§ 15. ОГЛЯД ЦАРСТВ ЕУКАРІОТИЧНИХ ОРГАНІЗМІВ

Пригадайте особливості будови еукаріотичної клітини. Яка організація спадкового матеріалу в прокаріотів та еукаріотів? Хто такі міксотрофи? Які відділи рослин зараховують до вищих?

Сучасна система еукаріотів. До еукаріотів належать як одноклітинні, так і багатоклітинні організми, клітини яких хоча б на певних етапах клітинного циклу мають сформоване ядро (завдання: пригадайте будову ядра). Клітини еукаріотів містять різноманітні органели, оточені однією (різні види вакуоль, лізосоми, ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі тощо), двома (як-от, мітохондрії, пластиди у вищих рослин, зелених і червоних водоростей) чи більшою кількістю (хлоропласти евгленових, жовто-зелених, бурих, діатомових водоростей) мембран.

В еукаріотів порівняно з прокаріотами спадковий матеріал переважно зосереджений в ядрі, оболонка якого складається з двох мембран. Лінійні молекули ДНК разом з ядерними білками входять до складу хромосом. Винятком є молекули ДНК мітохондрій і пластид, які подібні до ДНК прокаріотів. Крім того, в еукаріотів гени складаються з окремих ділянок: екзонів та інтронів (пригадайте їхні функції). Серед прокаріотів таку будову генів мають лише археї.

На малюнку 15.1 наведено сучасну систему еукаріотів. Цих організмів розглядають у складі не трьох, а п’яти царств.

Мал. 15.1. Сучасна система еукаріотичних організмів

Царство Амебозої. Переважно прісноводні бентосні (придонні) одноклітинні форми, інколи мешкають в організмах інших істот (серед них трапляються коменсали, факультативні та обов’язкові паразити; завдання: пригадайте, що означають ці терміни). Органели руху та захоплення їжі — псевдоподії. У голих амеб (наприклад, амеби протея або велетенської амеби хаос; мал. 15.2, 1) клітина вкрита лише плазматичною мембраною з добре розвиненим глікокаліксом (пригадайте його склад і функції), у черепашкових (як-от, в арцели звичайної; мал. 15.2, 2) клітина розташована всередині захисної черепашки. Клітини найчастіше одноядерні, якщо ядер кілька або багато — усі вони подібні за будовою та функціями.

Мал. 15.2. Царство Амебозої: 1 — велетенська амеба хаос; 2 — черепашкова амеба арцела звичайна; 3 — дизентерійна амеба

Царство Задньоджгутикові, або Опістоконти (від грец. opisthios — задній та kontos — полюс). Клітини цих еукаріотів хоча б на одній стадії життєвого циклу (як-от, сперматозоїди ссавців) мають єдиний джгутик, розташований на задньому полюсі клітини (звідки й походить назва цього царства), або ж джгутик втрачено в процесі еволюції. До цього царства, зокрема, належать справжні гриби (до складу їхніх клітинних оболонок входить хітин) (мал. 15.3), усі багатоклітинні та деякі одноклітинні (наприклад, комірцеві джгутикові) гетеротрофні організми. Представників комірцевих джгутикових нині вважають предками багатоклітинних тварин. Їхні клітини за будовою та особливостями спадкового матеріалу нагадують комірцеві клітини примітивних багатоклітинних тварин — губок.

Мал. 15.3. Пеніцил — багатоклітинний представник справжніх грибів

Царство Архепластиди включає фотосинтезуючі організми, такі як вищі рослини, зелені, червоні та глаукофітові водорості (мал. 15.5). Лише в деяких представників хлоропласти вторинно редуковані або взагалі відсутні (пригадайте паразитичну рослину Петрів хрест). Оболонки клітин зазвичай містять целюлозу.

Мал. 15.4. Представники царства Архепластиди: 1 — їстівна зелена водорість ульва (або морський салат); 2 — їстівна червона водорість порфіра; 3 — паразитична квіткова рослина Петрів хрест, паразитує на коренях дерев і кущів

Царство Екскавати включає багатьох представників одноклітинних і колоніальних еукаріотів (мал. 15.5). На черевному боці клітини екскават (від лат. екскаваціо — заглиблення) є харчовий рівчачок, зміцнений мікротрубочками. Він слугує для надходження та захоплення їжі, яка рухається завдяки роботі заднього джгутика в напрямку до клітинного рота. Але в багатьох представників він вторинно втрачається.

Багато екскават не містять мітохондрій або ж ці органели значно змінені порівняно з типовими. У деяких представників простежують тенденцію переходу до багатоклітинності (наприклад, в акразіомікотових слизовиків, раніше їх включали до царства Гриби). Серед екскават переважають гетеротрофи, але є і представники, здатні до фотосинтезу (наприклад, евгленові). Багато представників ведуть вільний спосіб життя, але є й такі, що оселяються в організмах інших істот (серед них є чимало паразитів людини, як-от трихомонади, лямблії, лейшманії, трипаносоми).

Мал. 15.5. Представники царства Екскавати: 1 — акразис рожевий, представник акразіомікотових слизовиків, оселяється на зволожених рослинних рештках; 2 — евглена червона; 3 — трипаносома — збудник сонної хвороби — серед еритроцитів; 4 — рід Трихонімфа: мешкають у кишечнику таких комах, як таргани та терміти, і допомагають їм перетравлювати целюлозу; 5 — неглерія, утворює тоненькі псевдоподії, але, коли пересихають прісні водойми, у яких вона мешкає, здатна утворювати й джгутики, за допомогою яких плаває; у разі потрапляння з водою в організм людини може спричинити запалення головного мозку — менінгоенцефаліт (6)

Царство САР. Назва цього царства походить від перших літер назв трьох груп еукаріотичних організмів: Страменопіли, Альвеоляти та Ризарії. Страменопіли — велика група одноклітинних і багатоклітинних еукаріотів. Зокрема, до них відносять оомікотові гриби, яких вважають грибоподібними організмами (мешкають у морях, прісних водоймах, наземно-повітряному середовищі). Їхнє вегетативне тіло — це багатоядерний розгалужений міцелій, не поділений перегородками на окремі клітини. Серед оомікотових грибів є паразити тварин (сапролегнія — паразит риб) і рослин (фітофтора та інші) (мал. 15.6, 1, 2). До страменопілів належать також бурі, золотисті, жовто-зелені та діатомові водорості (мал. 15.6, 3—5).

Мал. 15.6. Представники страменопілів. Оомікотові гриби: 1 — сапролегнія паразитична, паразитує на рибі та її ікрі; 2 — фітофтора, здатна знищувати врожаї картоплі та помідорів. Різні представники водоростей: 3 — бурі водорості (саргасові); 4 — золотисті водорості; 5 — діатомові водорості (стефанодискус)

Альвеолят об’єднують в одну групу через альвеольовані покриви клітини: наявність сплощених мембранних цистерн — альвеол, розташованих безпосередньо під плазматичною мембраною (мал. 15.7). До цієї групи зараховують динофлагелят (їх ще називають динозоями, чи динофітовими водоростями, оскільки багато представників здатні до фотосинтезу), інфузорій та апікомплексних (назва походить від того, що на верхівці їхніх клітин розташований особливий комплекс органел, які допомагають проникати у клітину хазяїна, див. мал. 14.6); до цієї групи належать деякі паразити людини і тварин: малярійний плазмодій, токсоплазма, піроплазми (бабезії).

Мал. 15.7. Представники альвеолят: 1 — рід Перидініум — представник динофлагелят; 2 — хижа інфузорія дідіній; 3 — клітини малярійного плазмодія (а) виходять з ураженого еритроцита людини (б)

Ризарії — одноклітинні організми, які утворюють численні тоненькі псевдоподії, здатні зливатись у певних місцях між собою та утворювати навколо клітини своєрідну сітку. За її допомогою ризарії вловлюють частинки їжі. До них належать форамініфери та радіолярії (мал. 15.8).

Мал. 15.8. Представники ризарій: 1 — черепашка форамініфери роду Дискорбіс; 2 — черепашки викопних форамініфер роду Нумулітес сягали в діаметрі до 12 см; 3 — радіолярії, на відміну від форамініфер, не утворюють черепашки, але мають внутрішньоклітинний мінеральний скелет

Ключові терміни та поняття

еукаріоти, амебозої, задньоджгутикові, архепластиди, екскавати, САР

Перевірте здобуті знання

1 Чому біохімічні та молекулярно-генетичні дослідження часто відіграють вирішальну роль у сучасній систематиці організмів? 2. Чим характеризуються представники царства Амебозої? 3. Чому царство Задньоджгутикові має таку назву? Які групи еукаріотів належать до цього царства? 4. Які ознаки характеризують царство Архепластиди? 5. Чому царство Екскавати дістало таку назву? Які групи еукаріотів зараховують до цього царства? 6. Розшифруйте назву царства САР.

Чим сучасна система царств еукаріотичних організмів відрізняється від тієї, що існувала раніше (поділ на царства Рослини, Тварини та Гриби)?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 1

Визначення таксономічного положення виду в системі органічного світу (вид на вибір учителя або вчительки)

Обладнання і матеріали: колекція комах (хрущів, колорадських жуків, метеликів білана капустяного), черепашок молюсків (беззубки, перлівниці), гербарний матеріал квіткових рослин, визначники, таблиці, лупи (або стереомікроскопи).

1. Визначте належність обраних об’єктів дослідження до відповідного царства еукаріотів. Запишіть у зошит ознаки, на підставі яких ви зробили свій вибір.

2. Визначте належність обраних об’єктів до певних класів. Запишіть у зошит ознаки, на підставі яких ви зробили свій вибір.

3. Використовуючи визначники (визначальні картки), визначте належність обраних об’єктів до певних рядів (порядків), родин, родів і видів. Запишіть у зошит ознаки, характерні для визначених систематичних одиниць.

4. Зробіть висновки, які з ознак, притаманних дослідженим видам, є діагностичними, тобто відрізняють їх від близьких видів.

Головне в темі «Біорізноманіття»

Нинішнє біорізноманіття — наслідок тривалого процесу еволюції живої матерії. Систематика — важливий розділ біології, без якого не могли б розвиватись інші біологічні науки. Дані про будову, хімічний склад, життєві функції, особливості онтогенезу мають наукову цінність лише тоді, коли відомо, з яким саме видом працюють учені. Хоча близькі види й мають багато спільних ознак, усе-таки їм притаманні унікальні властивості, набуті у процесі історичного розвитку внаслідок пристосування до певних умов середовища мешкання.

Для створення природних, або філогенетичних, систем потрібні дані всіх наук, насамперед тих, які вивчають спадковий матеріал організмів і неклітинних форм життя, особливості будови їхніх клітин (молекулярної біології, генетики, цитології тощо).

Сучасна систематика базується на виділенні монофілетичних систематичних груп, які включають усіх нащадків спільного предка: і тих, що існують тепер, і тих, які існували колись. Нині виділяють два домени прокаріотичних організмів — Археї та Бактерії. У домені Еукаріоти виділяють п’ять царств: Амебозої, Опістоконти (Задньоджгутикові), Архепластиди, Екскавати, САР (Страменопіли, Альвеоляти, Ризарії). Хоча нова система еукаріотів і видається складнішою за попередню, але вона дає змогу розв’язати проблему класифікації одноклітинних еукаріотів. Інвентаризацію біорізноманіття нашої планети ще не завершено: щорічно з’являються описи сотень нових для науки видів.

Розділ III. Гриби та лишайники
Тема 1. Гриби
Загальна характеристика грибів

Мета. Сформувати поняття про гриби як особливе царство живих організмів, пояснити відмінності і спільні риси грибів з рослинами і тваринами.

Основні поняття і терміни: гіфи, міцелій або грибниця, спори, плодове тіло, гетеротрофний спосіб живлення, сапротрофи, паразити, симбіоз, хітин, глікоген.

Обладнання: зображення плодових тіл різних грибів, а також збільшених мікроскопом зображень, муляжі грибів.

Методи і методичні прийоми: словесні (розповідь, бесіда (підготовча, контрольно-перевірна), розповідь з елементами бесіди); наочні (демонстрація обладнання); практичні (виконання завдань практикуму).

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Повідомлення теми, мети та завдань уроку. Мотивація навчальної діяльності.

Сприйняття і первинне осмислення нового матеріалу.

Узагальнення і систематизація вивченого.

Підсумки уроку, аргументація оцінок.

2. Повідомлення теми, мети та завдань уроку. Мотивація навчальної діяльності.

Ігрове завдання. Учні діляться на групи і кожна група отримує завдання: Назвіть відомі вам гриби. Що ви знаєте про ці організми? Пригадайте загадки, приказки і прикмети, пов’язані з грибами. (Час підготовки — 10 хвилин). Після цього кожна група доповідає про результати своєї роботи. Перемагає група, яка змогла пригадати найбільшу кількість прикладів.

В нашої сімейки ніжки тоненькі,

Шиї, мов цівки, круглі голівки.

І на пні, і коло пня Нас велика рідня.

Той знайде мене там всюди.

Французьку гарну назву маю І звуся, діти, шампіньйон,

А хто гриби всі гарно знає, українську назву відгадає.

В тісті любим жити трішки.

І рум’яний та пахучий Хліб пекти людей ми учим.

Отже, сьогодні на уроці ми розглянемо загальну характеристику царства Гриби, чому ці організми виділили в окреме царство.

1. Загальна характеристика грибів.

3. Сприйняття і первинне осмислення нового матеріалу.

Загальна характеристика грибів

Розповідь супроводжується демонстрацією відповідних зображень грибів. Гриби – одна з найбільших груп організмів; до неї належить близько 100 тисяч описаних ученими видів (за К.М. Ситником). Розміри грибів варіюють від одноклітинних дріжджів до величезних “поганок” і дощовиків. Гриби населяють різноманітні середовища існування — у воді та на суші. Гриби поселяються на продуктах харчування, тобто є сапрофітами, і в організмах тварин і людини, тобто є паразитами. Значення грибів величезне. Крім того, що вони виконують свою особливу роль у біосфері, їх широко застосовує людина для медичних і господарських потреб.

До грибів належать численні цвілі, які ростуть на органічних речовинах (хлібі, шкірі, мертвій рибі), одноклітинні дріжджі, які в великій кількості з’являються на поверхні солодких фруктів, багато паразитів рослин. Останні спричиняють такі небезпечні захворювання, як борошниста роса, головня, іржа. Деякі гриби паразитують на тваринах, але в цьому відношенні вони менш небезпечні у порівнянні з бактеріями.

Вивченням грибів займається наука мікологія (від грецького слова “мікес”, що означає “гриб”). Це один із напрямків мікробіології, бо більшість методик дослідження грибів практично не відрізняється від методик дослідження бактерій.

Розповідь з елементами бесіди. Поняття і терміни учитель записує на дошці. Гриби є одним з царств живих організмів. Як ви думаєте, чому вони утворюють окреме царство? Гриби — це одноклітинні або багатоклітинні гетеротрофні організми, які не мають хлорофілу. Походження грибів ще до кінця не з’ясоване. Вважають, що одні групи грибів беруть початок від найпростіших тварин (безбарвних джгутикових), інші — від водоростей.

Вегетативне тіло грибів називається грибницею, або міцелієм, воно складається з окремих ниток — гіфів. Залежно від будови гіфів гриби поділяють на нижчі та вищі. У нижчих грибів гіфи міцелію не мають перегородок і є мовби однією сильно розгалуженою гігантською клітиною, у вищих грибів вони розділені поперечними перегородками на клітини, їхній міцелій багатоклітинний.

Гриби є гетеротрофами і поглинають поживні речовини всією поверхнею тіла. Які організми мають гетеротрофний тип живлення? Розмножуються гриби нестатевим і статевим способами за допомогою різних типів спор. У деяких випадках для продукування спор формується спеціальна структура — плодове тіло.

Клітини грибів оточені клітинною стінкою, основу якої зазвичай складає хітин — речовина, властива комахам. Усередині клітини добре помітні ядра (частіше їх декілька), мітохондрії і рибосоми (зазвичай вони не пов’язані з мембранами). Комплекс Гольджі та гранулярна ендоплазматична сітка розвинені слабко. Важливою особливістю будови грибів є відсутність пластид. Пригадайте, що це за органела. Дія яких організмів вона властива і яку функцію виконує? Запасні продукти відкладаються у вигляді глікогену або жиру, крохмаль ніколи не утворюється. Чому не утворюється крохмаль у грибів?

Опираючись на отриману інформацію, скажіть, що спільного у грибів з тваринами, а що — з рослинами.

Гриби займають проміжне положення між тваринами і рослинами, оскільки характеризуються рядом ознак, що роблять їх подібними, з одного боку, до тварин (гетеротрофний тип живлення, в оболонці є хітин, запас поживних речовин у вигляді глікогену, в результаті обміну речовин утворюється сечовина), а з другого — до рослин (необмежений ріст, живлення шляхом вбирання поживних речовин усією поверхнею гіф).

Залежно від характеру живлення гриби поділяють на сапрофіти, паразити і симбіонти. До сапротрофів належать гриби, що живуть за рахунок відмерлих організмів. Велика кількість грибів-сапрофітів живе в Грунті, у лісовій підстилці, купах прілої соломи.

Гриби-паразити живуть на поверхні або всередині живих тканин рослин і тварин. Живляться вони за рахунок організмів, на яких оселилися, і часто є збудниками інфекційних захворювань, інколи гриби вступають у симбіоз (співжиття) з водоростями і навіть вищими рослинами. У процесі симбіозу можуть виникати нові утворення, наприклад, лишайники, мікориза (співжиття гриба з коренями вищої рослини).

Гриби енергійно дихають і потребують кисню; лише деякі з них, наприклад, дріжджі, можут ь одержувати енергію в процесі бродіння.

4. Узагальнення і систематизація знань.

1. Контрольно-перевірна бесіда. 1. Які організми належать до царства Гриби? 2. Чому гриби належать до окремого царства? 3. Як називається наука, що вивчає гриби? 4. Яку будову має вегетативне тіло грибів? 5. На які групи поділяють гриби за особливостями будови міцелію? 6. Як живляться гриби? 7. Як відбувається розмноження грибів?

2. Виконання завдань практикуму.

А) Опираючись на матеріал підручника, заповніть таблицю.

Порівняльна характеристика грибів, рослин і тварин

Чому гриби виділяють в окреме царство

Гриби (від латинського слова Fungi або Mycota) – царство живої природи, що об’єднує еукаріотичні організми, що поєднують в собі деякі ознаки як рослин, так і тварин. Гриби вивчає наука мікологія, яка вважається розділом ботаніки, оскільки раніше гриби відносили до царства рослин.

Поняття про грибах як про окремий царстві сформувалося в науці до 1970-х років, хоча виділити це царство пропонував ще Е. Фріс в 1831 році, а Карл Лінней висловлював сумніви, розміщуючи гриби в царстві рослин у своїй «Системі природи».

У другій половині XX століття остаточно сформувалося і уявлення про поліфілетізме грибів.

До кінця XX століття були накопичені дані з генетики, цитології і біохімії, що дозволили розділити цю групу організмів на кілька не споріднених між собою гілок і розподілити їх між різними царствами, залишивши в царстві «справжніх», або власне грибів, тільки одну з них.

З рослинами гриби зближує

• наявність добре вираженої клітинної стінки;
• нерухомість;
• розмноження спорами;
• здатність до синтезу вітамінів;
• поглинання їжі шляхом всмоктування (адсорбції).

Загальним для грибів і тваринами є:

• гетеротрофність (харчування готовими органічними сполуками);
• наявність у складі клітинної стінки хітину, характерного для зовнішнього скелета членистоногих;
• відсутність в клітинах хлоропластів і фотосинтезуючих пігментів;
• накопичення глікогену як запасної речовини;
• утворення і виділення продукту метаболізму – сечовини.

Ці особливості будови і життєдіяльності грибів дозволяють вважати їх однією з найбільш древніх груп організмів.