszczący np. mury, cegły, zaprawę, cement. Rozpuszczają również przedmioty żelazne.

• Powodują gnicie produktów spożywczych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego.

• Powodują niszczenie naturalnych materiałów przemysłowych (drewna, włókna, papieru).

• Uwalniają azot do atmosfery (bakterie denitryfikacyjne).

Pozytywna

• Rozkładają martwe szczątki roślin i zwierząt.

• Przyczyniając się do krążenia materii w przyrodzie (głównie C, N, P, S).

• Biorą udział w tworzeniu gleby rozkładając substancje organiczne, są przyczyną powstania żyznej warstwy humusu (zawierającej kwasy organiczne).

• Dzięki ich obecności w przewodzie pokarmowym przeżuwaczy, np. krowy, mogą zachodzić procesy trawienia celulozy.

• U zwierząt wszystkożernych i mięsożernych bakterie występujące w jelicie są źródłem witamin z grupy B12, K, biotyny czyli witaminy H, kwasu foliowego, biorących udział w procesach metabolicznych tych zwierząt.

• Bakterie z rodzaju Rhizobium współżyjąc z roślinami zdolne są do wiązania azotu atmosferycznego.

• Biorą udział w tworzeniu węglanów wapnia, siarczkowych rud żelaza, saletry potasowej i sodowej.

• Biorą udział w oczyszczaniu wód i ścieków.

• Są pokarmem dla licznych organizmów (wchodzą w skład łańcuchów pokarmowych).

• W przemyśle farmaceutycznym bakterie służą w produkcji szczepionek, witamin (np. B12, C), surowic, antybiotyków (np. streptomycyny).

• Wykorzystywane są w gospodarce człowieka do otrzymywania kiszonek, produkcji octu, alkoholu.

• Wykorzystywane są w przemyśle mleczarskim przy produkcji jogurtów, kefirów.

• Stanowią naturalną i bezpieczną metodę walki ze szkodnikami, owadami, np: bakterie Bacillus.

Choroby wywoływane przez bakterie

Protisty

Królestwo protista obejmuje te eukarionty, które pozostały po wyłączeniu organizmów zaliczonych do zwierząt, roślin i grzybów.
Wśród nich są organizmy tak małe jak jednokomórkowe pierwotniaki i tak ogromne jak brunatnica osiągająca długość 60m. Chociaż większość protestów to mikroskopijnej wielkości organizmy jednokomórkowe, niektóre z nich tworzą kolonie, inne są komórczakami (wielojądrowe, ale nie wielokomórkowe), a jeszcze inne – wielokomórkowe nie posiadające wyspecjalizowanych tkanek. W budowie protestów można zazwyczaj wyróżnić przód, tył, stronę grzbietową oraz brzuszną.

Protisty na ogół oddychają tlenowo, prowadząc wymianę gazową całą powierzchnią komórki. Oddychanie beztlenowe – fermentacja występuje tylko u form pasożytniczych.
Protisty morskie są izoosmotyczne (izotoniczne) względem środowiska (stężenie elektrolitów i innych rozpuszczonych substancji wewnątrz komórki jest takie samo jak stężenie wody morskiej) i nie przeprowadzają osmoregulacji. Protisty słodkowodne są hiperosmotyczne (hipertoniczne) względem środowiska (gromadzą wodę). Wodniczki tętniące kurcząc się usuwają nadmiar wody z organizmu.
Protisty nie mają wyspecjalizowanych narządów zmysłów. Najprostszą formą odbioru bodźca jest zmiana polaryzacji błony komórkowej. Depolaryzacja przy zetknięciu z innym obiektem wywołuje reakcję organizmu. Niektóre Protisty wykształciły specyficzne organelle do percepcji wrażeń świetlnych np. plamka oczna.

Protisty zwierzęce

Protisty zwierzęce były według starej klasyfikacji zaliczane do królestwa zwierząt, w chodząc w skład typu pierwotniaki (Protozoa). Są to organizmy jednokomórkowe odżywiające się cudzożywnie, na drodze endocytozy.

Podczas pinocytozy pobierane są substancje wielkocząsteczkowe (np. białka) rozpuszczalne w wodzie. Pinocytoza polega na tworzeniu wodniczek pokarmowych, które zostają w całości strawione przy udziale lizosomów. Fagocytoza umożliwia pobranie całych mikroorganizmów. Wodniczka pokarmowa nie ulega strawieniu, a ewentualne niestrawione resztki są usuwane (egzocytoza) przez włączenie się wodniczki a powrotem w błonę komórkową.

Typ: Parabasalia

Żyją najczęściej w jelitach zwierząt jako pasożyty lub współbiesiadnicy.

v      Jednokomórkowe

v      Poruszają się za pomocą wici, w tym jedna z nich może tworzyć błonkę falującą

v      Nie posiadają mitochondriów

Przedstawiciele: rzęsistek (Trichomonas)

Typ: Kinetoplastida

Do tej grupy należą zarówno protisty wolno żyjące, jak i pasożytnicze. 

v      Jednokomórkowe

v      Zaopatrzone w wicie, czasami w postaci błonki falującej

v      Obecność kinetoplastu – organelli podobnej do mitochondrium

Przedstawiciele: świdrowiec gambijski (Trypanosoma gambiense) wywołujący śpiączkę afrykańską i przenoszony przez muchy tse-tse.

Typ: Choanoflagellata – Wiciowce kołnierzykowe

Protisty swobodnie żyjące lub osiadłe.

v      Jednokomórkowe lub kolonijne

v      Posiadają aparat filtrujący, który tworzy wić i wysoki kołnierzyk

v      Odżywiają się głównie bakteriami

v      Występuje dodatkowe ciałko podstawowe leżące pod kątem prostym do ciałka podstawowego wici. Taki układ ciałek podstawowych jest spotykany w uwicionych komórkach zwierzęcych.

v      Grzebienie mitochondrialne są płaskie

v      Rozmnażają się wyłącznie bezpłciowo przez podział podłużny

Przedstawiciele: morski wiciowiec kołnierzykowaty (Codosiga gracilis)

Typ: Apicomplexa (Sporozoa)

Organizmy wyłącznie pasożytnicze, które w związku z trybem życia wewnątrz komórek utraciły wiele organelli. 

v      Jednokomórkowe

v      Nie zdolne do fagocytozy

v      Posiadają pellikulę

v      Formy inwazyjne są haploidalne

v      Zachodzi mejoza postgamiczna

v      Mają tzw. wierzchołkowy zespół organelli ułatwiający im wnikanie do komórek żywiciela 

Przedstawiciele: Zarodziec malarii (Plasmodium) powodujący malarię, Toxoplasma gondii wywołujący toksoplazmozę.

Cykl życiowy zarodźca malarii

Żywicielem ostatecznym zarodźca malarii jest komar widliszka (Anopheles), a człowiek jest żywicielem pośrednim.

Etapy rozwoju:

v      Sporogonia – po zapłodnieniu, w wyniku podziału mejotycznego (mejoza postgamiczna) w ścianie jelita komara tworzą się liczne haploidalne postacie inwazyjne – sporozoity, które wędrują z krwią do ślinianek komara.

v      Schizogonia

·         Etap pozakrwinkowy – sporozoty po dostaniu się do wątroby, śledziony człowieka zmieniają kształt na amebowate schizonty, które rozmnażają się bezpłciowo przez liczne podziały.

·         Etap krwinkowy – schizonty atakują krwinki czerwone (erytrocyty), rozrastają się i dzielą się na liczne merozoity, atakujące następne krwinki. Wszystkie zaatakowane krwinki rozpadają się w tym samym czasie, powodując atak choroby. Niektóre przekształcają się w komórki macierzyste gamet – gametocyty.

v      Gametogonia – gametocyty wnikają do przewodu pokarmowego komara, podczas picia krwi, przekształcając się w gamety, które po połączeniu tworzą zygotę. Ta z kolei przechodzi podział mejotyczny, w wyniku, którego powstają postacie inwazyjne.

Cykl rozwojowy toksoplazmozy

Szczególnie niebezpieczna dla rozwijającego się płodu, powoduje uszkodzenia mózgu.

Typ: Sarcodina – Zarodziowe

v      Jednokomórkowe

v      Nie mają wyraźnego wewnętrznego cytoszkieletu

v      Poruszają się ruchem pełzakowatym za pomocą nibynóżek

Ameby (Amoebina)

v      Mają jedno albo wiele jąder

v      Posiadają jedną wodniczkę tętniącą

v      Najczęściej żywią się bakteriami

v      Niektóre są pasożytami

Otwornice (Foraminifera)

v      Wytwarzają wapienne pancerzyki

v      Są składnikiem planktonu morskiego

v      Niektóre posiadają symbiotyczne bruzdnice

Promienice (Radiolaria)

v      Wytwarzają krzemionkowe pancerzyki

v      Są składnikiem planktonu morskiego

v      Niektóre posiadają symbiotyczne bruzdnice

Przedstawiciele: Pełzak okrężnicy (Entamoeba coli), Pełzak czerwonki (Entamoeba histolytica) wywołujący czerwonkę amebową.

Typ: Ciliata – Orzęski

Żyją licznie w wodach słodkich i słonych, są to w większości sprawne drapieżniki lub filtratory.

v      Jednokomórkowe

v      Elastyczna pellikula (błona komórkowa z cytoszkieletem i alweolami) nadaje kształt komórce

v      Posiadają rzęski na całym ciele lub tylko w obrębie cytostomu, które służą do poruszania się, a u form osiadłych do napędzania pokarmu.

v      Wodniczki pokarmowe tworzą się wyłącznie w obrębie cytostomu

v      Wodniczki tętniące mają swoje stałe miejsca i stałe kanały wyprowadzające

v      Występuje aparat jądrowy składający się z mikronukleusa (jądro diploidalne) i makronukleusa, który kieruje metabolizmem i wzrostem komórki

v      Rozmnażają się bezpłciowo przez podział poprzeczny. Przy czym mikronukleus dzieli się mitotycznie, makronukleus zaś po prostu przewęża się i rozdziela na dwie części.

v      Występuje proces płciowy – koniugacja, w którym dwa osobniki łączą się i wymieniają materiał genetyczny.
Cykl procesu koniugacji:

·         Połączenie dwóch orzęsków

·         Mejoza mikronukleusa (mejoza pregamiczna), stopniowy zanik makronukleusa

·         Zanikają trzy z czterech jąder haploidalnych w każdym z koniugantów

·         Mitoza jądra haploidalnego i powstanie pronukleusów

·         Przejście jąder migracyjnych do sąsiedniej komórki

·         Połączenie się pronukleusów i powstanie dwóch jąder diploidalnych o wymieszanym materiale genetycznym

·         Rozdzielenie pierwotniaków i podział mitotyczny jądra

·         Odtworzenie makronukleusa

Przedstawiciele: pantofelek (Paramecium), wirczyk (Vorticella), trąbik (Stentor), didinium (Didinium), Entodinium żyje w pierwszej komorze żołądka przeżuwaczy umożliwiając trawienie celulozy.

Przebieg koniugacji u pantofelka

Protisty grzybopodobne

Protisty grzybopodobne były dawniej zaliczane do grzybów ze względu na odżywianie się martwą materią organiczną, są złożone ze strzępek i wytwarzają owocowania.

W odróżnieniu od grzybów, które mają chitynowe ściany komórkowe, u wielu śluzowców i lęgniowców głównym składnikiem ściany komórkowej jest celuloza.

Typ: Myxomycota – Śluzowce

v      Postać życiowa to wielojądrowy pełzak (śluźnia)

v      Są pasożytami lub saprobiontami

v      Posiadają diploidalne jądra

v      Żyją w ściółce leśnej albo w pniach martwych drzew

v      Wytwarzają owocowania

v      Rozmnażają się płciowo przez pływki (zoospory)

v      Poruszają się ruchem pełzakowatym

 Przedstawiciele: Physarum

Typ: Oomycota – Lęgniowce 

v      Wielokomórkowe

v      Żyją zazwyczaj w wodzie albo glebie

v      Odżywiają się martwymi szczątkami organicznymi albo pasożytują na innych organizmach

v      Nitkowate strzępki nie mają przegród poprzecznych

v      Rozmnażają się bezpłciowo przez pływki, które mają dwie nierównej długości wici

v      Posiadają ścianę komórkową zbudowaną warunkach celulozy

v      W warunkach niekorzystnych mogą się rozmnażać płciowo

Przedstawiciele: Saprolegnia, fitoftora (Phytophtora) – pasożyt ziemniaków, wodne roztoczkowce

Protisty roślinne

Są to protisty samożywne, które chloroplast uzyskały w wyniku endosymbiozy wtórnej od zielenic lub krasnorostów, stąd mają zawsze 3-4 błony śródplazmatyczne. Komórki protistów roślinnych są często pokryte ścianą komórkową.

Typ: Euglenophyta – Eugleniny

Są wykorzystywane jako gatunki wskaźnikowe przy określaniu zanieczyszczeń. Mogą być samożywne lub cudzożywne.

v      Jednokomórkowe

v      Wolnożyjące

v      Zwykle słodkowodne

v      Poruszają się za pomocą wici

v      Nie mają ściany komórkowej

v      Posiadają pellikulę

v      Obecna wrażliwa na światło plamka oczna

v      Mają chloroplasty pochodzenia zielenicowego z 3 błonami

v      Występuje chlorofil a i b

v      Posiadają karoten i ksantofile

v      Na ich materiał zapasowy składa się paramylon – wielocukier podobny do skrobi

v      Przy braku światłą mogą przechodzić na heterotroficzny tryb życia

v      Zawsze rozmnażają się bezpłciowo przez podział podłużny komórki

Typ: Dinoflagellata (Pyrrophyta) – Tobołki

Wśród tobołków (dinofitów) występuję zarówno gatunki samożywne, jak i cudzożywne. Najliczniejszą grupą są bruzdnice.

v      Jednokomórkowe lub wielokomórkowe

v      Posiadają dwie bruzdy, przebiegające względem siebie pod kątem prostym

v      W bruzdach umieszczone są dwie wici

v      Posiadają pellikulę

v      Nie mają ściany komórkowej

v      Często mają pancerzyk z płytek celulozowych, umieszczonych pod błoną komórkową

v      Występują zarówno w wodach słodkich, jak i słonych

v      Chloroplasty z 3 błonami pochodzą od krasnorostów lub zielenic

v      Występuje chlorofil a i c

v      Posiadają karoten i ksantofile

v      Na ich materiał zapasowy składa się tłuszcz i skrobia

v      Rozmnażają się bezpłciowo lub płciowo

v      W jądrze chromosomy są stale skondensowane i zawsze w nim widoczne

Przedstawiciele: bruzdnica, nocoświetlik

Typ: Chrysophyta – Chryzofity

Glony złociste są najliczniejszą grupą samożywnych protistów. 

v      Posiadają dwie różnej wielkości wici, przy czym dłuższa jest pokryta białkowymi włoskami, a krótsza jest gładka.

v      Mają chloroplasty pochodzenia krasnorostowego z 4 błonami

v      Występuje chlorofil a i c

v      Posiadają karoten i ksantofile (głównie fukoksantyny)

v      Na ich materiał zapasowy składa się laminaran (chryzolaminaryna)

v      W skład ściany komórkowej wchodzi krzemionka, celuloza i inne polisacharydy

v      Rozmnażają się bezpłciowo lub płciowo

Klasa: Chrysophyceae – Złotowiciowce

v      Jednokomórkowe

v      Wolnożyjące lub kolonijne

v      Są to głównie wiciowce ale można spotka również pełzaki

v      Występują w wodach słodkich

Przedstawiciele: Dinobryon

Klasa: Bacillariophyceae – Okrzemki

v      Jednokomórkowe

v      Żyją pojedynczo, rzadziej kolonijnie

v      Poruszają się ruchem pełzakowatym

v      Występują w wodach słodkich, jak i słonych

v      Rozmnażają się płciowo lub bezpłciowo przy podziale poprzecznym ściany komórkowej

v      Posiadają dwuczęściową ścianę komórkową wysyconą krzemionką

 
Schemat rozmnażania okrzemek

Klasa: Phaeophyceae – Brunatnice

v      Wielokomórkowe

v  Żyją w wodach słonych (słodkowodne są wyjątkiem)

v      Występuje przemiana pokoleń

v      Ich komórki służące do rozmnażania, zarówno bezpłciowego – zoospory, jak i płciowego – gamety, są opatrzone wiciami

Przedstawiciele: wielkomorszcz (Macrocystus), listownica (Laminaria), morszczyn (Fucus), kalteria,

  
Rozmnażanie brunatnic jest zróżnicowane i złożone. W przemianie heteromorficznej może dominować haploidalny gametofit (np. u kalterii), ale postacią troficzną większości z nich jest diploidalny sporofit (np. u listownicy). W niektórych przypadkach może dojść do całkowitego wyeliminowania gametofitu z cyklu życiowego (np. u morszczynu – mejoza pregamiczna), kiedy to diploidalny sporofit produkuje zamiast haploidalnych zarodników od razu haploidalne gamety, a te łączą się w zygotę, z której wyrasta sporofit.

Choroby wywoływane przez protisty

Grzyby

Grzyby są eurybiontami. Heterotroficzne, zróżnicowane na saprofity, pasożyty, symbionty. Charakteryzują się brakiem plastydów, zdolnością magazynowania glikogenu jako materiału zapasowego, ułożeniem wici na tylnym biegunie komórki.

Występuje u nich specyficzna mitoza – tzw. wewnętrzna podczas której nie zanika otoczka jądrowa. Oddychają tlenowo lub beztlenowo przez fermentację. Trawią ligninę i celulozę.

Plecha większości grzybów ma budowę strzępkową. Strzępki mogą mieć postać luźną lub zwartą, tworząc tkankę rzekomą, nazywaną plektenchymą oraz postać zbitą, tworzącą sklerotę. Często komórki są podzielone septami.

U grzybów wyróżniamy rozmnażanie bezpłciowe (fragmentacja, pączkowanie, rozłogi, przez zarodniki) oraz płciowe - polegające na kopulacji różnoimiennych strzępek (somatogamia), łączeniu gametangiów  (gametangiogamia) oraz łączeniu gamet (gametogamia).

Cechy odróżniające grzyby od zwierząt

• Nie poruszają się

• Mają ścianę komórkową

• Nie posiadają zdolności do fagocytozy

• Wytwarzają zarodniki

Cechy odróżniające grzyby od roślin

• Mają ścianę komórkową zbudowaną z chityny

• Są cudzożywne

• Nie posiadają barwników fotosyntetycznych

• Mają zdolność magazynowania glikogeny

Typ: Chytridiomycota – Skoczkowce

• Haploidalne

• Wodne lub glebowe

• Jednokomórkowce, rzadziej o budowie strzępkowej

• Zarodniki są ruchliwe (pływki)

• Występuje gametogamia (izogamia, anizogamia, oogamia) lub gametangiogamia

Przykłady: Synchytrium, Olpidium

Typ: Zygomycota – Sprężniowce

• Haploidalne

• Diploidalna jest tylko zygota

• Lądowe

• Posiadają komórczakową strzępkę

• Zygogamia – łączenie prostych gametangiów powstających na strzępkach wegetatywnych

• Występuje mejoza postgamiczna

• Powstaje wielojądrowa, przetrwalnikowa zygota, nazywana zygosporą

Rozmnażają się za pomocą nieruchomych zarodników, bezpłciowo oraz płciowo przez zespolenie niezróżnicowanych gametangiów. W procesie tym powstaje zygospora. Zygota najpierw dzieli się mejotycznie, a następnie tworzy strzępek dzięki podziałom mitotycznym, na szczycie którego powstaje zarodnia z haploidalnymi zarodnikami.

Przykłady: Rozłożek czerniejący (Rhizopus nigricans), pleśniak biały (Mucom mucedo), zwierzomorkowce (Zoopagales), które żywią się złapanymi nicieniami

Typ: Ascomycota – Workowce

• Dominuje haplofaza

• Dikariotyczna jest tylko strzępka workotwórcza w owocniku

• Diplofaza ograniczona do komórki tworzącej worek

• Występuje gametangiogamia

• Lądowe

• W większości wielokomórkowe

• Rozmnażanie bezpłciowe przez konidia

Cykl rozwojowy z procesem płciowym rozpoczyna się od gametangiogamii, połączenia lęgni z plemnią posiadającą charakterystyczny włostek. Następuje plazmogamia, czyli zlanie cytoplazmy jednej i drugiej struktury. Jądra komórkowe nie łączą się, lecz tworzą pary, nazywane jądrami sprzężonymi. Z połączonych gametangiów wyrastają strzępki zaopatrzone w jądra sprzężone. Następnie tworzą owocniki, w których w komórkach szczytowych powstają zarodnie w kształcie worka. W zarodni następuje zlanie jąder sprzężonych - kariogamia. Powstałe diploidalne jądro dzieli się mejotycznie i mitotycznie, tworząc 8 haploidalnych zarodników workowych (askospór).

Przykłady: Dzieżka pomarańczowa (Aleuria aurantia), drożdże (Saccharomyces), smardz jadalny (Morchella esculenta), trufla (Tuber), pędzlak (Penicilium), Kropidlak (Aspergillus), piestrzenica kasztanowata (Gyromitra esculenta), szpetczaki (Taphrina), buławinka czerwona (Claviceps purpurea)

Cykl rozwojowy Buławinki czerwonej

przedstawiciela workowców

Typ: Basidiomycota – Podstawczaki

• Dominuje faza dikariotyczna

• Lądowe

• Wielokomórkowe

• Brak gametangiów

• Występuje somatogamia

• Rozmnażanie bezpłciowe przez konidia

Rozmnażają się przez zarodniki podstawkowe. Cykl rozwojowy z procesem płciowym wygląda następująco: z haploidalnych zarodników wyrastają strzępki. Proces płciowy ogranicza się do połączenia różnoimiennych strzępek. Jądra strzępek nie zlewają się, lecz tworzą pary jąder sprzężonych. Strzępki tworzą rozrastającą się grzybnię, która wytwarza owocniki. Hymenofor ma postać blaszek lub rurek. W części szczytowej hymenofora powstaje zarodnia w kształcie podstawki. Jądra sprzężone łączą się (kariogamia), tworząc jądro zygotyczne, które dzieli się mejotycznie, tworząc 4 haploidalne zarodniki (bazydiospory), które rozwijają się na zewnątrz podstawki.

Przykłady: Muchomor czerwony (Amanita muscaria), rdza źdźbłowa (Puccinia graminis), głownie (Ustomycetes), pieczarka polna (Agaricus campetris), opieńka miodowa (Armillaria mellea), szmaciaki (Sparassis), flagowiec olbrzymi (Meripilus giganteus), purchawka olbrzymia (Langermannia giganteus)

Cykl rozwojowy Rdzy źdźbłowej

przedstawiciela podstawczaków

Mikoryza

Symbioza mutualistyczna grzyba z korzeniami roślin wyższych.

• Mikoryza ektotroficzna – strzępki grzyba oplatają korzenie i wnikają do przestworów międzykomórkowych korzenia, występuje głównie u drzew.

• Mikoryza endotroficzna (drzewkowato – pęcherzykowa) – strzępki wnikają do komórek korzeni roślin przyjmując rozgałęzione, drzewkowate formy, lub formują pęcherzyki wypełniające wnętrzne komórek.

Grzyb pobiera od swojego partnera węglowodany, aminokwasy i inne potrzebne mu do życia substancje, natomiast roślinie udostępnia wodę z solami mineralnymi oraz substancje wzrostowe. Współżycie z grzybem jest dla niektórych roślin konieczne i w przypadku braku partnera grzybowego ginie.

Przykłady:
borowik szlachetny (prawdziwek) – korzenie dębu lub świerka
koźlarz – korzenie brzozy, topoli lub osiki, maślak – korzenie wrzosu.

Grzyby niedoskonałe (Deuteromycota)

Grzyby niedoskonałe (konidialne) nie rozmnażają się płciowo. Większość grzybów niedoskonałych to workowce, ale niektóre wykazują związki z podstawczakami.

Znaczenie grzybów

Pasożyty organizmów roślinnych

• Zaraza ziemniaczana (fitoftora – lęgniowce)

• Rak ziemniaczany (Synchytrium - skoczkowiec)

• Olpidium atakujący kapustę i wykę (skoczkowce)

• Buławinka czerwona (workowiec)

• Rdza źdźbłowa (podstawczak)

• Głownie, śniecie (podstawczaki)

• Mączniakowce – białawe naloty na liściach i owocach (workowce)

• Taphrina – tzw. czarcie miotły na gałęziach brzóz (workowce)

• Drzewnik – choroba winorośli (lęgniowce)

Endopasożyty i egzopasożyty człowieka

• Choroby drożdżakowi układy rozrodczego kobiet

• Grzybice paznokci i stóp

• Grzybice układów wewnętrznych, dotykają głównie ludzi o obniżonej odporności (AIDS, białaczka)

Wykorzystanie w medycynie

• Antybiotyki: penicylina (Pędzlak – workowiec)

• Chitozan – gojenie ran

• Substancje wytwarzane przez sporysz

• Aflatoksyny – substancje onkogenne (Kropidlak – workowiec)

• Cyklosporyna – obniżenie odpowiedzi obronnościowej organizmu (grzyby niedoskonałe)

Wykorzystanie w przemyśle

• Produkcja serów pleśniowych

• Produkcja wina, octu winnego – drożdże (workowce)

• Wypiek ciast i chleba – drożdże (workowce)

Grzyby i środowisko

• Rozkładają substancje organiczne, wydzielają enzymy: celulazę i lignilazę

• Uczestniczą w krążeniu pierwiastków w przyrodzie

• Współżyjąc z korzeniami roślin wyższych wpływają na ich rozwój.

• Są pokarmem dla zwierząt i człowieka, dostarczając związków mineralnych, witamin

• Wpływają na żyzność gleb

• Wpływają na regulację liczebności populacji wielu gatunków roślin i zwierząt

Porosty

Porosty (Lichenes) są symbiotycznym związkiem, zwanym helotyzmem, fototrofa (np. sinica lub glon) i grzyba (najczęściej workowca, rzadziej podstawczaka).

Grzyb chroni glon przed zimnem i wysuszeniem, dostarcza soli mineralnych, a otrzymuje w zamian produkty fotosyntezy. Wynikiem tej symbiozy jest wytworzenie nowego organizmu o swoistych cechach, które w procesie ewolucji pozwoliły mu opanować różnorakie środowiska. Porosty występują na całym świecie. Najmniej jest ich w strefie gorącej, najwięcej w klimacie umiarkowanym, zwłaszcza w górach i na dalekiej północy. Porosty są samowystarczalne, mogą rozwijać się w siedliskach niedostępnych dla tworzącego go grzyba i glonu, ale też dla innych organizmów.

Cechy te umożliwiają porostom egzystencję nawet bardzo ubogich środowiskach, jakimi są powierzchnie skał (epility) czy kora drzew (epifity). Jako pierwsze zasiedlają ubogie siedliska dzięki czemu uważa się je za organizmy pionierskie.

Porosty nie rozmnażają się płciowo. Jedynie grzyb wchodzący w skład porosty podlega procesom płciowym. Jako całość porosty mogą rozmnażać się poprzez wyrostki i urwistki. Wyrostki to cienkie, łamliwe odgałęzienia plechy, urwistki stanowią pojedyncze komórki glonowe otoczone kilkoma strzępkami grzybów.

Wyróżnia się trzy formy porostów:

• skorupiastą, np. wzorzec geograficzny

• listkowatą, np. złotorost, tarczownica, pustułka

• krzaczkowata, np. chrobotki, płucnica, brodaczki, porostnica śnieżna

Znaczenie porostów

• Przyśpieszają proces mechanicznego i chemicznego (kwasy porostowe) wietrzenia skał

• Przyśpieszają proces wiązania piaszczystego podłoża np. wydm, odsłoniętych skarp

• Stanowią ważny składnik wielu ekosystemów, zwłaszcza tundry, gdzie tworzą podstawową bazę pokarmową dla licznych gatunków zwierząt m.in. reniferów

• Stanowią czynnik glebotwórczy – kwasy porostowe wpływają na rozwój mikroflory glebowej

• Są regulatorami mikroklimatu i rezerwuarem wody

• Posiadają właściwości lecznicze (współczesna medycyna wykorzystuje aż 32 gatunki porostów)

• Są wykorzystywane w produkcji perfum (mąkla), w przemyśle spożywczym do produkcji galaretek, a z orselki barwierskiej wyrabia się lakmus

• Zbite fragmenty plech misecznicy jadalnej to prawdopodobnie biblijna manna z nieba

Porosty są bioindykatorami stężenia związków siarki w atmosferze. W dużych zadymionych miastach nie spotkamy porostów listkowatych i krzaczkowatych. Jedynie porosty o plesze skorupiastej mogą rozwijać się przy wysokim stężeniu tlenku siarki w powietrzu, ale po pewnym czasie również giną, tworząc tzw. pustynię porostową (np. Kraków i ośrodki przemysłowe). Ta nieodporność porostów na zanieczyszczenia pozwoliła na skonstruowanie „skali porostowej”.

Ciekawe linki

http://www.biologia.pl/  - Znajdziesz tu: artykuły, wirtualne wykłady i testy, wzory strukturalne, obszerny słownik pojęć i katalog linków.

http://www.ids.edu.pl/wwwbio  - Bogate internetowe kompedium wiedzy o biologii na poziomie licealnym: fizjologia, systematyka roślin i zwierząt, biologia komórki, genetyka oraz ekologia. Ponadto kilkaset zdjęć fauny i flory i wiele linków.

http://www.wiw.pl/biologia/  - Wiadomości, wydarzenia i ciekawostki ze świata nauki. Także ze świata biologii. Genetyka, Ewolucjonizm, Ekologia.

http://www.biology.arizona.edu/default.html  - Strona Uniwersytetu Arizona "The Biology Project" w dwóch językach - angielskim i hiszpańskim.

http://www.ucmp.berkeley.edu/index.html  - Strona Uniwersytetu Berkeley,

http://botanika.biologija.org  - Uniwersytet w Ljubljanie, Katedra botaniki.