Теория существования прокариот

1. Теория существования прокариот 2 часть 1 лекции

СПбГУ
2014

2. ДОБРЖАНСКИЙ Феодосий Григорьевич

Генетик
Член Национальной АН
США и
Американской академии
искусств и наук
В 1921 г. закончил Киевский
университет
В 1924-1927 гг. работал в
Ленинградском университете
С 1927 г. - в США
«Все в биологии приобретает смысл
только в свете эволюции»

3. План 2 часть 1 лекция

• 1 вопр. Теория существования прокариот
• 2 вопр. Классические критерии систематизации
прокариот
• 3 вопр. Главный современный критерий
систематизации прокариот
• 4 вопр. Экстремофильные прокариоты – археи
• 5 вопр. Три домена живой природы
• 6 вопр. Теория симбиогенеза

4. 1 вопрос Теория существования прокариот

Основоположники клеточной теории (1839)
Т. ШВАНН и М. ШЛЕЙДЕН
Согласно клеточной теории в каждой клетке
должно быть ядро.
В бактериях ядер не обнаруживали.
Получалось, что клеточная теория на бактерии не
распространялась.

5. Этапы формирования теории существования прокариот

• 1925 г. термин "прокариоты" (рrokaryota) для
объединения различных форм неядерных МО
• 1962 г. Р. Стейннер и К. Ван Ниль
• сформировали теорию существования прокариот:
• имеющие клеточное строение МО разделили на 2 группы:
• 1. прокариоты (вместо ядра - нуклеоид)
• 2. эукариоты (ядро)
• Это две ветви эволюционного дерева
• (дихотомическое ветвление)
• :

6. Ультратонкий срез клетки кишечной палочки Escherichia coli

Ядра НЕТ!!!

7. 2 вопрос. Классические критерии систематизации прокариот

• Критерии сравнительно-морфологического подхода:
• 1. Морфологические свойства: форма и размеры
бактерий (кокки, палочки, вибрионы, извитые формы).
• 2. Характер взаимного расположения клеток
(диплококки, цепочки, группы, пакеты, хаотично).
• К концу XIX века новые критерии:
• 3. Биохимические свойства.
• 4. Физиологические свойства.

8. Идентификация бактерий по D. Bergey

• 1923 г. - определитель бактерий Д. Берги. (9 переизданий)
• идентификации по морфологическим, биохимическим и
физиологическим свойствам.
• в основе - бинарная номенклатура Карла Линнея.
• Но, в определителе Д. Берги не содержится ключей для
определения филогенетического, т.е. эволюционного
родства бактерий!!!

9. 3 вопрос Главный современный критерий систематизации прокариот Современная систематика бактерий

Домен
Филы
секции
субсекции
рода
кластеры
виды
штаммы

10. Определение таксономического положения бактерий Эволюционное родство

• Карл Воз (K. Woese)
• Молекулярный маркер:
Источник информации об эволюционном
происхождении бактерий находится в
последовательности нуклеотидов
в 16S рРНК – малой субъединице
рибосомы бактерий

11. Бактериальная рибосома 70S

• Малая субъединица 30S и большая субъединица 50S.
• (S - единица Сведберга или константа седиментации)
55 белков и 3 разновидности рРНК:
5S, 16S, 23S.
К. Воз выбрал участки рРНК наиболее оптимальной длины:
16S рРНК =~1500 нуклеотидов
В 16S рРНК жеcткие консервативные участки перемежаются с
вариабельными.
Выявляя последовательность нуклеотидов в 16S рРНК,
сравнивают количество несоответствий и высчитывают коэффициент
соответствия.

12. Вопрос 4. Экстремофильные (extremophilic) прокариоты археи

• К. Воз :
• создал базы данных последовательности нуклеотидов для
бактерий и экстремофилов:
• 1. термофильные бактерии – при высоких Т °
• 2. психрофильные бактерии – при низких Т °
• 3. галофильные бактерии – при высоким содержании NaCl,
• 4. ацидофильные бактерии – при низких значениях рН.
• Мезофильные бактерии – ср. Т ° - 37 ° С
• Обитатели организма человека

13. Археи

• К. Воз: отметил, что у экстремофильных бактерий
очень незначительное родство с большинством бактерий.
выделил экстремофильных прокариот в отдельную группу
«археи».
Т. о. эволюционное дерево из дихотомического стало
трихотомическим.
Термофильная бактерия
T. tostus из горячих
источников Камчатки
(опт.Т° около 70°С)

14.

5 вопрос : Три (ветви) домена живой природы
(три основные эволюционные ветви - домены)
Археи
(архебактерии)
Бактерии
(эубактерии)
Эукариоты
(водоросли,
простейшие,
грибы)

15. Отличие археев от бактерий

1.По строению клеточной стенки (нет муреина).
2. Особый жгутик.
3. РНК-pol комплекс транскрипции эукариотического типа.
4. В геноме гистоноподобные белки.
5. Никогда не вызывают заболеваний.
6. Приспособлены к существованию в организме человека.

16. 6 вопрос Теория симбиогенеза

• Первичные клетки (проклетка – прогенот)
• Пурпурные бактерии
Формирование
митохондрий
Цианобактерии
Формирование
пластид

17. 6 вопрос Теория симбиогенеза Схема эволюции органического мира на основе теории симбиогенеза

Первичные клетки (проклетка - прогенот)
Пурпурные бактерии
Цианобактерии
Формирование
эукариотической клетки
Эндосимбиоз с ядерными клетками
Одноклеточные
грибы
Одноклеточные
простейшие
Многоклеточные животные
Многоклеточные
грибы
Одноклеточные водоросли
(зелёные, красные)
Многоклеточные водоросли
Беспозвоночные
Высшие растения
Позвоночные
Царство Грибы
Царство Животные
Царство Растения

18. Царство Грибы

Одноклеточные грибы
• Многоклеточные грибы

19. Царство Растения

Одноклеточные водоросли
(зелёные, красные)
Многоклеточные водоросли
Высшие растения

20. Царство Животные

• Одноклеточные простейшие
• Многоклеточные животные
• Беспозвоночные
• Позвоночные