WYKŁAD 1, 22.02.2006

Słowem wstępu - profesor stwierdził, że materiał z wykładów „powinien wystarczyć do zdania egzaminu... a może i nie”, więc w sumie to już nie wiadomo, tak czy owak jeśli będzie na to czas przed egzaminem to przeczytanie np. Szweykowskich nie wydaje się złym pomysłem.

Z poniższych wykładów radzę uczyć się mając też slajdy od profesora, przydatne są.

Plan wykładów: 1. Systemy świata żywego, 2. Procaryota, 3. Protozoa, 4. Chromista, 5. Rośliny, 6. Grzyby

Systematyka - naukowe studium różnorodności i zróżnicowania organizmów oraz stosunków pokrewieństw zachodzących między nimi

Taksonomia - część systematyki, która zajmuje się badaniem klasyfikacji, jej podstaw, zasad procesu.

Terminy `taksonomia' oraz `systematyka' są błędnie uważane za synonimy.

Klasyfikacja - w sensie biologicznym jest to proces porządkowania taksonów w grupy uszeregowane hierarchicznie. Termin ten oznacza także wynik takiego porządkowania czyli system.

Takson - jest to grupa taksonomiczna każdej rangi, czyli taksonem jest np. gatunek, rodzaj, rodzina, gromada itp.

Metody w taksonomii: (prof. powiedział, że będzie o to pytanie na egzaminie)

- morfologiczno-anatomiczne (analiza, tj. najstarsza metoda, która nie straciła na znaczeniu).

- cytogenetyczno - biosystematyczne (analiza liczby chromosomów, badanie kariotypu itp. stosowane od 19 wieku)

- embriologiczna

- paleontologiczne

- geograficzna (pozwala określić centrum specjacji - miejsce powstawania danych taksonów. Wokół tych miejsc jest większe zagęszczenie danego taksonu)

- chemosystematyczne (na podstawie składu chemicznego roślin, ich ścian komórkowych, metody serologiczne itp.)

- taksonomia numeryczna (inaczej taksometria; pozwala porządkować znane okazy, pozwala uniknąć subiektywizmu)

- molekularne

„Fakt nazwania daje gatunkom pozorną realność” - pozostałe jednostki taksonomiczne są nierealne, istnienie gatunków również jest kwestionowane. Wg wielu badaczy realnie istnieją tylko populacje i osobniki.

Niektóre grupy prawie nie są znane. Codziennie ginie kilkadziesiąt gatunków, o których nic nie wiemy. W Europie opisano w ciągu ostatnich 40 lat 1000 nowych gatunków samych paproci, a pozostałe kontynenty są prawie nie zbadane.

Nie znamy szacunkowo:

96% wirusów (opisano 5000 gat, jest 130 000)

90% bakterii (opisano 3000 gat z 30 000)

84% grzybów (90 000 z 1500000)

83% owadów (100 000 z 600 000)

33% glonów (40 000 z 60 000)

32% mszaków (17000 z 250 000)

20% roślin wyższych (220 000 z 260 000)

Życie - to symbioza między chromosomami, rybosomami, enzymami i błonami plazmatycznymi, które razem tworzą żywe komórki.

Główne prawdy biologiczne (o to były pytania na starych egzaminach)

• życie oparte jest na chemii

• życie oparte jest na komórkach jako podstawowych jednostkach strukturalnych i funkcjonalnych

• życie używa tego samego kodu genetycznego

• życie ewoluuje na drodze naturalnej selekcji

• życie to sieć wzajemnych powiązań

Różnice między organizmami bezjądrowymi a jądrowymi:

PROCARYOTA	EUCARYOTA
Brak histonów, czyli białek związanych z DNA	Występują histony (u bruzdnic są wtórnie zredukowane)
Małe i mało zróżnicowane genomy (0,0005 do 0,014 pg DNA);	Duże i zróżnicowane co do wielkości genomy (0,0007 do 700 pg DNA)
Brak niezależnych polimeraz RNA	Występują niezależne polimerazy RNA dla każdego rodzaju kwasu rybonuklei-nowego (tzn. dla tRNA, mRNA i rRNA);
Rybosomy tworzące białka błon są przyt-wierdzone do błony zewnętrznej u bak-terii, podobnie jak chromosomy	Rybosomy są przytwierdzone do błon retikulum i do błony jądrowej; chromosomy są wolne w jądrze
Błony plazmatyczne bakterii rosną poprzez proste wstawianie nowo wytworzonych lipidów i białek	Błony plazmatyczne rosną w wyniku przyłączenia wakuoli, które wypączkowały z ER (wbudowanie wakuoli - egzocytoza, ich pączkowanie z ER jest - razem z fagocytozą i innymi rodzajami endocytoz - fundamentalną podstawą rozwoju ewolucyjnego eukariotów)
Brak lizosomów	Występują lizosomy z enzymami trawiennymi
szkielet komórkowy zewnętrzny (egzo-skeleton) z peptydoglikanu - mureny	Szkielet komórkowy wewnętrzny, zbu-dowany z mikrotubul i włókien białkowych
Ruchliwość komórki zapewniają rzęski, których aparat bazalny znajduje się na powierzchni komórki	Ruchliwość komórki zapewniają wici, o aparacie bazalnym umieszczonym wewnątrz komórki; wici mają znacznie bardziej skomplikowaną budowę od rzęsek
Genomy są koliste	Genomy są liniowe
Pojedyncze chromosomy w genomie	Liczne chromosomy w genomie

Dawniej stosowano tzw. system Whittakera, aktualnie odchodzący w przeszłość. Wydzielał on 5 królestw:

Monera - bezjądrowe (dzisiejsze Procaryota)

Protista - jednokomórkowe, eukariotyczne, samożywne lub cudzożywne (jednostka ta uważana jest za największy błąd w systemie, jest utworzona sztucznie)

Plantae - wielokomórkowe, autotroficzne, czasami wtórnie pozbawione chloroplastów, ściana komórkowa zbudowana z celulozy

Fungi - cudzożywne, wielojądrowe, odżywiają się na drodze adsorpcji, ściana komórkowa zbudowana z chityny

Animalia - wielokomórkowe, bez ściany komórkowej, odżywiają się przez wchłanianie pokarmu stałego

Aktualnie obowiązuje system Cavalier-Smith, z 2 cesarstwami, 6 królestwami (nowe królestwo to Chromista). Na dziś jest to system najbardziej zbliżony do naturalnego. Oparty jest na typach komórek, opracowany na podstawie badań chemicznych oraz struktury wnętrza komórki.

Typy komórek:

* Procaryota

Negibacteria - najstarsza, prymitywna ewolucyjnie. Ma podwójne błony plazmatyczne, tak jak u plastydów i mitochondriów. Fakt jej istnienia przemawia za endosymbiozą.

Posibacteria - powstała z Negibacteria przez odrzucenie zewnętrznej błony. Mogły dać początek peroksysomom.

Archaebacteria - od pozostałych różni się pod względem chemicznym; mają dużą zawartość lipidów będących pochodnymi izoprenów. U Negibacteria i Posibacteria występują kwaśne estry tłuszczów.

* Eucaryota

Archezoa - mają jądro, ale brak diktiosomu, plastydów, mitochondriów. Rybosomy ze stałą sedymentacji najwyżej 70 S, czasem nawet 23 S.

Metakaryota - właściwe komórki eukariotyczne.

Przebieg ewolucji komórek:

System Cavalier-Smith (1998 r.)

Cesarstwo: PROCARYOTA

Królestwo: BACTERIA - brak: retikulum endoplazmatycznego, jądra, mitozy i procesów płciowych.

subkrólestwo: Negibacteria - podwójna błona plazmatyczna; [sinice i prochlorofity]

subkrólestwo: Unibacteria - pojedyncza błona plazmatyczna;

Cesarstwo: EUCARYOTA

jest retikulum endoplazmatyczne, jądro, mitoza; występują procesy płciowe

Królestwo: PROTOZOA - jednokomórkowe, ściany komórkowe z kolagenu lub chityny, brak plastydów

podkrólestwo: Archezoa - brak mitochondriów;

podkrólestwo: Neozoa - są mitochondria;

nadgromada: Sarcomastigota - aparat ruchowy 2-wiciowy; grzebienie mitochondrialne rurkowate, rzadziej - płaskie; brak por w błonach [np. korzenionóżki, otwornice, śluzowce]

nadgromada: Discicristata - aparat ruchu 4- lub 2- wiciowy; grzebienie mitochondrialne dyskoidalne; brak por w błonach [Euglenozoa]

nadgromada: Alveolata - są wici; grzebienie mitochondrialne rurkowate lub ampułkowate; są pory w błonach [glony tobołki, pierwotniaki - sporowce, orzęski]

nadgromada: Actinopoda - brak wici [promienionóżki]

Królestwo: ANIMALIA - wielokomórkowe fagotroficzne organizmy

(od Ł.: systematyka zwierząt była podana dokładniej, ale moim zdaniem nie ma sensu na nią patrzeć, jak ktoś chce to wyśle całość mailem)

Królestwo: FUNGI - ściany komórkowe z chityny i β-glukanu, brak fagozytozy

podkrólestwo: Eomycota - strzępki bez perforowanych przegród; brak fazy dikariotycznej;

gromada: Microsporidia - brak mitochondriów i peroksysomów, rybosomy najwyżej 70s, obligatoryjne wewnątrzkomórkowe pasożyty [wcześniej zaliczane do pierwotniaków]

gromada: Archemycota - są mitochondria i peroksysomy; rybosomy 80 s (skoczkowce, sprzężniaki);

podkrólestwo: Neomycota - zwykle jest faza dikariotyczna; strzępki - jeżeli są - mają perforowane przegrody;

gromada: Ascomycota [workowce]

gromada: Basidiomycota [podstawczaki]

Królestwo: PLANTAE - autotroficzne; chloroplasty z podwójną ścianą komórkową; występuje skrobia;

podkrólestwo: Biliphyta - tylakoidy pojedyncze, nie ułożone w grana; po-siadają fikobilisomy; skrobia odkładana w cytoplazmie;

nadgromada: Glaucophyta - w ścianie komórkowej plastydów obecne peptydoglukany; brak chlorofilu „d”;

nadgromada: Rhodophyta - w ścianie komórkowej plastydów brak peptydoglukanów; obecny chlorofil „d”;

podkrólestwo: Viridaeplantae - występują chlorofile „a” i „b”; tylakoidy ułożone w grana; skrobia odkładana w plastydach; wici zbudowane z 9 par włokienek;

nadgromada: Chlorophyta - glony zielenice;

nadgromada: Cormophyta - rośliny wyższe, z wielokomórkowym zarodkiem.

Królestwo: CHROMISTA - chloroplasty z chlorofilem „c” i z własnym retikulum, otoczone trzema błonami plazmatycznymi;

podkrólestwo: Cryptista - posiadają barwniki fikobilinowe; grzebienie mitochondrialne spłaszczone [glony - kryptofity]

podkrólestwo: Chromobiota - brak barwników fikobilinowych; grzebienie mitochondrialne rurkowate;

nadgromada: Heterokontae - sztywne, 3- lub 2-komórkowe rzęski na przedniej wici; brak haptonemy [glony - złotowiciowce, brunatnice, okrzemki, różnowiciowce, ale także dawne grzyby - lęgniowce i strzępkowce]

nadgromada: Haptophyta - jest haptonema; rzęski 1-komórkowe lub ich brak [glony - prymnesiofity].

Było jeszcze o stromatolitach, ale chyba wszyscy już to pamiętają ;)

(tu powinien być schemat ewolucji, jednak ze względów praktycznych jest na dole)

cesarstwo: Procaryota

królestwo: Bacteria

subkrólestwo: Negibacteria

podkrólestwo: Glycobacteria

nadgromada: Pimelobacteria

gromada: Cyanobacteria (cyanobakterie = sinice)

podgromada: Gloeobacteria (bez tylakoidów)

podgromada: Phycobacteria (z tylakoidami)

Cyanobacteria: 2-3 tysiące opisanych gatunków; formy jednokomórkowe, trychalne (nitkowate) lub pseudotrychalne.

Większe od bakterii właściwych, wyższy stopień organizacji morfologicznej.

Ściana komórkowa z mureiną.

Np. Stigonema, Lyngbya, Scytonema, Chroococcus

Najwyższy stopień organizacji to bryłowata plecha złożona.

Barwniki:

- chlorofil a

- fikocyjaniny (dominują, stąd barwa - maskują one chlorofil i sinice nigdy nie są przez to całkowicie zielone, zawsze lekko sinawe)

- fikoerytryny

- β-karoten

- ksantofile

Materiał zapasowy - cyanoficyna (inaczej skrobia sinicowa)

Heterocysty - służą do asymilacji wolnego azotu. Formy przetrwalne to akinety.

Symbioza z sinicami jest korzystna dla innych organizmów ze względu na dostęp do azotu.

U sinic brak procesów płciowych, występuje koniugacja.

Różnice między pomnażaniem a rozmnażaniem: pomnażanie to zwiększenie liczby osobników bez wymiany materiału genetycznego (bezpłciowe, wegetatywne, np. zarodniki), rozmnażanie odbywa się z wymianą materiału genetycznego (proces płciowy).

Schemat ewolucji (tak naprawdę ewolucja przebiega chaotycznie; o jej przebieg mogą być pytania na egzaminie):

1

Botanika - Wykład 1

---