Κατηγορίες Έμβιων όντων, Προκαρυωτικοί οργανισμοί-Βακτήρια Συστηματική Βοτανική 3 Κατηγορίες Έμβιων όντων, Προκαρυωτικοί οργανισμοί-Βακτήρια

Συστηματική Βοτανική 3 (ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΕΜΒΙΩΝ ΟΝΤΩΝ) ΟΜΟΙΟΤΗΤΕΣ ΟΛΩΝ ΤΩΝ ΖΩΝΤΩΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ (Φυτά, Μύκητες, Ζώα) Γέννηση Αύξηση Τροφή (θρεπτικά συστατικά) Εξέλιξη στη διάρκεια του χρόνου και στις αλλαγές του περιβάλλοντος Όλοι οι οργανισμοί χρησιμοποιούν τους ιδίους πρωτογενείς μεταβολίτες, δηλ., απλές ενώσεις συνθέτουν πολυμερείς (μεταβολισμός) π.χ. από απλά σάκχαρα παράγονται πολυσακχαρίτες, από αμινοξέα πρωτεΐνες Κυτταρική δομή και οργάνωση σε ιστούς και όργανα Ερεθιστικότητα (Αντίδραση) Αναπνοή: λειτουργία από την οποία παίρνουν ενέργεια σύμφωνα με την χημ. αντίδραση: 6Ο2 + C6H12O6 → 6CΟ2 + 6H2O + 686 Kcal↑ Ύπαρξη νουκλεϊκών οξέων (DNA & RNA) Θάνατος Ορισμένοι οργανισμοί (Μαστιγωτά) την ημέρα συμπεριφέρονται ως φυτά και τη νύκτα ως ζώα Όλα τα παραπάνω δείχνουν την κοινή καταγωγή όλων των ζωντανών οργανισμών

------------ ΦΥΤΑ ΜΥΚΗΤΕΣ ΖΩΑ [1] Ύπαρξη κυτταρικών τοιχωμάτων Συστηματική Βοτανική 3 (ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΕΜΒΙΩΝ ΟΝΤΩΝ) ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΖΩΝΤΑΝΩΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ ΦΥΤΑ ΜΥΚΗΤΕΣ ΖΩΑ ΚΥΤΤΑΡΟ Ύπαρξη κυτταρικών τοιχωμάτων Δεν υπάρχουν κυτταρικά τοιχώματα Δεν υπάρχουν κυτταρικά τοιχώματα αλλά κυτταρικές μεμβράνες ΚΙΝΗΣΗ Δεν υπάρχει ή είναι περιορισμένη Υπάρχει πλήρη κίνηση ΘΡΕΨΗ Αυτότροφοι οργανισμοί Ετερότροφοι οργανισμοί ΣΥΣΤΗΜΑ ΘΡΕΨΗΣ Φύλλα-Ρίζες ------------ Πεπτικό σύστημα ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΘΡΕΨΗΣ Ανόργανες ενώσεις Οργανικές ενώσεις και λίγα ανόργανα συστατικά ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ Κυτταρίνη και άμυλο (κυρίως) Γλυκογόνο και χιτίνη (κυρίως) ΟΛΟΔΥΝΑΜΙΚΟΤΗΣ (TOTIPOTENCY)) Από 1 κύτταρο παράγεται ολόκληρος οργανισμός Όχι Συνεχής ανανέωση ιστών και οργάνων Σπάνια     [1]

Συστηματική Βοτανική 3 (ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΕΜΒΙΩΝ ΟΝΤΩΝ) Σύμφωνα με τον Whittaker (1969) οι ζώντες οργανισμοί διακρίνονται σε 5 βασίλεια: Μονήρη (προκαρυωτικά, μονοκύτταρα π.χ. βακτήρια) Πρώτιστα (ευκαρυωτικά, μόνο ή πολυκύτταρα, π.χ. φύκη) Φυτά (ευκαρυωτικά, πολυκύτταρα) Μύκητες (ευκαρυωτικά, πολυκύτταρα) Ζώα (ευκαρυωτικά, πολυκύτταρα) Σύμφωνα με τον Leedale (1974) διακρίνονται σε 4 βασίλεια: Μονήρη (προκαρυωτικά, μονοκύτταρα) Φυτά (ευκαρυωτικά, μόνο ή πολυκύτταρα) Μύκητες (ευκαρυωτικά, μόνο ή πολυκύτταρα) Ζώα (ευκαρυωτικά, μόνο ή πολυκύτταρα) Ο Woese (1990) κατατάσσει τα έμβια όντα σε 3 υπερβασίλεια (Domain): Αρχαιοβακτήρια (Archaea) Βακτήρια (Bacteria) Ευκάρυα (Eukarya) (φυτά, μύκητες, ζώα)

Συστηματική Βοτανική 3 (ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΕΜΒΙΩΝ ΟΝΤΩΝ) Φυλογενετικό δέντρο ζώντων οργανισμών κατά Whittaker http://slideplayer.com/slide/9849495/

Συστηματική Βοτανική 3 (ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΕΜΒΙΩΝ ΟΝΤΩΝ) Τα 3 Υπερβασίλεια-Επικράτειες (Domain) κατά Woese http://www.labbench.com/learning/archaea2/riborna.html

Συστηματική Βοτανική 3 (ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΕΜΒΙΩΝ ΟΝΤΩΝ) Φυλογενετικό δέντρο ζώντων οργανισμών κατά Leedale

Συστηματική Βοτανική 3 (ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΕΜΒΙΩΝ ΟΝΤΩΝ) Σύστημα ταξινόμησης των φυτών Ένα αποδεκτό σήμερα σύστημα ταξινόμησης (κατάταξης) των φυτών διακρίνει την ύπαρξη πέντε αθροισμάτων Schizophyta ή Procaryota (Σχιζόφυτα) περί τα 30.000 είδη (Κατώτερα) Phycophyta (Φύκη) περί τα 40.000 είδη (Κατώτερα) Bryophyta (Βρύα) περί τα 25.000 είδη (ενδιάμεσα: Κατώτερα & Ανώτερα) Pteridophyta (Πτεριδόφυτα) περί τα 12.000 είδη (Ανώτερα) Spermatophyta (Σπερματόφυτα) περί τα 300.000 είδη (Ανώτερα) Καθ΄ ένα από τα παραπάνω αθροίσματα υποδιαιρείται περαιτέρω σε υποδεέστερες ομάδες Υπολογίζεται ότι ο αριθμός των μέχρι σήμερα αναγνωρισθέντων φυτικών ειδών είναι περίπου 370.000 (λόγω ανακάλυψης και περιγραφής νέων ειδών και ταξινομικών αναθεωρήσεων δεν είναι δυνατό να γίνει ένας ακριβής προσδιορισμός των υπαρχόντων φυτικών ειδών)

https://scientificallytalking.com/the-cell/ Συστηματική Βοτανική 3 (Προκαρυωτικοί οργανισμοί- Μονήρη- Σχιζόφυτα- Βακτήρια) Οι Προκαρυωτικοί οργανισμοί είναι μονοκύτταροι, χωρίς οργανωμένο πυρήνα ο οποίος να περιβάλλεται από μεμβράνη όπως των ευκαρυωτικών οργανισμών. Τα κύτταρα τους έχουν ριβοσώματα, ενδοπλασματικές μεμβράνες και αεροτόπια, ενώ δεν εχουν σωμάτια Golgi (μεταβολισμός), ενδοπλασματικό δίκτυο (σύνθεση πρωτεϊνών), πλαστίδια (θρέψη), μιτοχόνδρια (αναπνοή - ενέργεια) και χυμοτόπια Διαφορές Προκαρυωτικού, Ευκαρυωτικού κυττάρου https://scientificallytalking.com/the-cell/

Συστηματική Βοτανική 3 (Προκαρυωτικοί οργανισμοί- Μονήρη-Σχιζόφυτα- Βακτήρια) Μορφολογία: συνήθεις μορφές: κόκκοι (σχήμα σφαιρικό), βάκιλοι (ραβδοειδείς), σπειροχαίτες & σπειρίλλια (σπειροειδές). Μπορούν να σχηματίζουν αποικίες: διπλόκοκκοι, στρεπτόκοκκοι, σταφυλόκοκκοι. Έχουν (τα περισσότερα) κυτταρικό τοίχωμα και όλα έχουν κυττοπλασματική μεμβράνη (από πηκτινοειδή ουσία). Πολλά φέρουν μαστίγια με τα οποία κινούνται (αποτελούν ταξινομικό χαρακτηριστικό) Το μέγεθος τους είναι 0,2 - 10 μ (1μ=10-6 m), αν και τα κυανοβακτήρια φθάνουν τα 3mm. Τα περισσότερα δεν είναι ορατά και ονομάζονται μικρόβια (όπως και οι ιοί, μικρομύκητες, μονοκύτταρα φύκη). Σε 1 γραμ. εδάφους μπορεί να υπάρχουν 50-100 εκατομμύρια άτομα (έως και 2 δις). Υπολογίζεται ότι η συνολική τους βιομάζα αποτελεί το 90% όλων των ζώντων οργανισμών της γης Εμφανίστηκαν πριν από 3,8 δις έτη (πρώτοι οργανισμοί). Αναπτύσσονται σε κάθε μορφής βιότοπο σε ξηρά, νερό και αέρα. Αντέχουν σε ακραίες συνθήκες π.χ. λάβα ηφαιστείων σε πίεση 260 Atm και 3600C, υψηλή αλατότητα (Νεκρά θάλασσα), και σε βάθος 1000m. Ιδανικό περιβάλλον για πολλά βακτήρια είναι το σκοτάδι σε 25-350C Το ανθρώπινο σώμα φιλοξενεί περί τα 100 δις βακτήρια από περισσότερα από1.000 είδη (επιβλαβή και ωφέλημα) και αποτελούν το 1% του σωματικού βάρους του (ενώ το ξηρό βάρος των περιττωμάτων αποτελείται σε ποσοστό 80% από βακτήρια) Οι λάμψεις που φαίνονται τη νύκτα στο βυθό της θάλασσας προέρχονται από ένα φωτοβόλο βακτήριο Photobacterium phosphoreum (αβλαβές για ψάρια, άνθρωπο)

Τύποι (μορφές) βακτηρίων Τυπικό βακτήριο με μαστίγιο Συστηματική Βοτανική 3 (Προκαρυωτικοί οργανισμοί- Μονήρη- Σχιζόφυτα- Βακτήρια) Τύποι (μορφές) βακτηρίων Τυπικό βακτήριο με μαστίγιο https://laboratoryinfo.com/various-shapes-and-arrangements-of-bacterial-cel http://www.bevpease.force9.co.uk/p.Bacteria.htm αποικία κυανοβακτήριων Κυανοβακτήριο (Spirulina) http://www.assignmentpoint.com/science/geography/cyanobacteria.html

Όσον αφόρα το Ο2 υπάρχουν αερόβια, αναερόβια και προαιρετικά Συστηματική Βοτανική 3 (Προκαρυωτικοί οργανισμοί- Μονήρη -Σχιζόφυτα- Βακτήρια) Πολλαπλασιασμός: Τα βακτήρια αναπαράγονται αγενώς με διαίρεση. Πριν από την διαίρεση διπλασιάζεται το γενετικό υλικό και προκύπτουν 2 νέα όμοια κύτταρα. Ο χρόνος διαίρεσης εξαρτάται από το είδος και τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Ορισμένα βακτήρια σε αντίξοες συνθήκες σχηματίζουν «ενδοσπόρια» (απομονώνοντας μέρος κυττοπλάσματος, γενετικού υλικού με παχύ κυτταρικό τοίχωμα) και παραμένουν ανθεκτικά για πολλά χρόνια για να βλαστήσουν σε ευνοϊκές συνθήκες Βιοποικιλότητα: Στα βακτήρια αναπτύσσεται σημαντική βιοποικιλότητα, αν και δεν έχομε ανασυνδιασμό γονιδίων (γονιμοποίηση). Κάθε βακτήριο περιέχει 5.000 γονίδια και συμβαίνει μεταλλαγή κάθε 200.000 γονίδια, ώστε ένα σε κάθε 40 βακτήρια σ΄ ένα πληθυσμό μπορεί να αναπτύξει ένα νέο μεταλλαγμένο χαρακτηριστικό. Όταν δύο βακτήρια βρεθούν κοντά και ενωθούν μπορεί να περάσει από το ένα στο άλλο (DNA) γενετικό υλικό (παραφυλετικότητα) και να έχομε απομίμηση του εγγενούς πολ/σμού Μεταβολισμός: Ο μεταβολισμός των προκαρυωτικών οργανισμών είναι ανομοιόμορφος α) αυτότροφα: παράγουν οργανική ύλη (φωτοαυτότροφα που χρησιμοποιούν CΟ2 και φως, χημειοαυτότροφα αποσπούν ενέργεια από ανόργανες ενώσεις, παίζουν σημαντικό ρόλο στη μετατροπή του ατμοσφαιρικού Ν σε αφομοιώσιμες μορφές από τα φυτά) β) ετερότροφα: καταναλώνουν οργανική ύλη (χημειοετερότροφα είναι τα περισσότερα, παρασιτούν οργανισμούς ως παράσιτα ή αποικοδομούν οργανικά υλικά ως σαπρόφυτα Μπορούν να διασπάσουν διάφορους ρυπαντές: παρασιτοκτόνα, πετρέλαιο, συνθετικά προϊόντα). Εκτός από παράσιτα μπορεί να συμβιώνουν με άλλους οργανισμούς με αμοιβαίο όφελος η να ζουν στον ξενιστή χωρίς να προξενούν ζημιά (ομοτράπεζα) Όσον αφόρα το Ο2 υπάρχουν αερόβια, αναερόβια και προαιρετικά

και χωρίζονται σε δυο Domain (Υπερβασίλεια-Επικράτειες): Συστηματική Βοτανική 3 (Προκαρυωτικοί οργανισμοί- Μονήρη- Σχιζόφυτα- Βακτήρια) Ταξινόμηση: ο αριθμός των προκαρυωτικών οργανισμών υπολογίζεται περί τα 30.000 είδη και χωρίζονται σε δυο Domain (Υπερβασίλεια-Επικράτειες): α) Eubacteria (Ευβακτήρια), β) Archaeobacteria ή Archaea (Αρχαία). Τα Ευβακτήρια χωρίζονται σε τρεις ομάδες (Phylum) όσον αφορά τρόπο εύρεσης τροφής-ενέργειας 1. αυτότροφα (κυανοβακτήρια, όπως η Spirulina που φωτοσυνθέτει) 2. χημειοαυτότροφα (ενέργεια από ανόργανες ενώσεις -κύκλος του αζώτου και θείου) 3. χημειοετερότροφα (ενεργεια από οργανικές ενώσεις-κύκλος του άνθρακα) Τα Αρχαία ζουν χωρίς οξυγόνο ή παίρνουν ενέργεια από ξενιστές, ανόργανες ουσίες ή φως Εμφανίστηκαν μετά τα Ευβακτήρια, αποτελούν δε το 34% της βιομάζας των προκαρυωτικών Τα Αρχαία κατατάσσονται σε τρεις ομάδες: 1. αλόφιλα (ζουν σε νερά υψηλής αλατότητας π.χ. Νεκρά θάλασσα) 2. μεθανογενή (παράγουν μεθάνιο, ζουν στο έντερο ζώων, βοηθούν διάσπαση τροφών) 3. θερμοοξινόφιλα (μπορούν να ζουν σε υψηλές θερμοκρασίες ή σε όξινο περιβάλλον pH <2) Τα προκαρυωτικά διακρίνονται από τους άλλους οργανισμούς βάσει του σχήματος του 30ς τμήματος ριβοσώματος Άλλα ταξινομικά χαρακτηριστικά είναι: η χημική σύσταση κυτταρικών τοιχωμάτων και κυττοπλάσματος, τα είδη χλωροφύλλης, το σχήμα (σφαιρικό, ραβδοειδές), η ύπαρξη και αριθμός βλεφαρίδων, μαστιγίων κ.α. Σπουδαία είναι η βαφή των με την μέθοδο κατά Gram: αν βάφονται μωβ-ερυθρά λέγονται θετικά κατά Gram (Gram+ ), αν βάφονται ελαφρά και δεν παραμένει το χρώμα τότε λέγονται αρνητικά κατά Gram (Gram-). Τις περισσότερες ζημιές στη γεωργία δημιουργούν τα Gram+, ενώ στα ζώα-ανθρώπους τα πιο ζημιογόνα είναι τα Gram-

Ακτινομύκητες: Streptomyces spp. Συστηματική Βοτανική 3 (Προκαρυωτικοί οργανισμοί- Μονήρη -Σχιζόφυτα- Βακτήρια) Οι Ιοί: είναι οντότητες νουκλεοπρωτεΐνικής φύσεως που επιβιώνουν ως υποχρεωτικά παράσιτα δηλ. ζουν μόνο μέσα στα κύτταρα του ξενιστή. Πριν εισέλθει στον ξενιστή μπορεί να ζήσει λίγο έως και μια εβδομάδα (ιοί των πτηνών). Αποτελούνται από ένα DNA ή ένα RNA (ποτέ και τα δύο) και περιβάλλονται από πρωτεΐνες. Μοιάζουν με μικρές κρυσταλλικές μπαλίτσες Τα Ιοειδή ή prions: έχουν μόνο RNA, χωρίς πρωτεΐνες προσβάλλουν τα φυτά και τους ανθρώπους (τρελές αγελάδες). Ορισμένες ομάδες βακτηρίων τα κατέτασσαν στους μύκητες, εξ ’αιτίας νηματοειδών διακλαδώσεων π.χ. οι ακτινομύκητες όπως το γένος Streptomyces (σήμερα ανήκουν στα προκαρυωτικά επειδή δεν έχουν πυρήνα) Ακτινομύκητες: Streptomyces spp. Τύποι ιών http://www.bacteriainphotos.com/Streptomyces.html https://andromedastrainproject.weebly.com/breakdown-of-a-virus.html

Ο ρόλος των βακτηρίων στη φύση Συστηματική Βοτανική 3 (Προκαρυωτικοί οργανισμοί- Μονήρη- Σχιζόφυτα- Βακτήρια) Ο ρόλος των βακτηρίων στη φύση Θετική πλευρά: βοηθούν στην θρέψη των φυτών με την πρόσληψη (Rhizobium) ατμοσφαιρικού αζώτου και τη νιτροποίηση του αμμωνιακού (Nitrobacter). Απαραίτητα στον κύκλο του θείου (S) φωσφόρου (P), και άνθρακα (C). Η γη χωρίς μικρόβια μέσα σε μια εβδομάδα θα είχε νεκρωθεί. Βοηθούν στην αλκοολική ζύμωση (κρασί), γαλακτική ( γιαούρτι, τυρί). Διασπούν ρύπους (παρασιτοκτόνα, πετρέλαιο, συνθετικά προϊόντα). Παράγουν βιολογικά εντομοκτόνα, μυκητοκτόνα (Bacillus thuringiensis), και αντιβιοτικά (στρεπτομυκίνη-Streptococus, τεραμυκίνη) Ωφέλημα βακτήρια κρατούν ισορροπία στο ανθρώπινο σώμα καταπολεμώντας επιβλαβή παθογόνα. Τα κυανοβακτήρια συμμετέχουν στο πλαγκτόν της θάλασσας κατά 20%. Η Spirulina (κυανοβακτήριο) είναι άριστη τροφή με περιεκτικότητα 70% σε πρωτεΐνες Τα είδη Nostox & Calothrix εφοδιάζουν τους ορυζώνες με ατμοσφαιρικό άζωτο (N) Αρνητική πλευρά: ασθένειες στα φυτά: καρκίνο, έλκη (Agrobacterium, Erwinia, Pseudomonas) Ασθένειες σε ζώα και ανθρώπους: φυματίωση Mycobacterium tuberculosis, χολέρα Vibrio cholerae, έλκος στομάχου Helicobacter pilori, σύφιλη Triponema pallidum, εντερίτιδα Campylobacter enteritis, κοκκύτη Bordetolla pertusis, μηνιγγίτιδα Neisseria miningitids, ασθένειες νοσοκομείων Staphylococcus aureus, σαλμονέλα Salmonella, μελιταίος πυρετός Brucella melitensis, άνθρακας Baccillus anthracis (Οι δυο τελευταίες ασθένειες μπορούν να μεταδοθούν από ζώα σε ανθρώπους) Το μυκόπλασμα είναι βακτήρια που παρασιτούν φυτά αλλά και ανθρώπους και δημιουργούν πέτρες στα νεφρά Αξίζει να σημειωθεί ότι ασθένειες δεν μεταδίδονται από τα φυτά στους ανθρώπους

Συστηματική Βοτανική 3 (Προκαρυωτικοί οργανισμοί- Βακτήρια) Σταφυλόκοκκος (Staphyloccocus aureus) Nitrobacter sp. https://www.youtube.com/watch?v=clYEvlv1wjQ https://www.jellyfishart.com/blogs/news/the-bacteria-you-want-to-keep Έλκος στομάχου (Helicobacter pilori) Salmonella sp. https://www.ulcer-cure.com/index.php/h-pylori www.abc.net.au/radionational/programs/greatmomentsinscience/the-microscopic-high-tech-wizardry-of-bacteria/7752152