Říše - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/b1/9_DiversitaMoneraProtistaFungi... · -auto, hetero, mixotrofn ... PROTISTA Stramenopila

Diverzita organismů

Biologie I

► Fungi

► Monera

►„Protista“

Campbell, Reece: Biology 6th edition © Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings

► Plantae

► Animalia

Říše:

současný stav ve světle evoluce

http://biomikro.vscht.cz/

MONERA – Bacteria a Archaea

Prvotní klasifikace podle fenotypových znaků

PRO: schéma umožňující mikroorganismus klasifikovat

(je třeba jej nějak pojmenovat)

ALE: i) je tak možno charakterizovat pouze čisté kultury

ii) toto schéma není založené na evoluční příbuznosti

McKane & Kandel, Microbiology,

2nd ed, McGraw-Hill, 1996

Bergey

1923 - klasifikovat lze pouze bakterie, které lze získat v čisté kultuře

►jednobuněčná volná

►morfologicky jednoduchá

►různorodý metabolismus

(od auto-, heterotrofy /auxotrofy/)

►samostatně žijící nebo

►symbionti

(od mutualismu po parasitismus)

►rozmožování: všichni dělením

(max. parasexuální cyklus)

Základní charakteristiky

Odhaduje se, že podíl kultivovatelných mikroorganismů představuje

►v půdě 1%

►ve vodách méně než 0,1 ‰ (až 10-6)

Limitované poznatky o mikrobiální diverzitě (genetické i fyziologické)

Ostře sledovány od 2. poloviny 80tých let 20. století

►rozdíly mezi mikroskopickým počítáním a stanovení c.f.u.

ve vzorcích mikroflóry půdy a vody

►netušená diverzita mikrobiálních komunit

►případ H. pylori

Nekultivovatelné mikroorganismy

MONERA

pro které neznáme kultivační podmínky, nebo

nás ani „nenapadlo“ je kultivovat

Z ekologického hlediska je planetou mikroorganismů (zásadní význam mikroorganismů v geochemických cyklech)

Pg dusíku: 85-130

Pg fosforu: 9-14

► pod povrchem >10 × více než buněk a biomasy než na povrchu

► uhlík v prokaryotech představuje 60 – 100 % uhlíku v rostlinách

► prokaryota obsahují 10 × více N a P než rostliny

► gastrointestinální trakt člověka: 1014 mikroorganismů, 500 – 1000 druhů.

Data: Whittman a kol. PNAS 95:6478-6583, 1998

MONERA

►Analýza sekvencí 16S rRNA (dnes >500 000 sekvencí v databázích;

Ribosomal Dtb Project: www.cme.msu.edu/RDP)

Podle Handelsman, Microbiol Mol Biol Rev 68:669-685, 2004 Data: Norman Pace

Bacteria

2004

MONERA

= genomika populací bez nutnosti kultivace

Adaptováno z Handelsman, Microbiol Mol Biol Rev 68:669-685, 2004

Norman Pace

Univ. Colorado

●Složení konzorcií

metagenom /

metabolický potenciál/

ekologie

●Pochopení symbios /

komunikace / kompetice

●Zajímavá překvapení

●metabolické dráhy

(nové biomolekuly)

Technologie:

►molekulové

klonování

►vysokokapacitní

sekvenace DNA

MONERA

Metagenomika

4 říše domény Eukarya

Raven e

t. al. B

iolo

gy. 6

th-9

th E

d. 1

998

-2010, ©

McG

raw

-Hill C

om

p. In

c.

chondrata

12. přednáška

Říše Organizace Výživa Reprezentativní zástupci

chondrata

12. přednáška

trepka krásnoočko hlenky řasy

plísně kvasinky ‘houby’ choroše

mechy kapradiny borovice byliny

korály žížala ptáci hlodavci

PROTISTA

►Jednobuněčná volná

►Tvořící kolonie (např. Volvox)

►Mnohojaderná [„megabuňka“] (např. Caulerpa)

►Mnohohobuněčná (např. Ulva)

►Autotrofní, heterotrofní nebo kombinace (mixotrofní)

►Samostatně žijící nebo

►Symbionti (od mutualismu po parasitismus)

►Rozmožování: všichni dělením, většina i pohlavním způsobem


►Podobná rostlinám

-fotosyntetizující autotrofové

-nemají skutečné kořeny, stonky a listy

►Podobná houbám

-heterotrofové / saprofyti

-nemají buněčnou stěnu

►Podobná živočichům (protozoa)

-většina jednobuněční heterotrofové (někdy i fotosyntetizující)

-schopní pohybu a „lovu“ potravy

-řasinky (cilie)

-bičíky (flagely)

-pseudopodia / undulující membrána

-bez motility

Pseudopodia (panožky): např. měňavci (Rhizopoda) – rod Amoeba

Základní charakteristiky PROTISTA

… a zmatek

Campbell a kol. Biologie. 2007. © Computer Press, © Pearson Education, Inc

►Protista nejsou úplně oprávněnou Říší (Protista je „příliš“ parafyletická)

►souhrnný název pro soubor velmi pestrých eukaryotických říší (až 20ti)

►velmi malá skutečná fylogenetická příbuznost

PROTISTA

Cam

pbell a

kol. B

iolo

gie

. 2007. ©

Com

pute

r Pre

ss, ©

Pears

on E

ducatio

n, In

c

PROTISTA

Diplomonadida + Parabasalea

►anaerobní heterotrofové, bez mitochondrií

►pohyb bičíky

Diplomonády

Giardia lamblia

-střevní parazit

Bičenkovci (Parabasalea)

Trichomonas vaginalis

-symbiont

-undulující membrána (usnadňuje pohyb mukózním

prostředím)


PROTISTA

Euglenozoa

►fotosyntetizující i heterotrofní

►aerobní (alespoň 1 mitochondrie)

►pohyb bičíky

Euglenoida

-auto, hetero, mixotrofní

Euglena gracilis- fotosyntetizující

striktní autotrof

Bičivky (Kinetoplastida)

rod Trypanozoma

-heterotrofní

-parazit

Campbell a kol. Biologie. 2007.

© Computer Press, © Pearson Education, Inc

PROTISTA

Alveolata

►aerobní, fotosyntetizující i heterotrofní

Obrněnky (Dinoflagelata)

-většina autotrofní (fytoplankton)

-i heterotrofní (Pfiestria piscicida)

-jen někteří tvoří kolonie

-některé druhy vnitřní

celulosové destičky

-barevné plastidy (xanthofyly)

-pohyb bičíky

Výtrusovci (Apikomplexa)

-bez orgánu pohybu

-paraziti

-střídání pohlavního a

nepohlavního cyklu

Plasmodium:

komár: 2 gamety → zygota → sporozoidy →

člověk → merozoity (pomnožení) → gametocyty → gamety → komár

Raven et. al. Biology. 6th-9th Ed. 1998-2010, © McGraw-Hill Comp. Inc.

http://profgillespie.com/Gallery/Algae/Dinoflagelate

PROTISTA

Nálevníci (Ciliophora)

-aerobní

-pohyb řasinkami (‘obrvení’) s různým umístněním

-makronukleus (50 a více kopií celého genomu - geny pro provozní funkce) –

při vegetativním rozmnožování se dělí amitoticky

-mikronukleus – ne všichni (diploidní, až 80 kopií) –

-pohlavní rozmnožování spájením (netvoří se gamety, ale jen haploidní mikronuklei)

Alveolata

Cam

pbell a

kol. B

iolo

gie

. 2007. ©

Com

pute

r Pre

ss, ©

Pears

on E

ducatio

n, In

c

PROTISTA

Životní cyklus Paramecium caudatum (trepka velká) (i)

Alveolata


PROTISTA

Stramenopila

►různorodá aerobní skupina

►heterotrofní skupiny

►fotosyntetizující řasy

►opatřeny bičíky

Vodní plísně (Oomycota)

-heterotrofní (sapro- občas paraziti)

-celulosová stěna

-jednobuněčné / vícejaderné hyfy

Různobrvky

-fotosyntetizující

Rozsivky (Diatoma)

-silikonová buněčná stěna

Zlativky (Chrysophyta)

-i mixotrofní skupiny

-karoteny + xantofyly

Hnědé řasy a chaluhy (Phaeophyta)

-mnohobuněčné fotosyntetizující

-thalus: rhizoid, kauloid, fyloidy

(evoluční analogie kořene, stonku a listu)

-stěna celulóza nebo agarosa

-pozn. u některých rodozměna

(ale sama řasa je jen sporofyt)

http://w

ww

.bota

ny.h

aw

aii.

edu

Fucus

http://w

ww

.vie

wsf

rom

scie

nce.c

om

Navicula

Diatoma

PROTISTA

Obal plastidů řas je tvořen třemi a více membránami…

… sekundární / terciární endosymbióza

Cam

pbell a

kol. B

iolo

gie

. 2007. ©

Com

pute

r Pre

ss, ©

Pears

on E

ducatio

n, In

c

PROTISTA

Rhodophyta (ruduchy)

►fotosyntetizující řasy

►většina mnohobuněčná, ale menší než Phaeophyta

►bez orgánů pohybu

►hnědé zabarvení pigmentem fykoerytinem (příbuzný pigmentu sinic)

►chloroplast primární endosymbiózou


PROTISTA

Chlorophyta

►fotosyntetizující blízcí příbuzní rostlin

►jednobuněčné bičíkaté, koloniální, mnohobuněčné bez bičíků

rhizoid

kauloid

fyloidy

Cam

pbell

a k

ol. B

iolo

gie

. 2007.

© C

om

pute

r P

ress, ©

Pears

on E

ducatio

n,

Inc

PROTISTA

Mycetazoa

►saprofyti (trofický ‘návyk’ je jen evoluční analogií hub)

Vlastní hlenky

-mnohojaderné (2n)

vegetativní plazmodium

(mitozy bez cytokineze)

-příjem potravy fagocytózou

pseudopodii

-hladovění – vstup do pohlavní

fáze – gamety ve sporangiu

(plodnice)

Životní cyklus (i)


PROTISTA

Diktiostelidy (Dictiostelida)

-jednojaderné (1n)

vegetativní buňky

-v době hojnosti

shlukování buněk

v „mnohobuněčný

organismus“…

-a pohlavní rozmn.

-plodnice s odolnými

sporami

Mycetazoa


PLANTAE


►mnohobuněční autotrofové

►diverzifikace v důsledku terestiální adaptace

Život na souši

■ spousta světla pro fotosyntézu

■ vyšší konc. CO2 ve vzduchu než ve vodě

■ lepší difúze CO2 ze vzduchu než z vody

■ Nebezpečí vysychání

■ Potřeba uvážlivého vodního režimu

(transport vody do nadzemní části,

zabránění extenzivním ztrátám vody

vyšší vodní rostliny

– návrat ze suchozemského prostředí

Cam

pbell

a k

ol. B

iolo

gie

. 2007.

© C

om

pute

r P

ress, ©

Pears

on E

ducatio

n,

Inc

PLANTAE Významné události ve vývoji rostlin

Parožnatky (Charophytaceae, nižší rostliny, vodní prostředí)

vyšší rostliny:

• Mechorosty (první suchozemské rostliny)

• Kapraďorosty (první cévnaté rostliny)

• Nahosemenné (Gymnospermae - první tvořící semena)

• Krytosemenné (Angiospermae - kvetoucí)

Sppolečný předek

Magefyly

(velké listy)

semena

Květy, endosperm, plody

Kvetoucí

Nahosem.

Kapraďorosty

Mechy

Plavuně

Hlevíky

Cévn

até

Výtr

usn

até

M

ec

ho

rosty

S

me

nn

é

Játrovky

Parožnatky 550 400 450 500 350 300 250

současnost

zelená řasa/

společný předek

Rodozměna a

ochrana embrya

Apikální meristémy

(růst do délky

po celý život)

Mechanismy pro

vodní transport

(cévnaté rostliny)

Miliony let

Mikrofyly

(malé listy)

Raven

et. a

l. Bio

log

y. 6

th-9

th E

d. 1

998-2

010, ©

McG

raw

-Hill C

om

p. In

c.

PLANTAE

Parožnatky

Chara Coleochaete

Jsou „více“ rostliny než řasy:

►molekulární znaky (rRNA)

►příbuznost chloroplastů (chDNA)

►homologie buněčné stěny ………………………………..……. její výstavby

►homologie cytokineze (fragmoplast)

►homologie spermatických buněk

jsou haploidní = 1n

jen zygota je 2n, ale

okamžitá meioza →1n

rozety multijednotkových

celulosa synthas - fibrily

Cam

pbell

a k

ol. B

iolo

gie

. 2007.

© C

om

pute

r P

ress, ©

Pears

on E

ducatio

n,

Inc

PLANTAE vyšší rostliny:

■ střídání 2n (sporofyt) a

1n (gametofyt)

■ buňky 2n produkují spory 1n

■ buňky 1n produkují gamety

Mechorost Kapraďorost Nahosemenné Krytosemenné

kořeny

kořeny

kořeny

rhizoidy

rhizoidy

semeno spory výtrusy

G

a

m

e

t

o

f

y

t

(n)

S

p

o

r

o

f

y

t

(2n)

semeno

S vývojem roste poměr hmoty sporofyt / gametofyt

více v 11. přednášce

Hypotéza vzniku rodozměny

→více spor → více gamet – větší šance na

rozmnožení v suchozemském prostředí

Rodozměna

Cam

pb

ell a

ko

l. B

iolo

gie

. 2

00

7.

© C

om

pu

ter

Pre

ss,

© P

ea

rso

n E

du

ca

tio

n, In

c

Raven

et.

al.

Bio

log

y.

6th

-9th

Ed

. 1998

-2010,

© M

cG

raw

-Hil

l C

om

p. In

c.

PLANTAE

Mechorosty

Oddělení

játrovky (Hepatophyta)

hlevíky (Anthocerophyla)

mechy (Bryophyta)

Struktura funkce a rozmnožování

rostlin: přednášky 10 a 11

►[většina] postrádají vodivá pletiva

►nemají pravé kořeny, stonky a listy

►převažující gametofyt - 1 nebo málo

vrstev buněk – snadný přístup k vodě

a minerálům („plazí se po zemi“)


PLANTAE

Kapraďorosty - cévnaté rostliny, … neplazí se po zemi

Oddělení

Lycophyta - plavuně ……………….… mikrofyly – jednožilné

(vznik z výrůstků stonku)

Pterophyta - kapradiny …………....

- přesličky …………….. megafyly – bohatě větvený cévní

- prutovky …nepravé listy, systém (zesílená asimilační

ale původně asi kapacita)

►pravé kořeny jako extenze bazální části a lignifikované cévními svazky

►pravé listy (většina)

}

mikrofyly megafyly

vodivá pletiva

Hypotéza evoluce listů:

Cam

pbell

a k

ol. B

iolo

gie

. 2007.

© C

om

pute

r P

ress,

© P

ears

on E

ducatio

n,

Inc

PLANTAE

plavuně přesličky prutovky

Lycophyta Pterophyta Pterophyta

Kapraďorosty

sporangium

stonek

šupinaté

listy

(nepravé)

větve

uzlina

sporofyl

sporangium

průduch

cévní svazek

strobilus

větve

stonek

oddenek

kořeny

listy

(mikrofyly)

listy

(makrofyly)

lodyha

oddenek

kořeny

nejčastěji v tropech nejčastěji v bažinách Austrálie

jako epifyti Polynésie

„molekulárně“ příbuzné

kapradinám Raven et. al. Biology. 6th-9th Ed. 1998-2010, © McGraw-Hill Comp. Inc.

výtrusné

klasy

(strobili)

PLANTAE

Osmunda cinnamomea

osa

lístek

Campyloneurum

scolopendrium Adiantum pedatum

sori kapradiny

Pterophyta

Kapraďorosty

vějiřovitý list

nedělený

spory na

plodném listu

vějiřovitý list

dělený

stipe

vějiřovitý list

dělený

Sporofyt

Stočený

list

Oddenek

Kořeny

Sporangium

spermie

Antheridium

vajíčko

Archegonium

Gametofyt

Spory

zygota

líst

Ostěra (sorus)

sporangium

Oplodnění MEIOSIS

Dryopterus

haploid (n)

diploid (2n)

Mitoza

Mitoza

rhizoidy

7. Sporofyt vy-

víjí oddenek s

kořínky. Z od-

denku vyrůstají

nadzemní listy.

1. Sporofyt je

dominantní

forma

6. Zygota

se začíná vyví-

jet v archegoniu

a první list se

tvoří nad a ko-

řínky se vyvíjí

pod prokelem,

začíná být vidi-

telný sporofyt

Mladý sporofyt

na gametofytu 2. Sporangia:

lokalizována na

spodní straně

listu v sori

5. Oplodnění

nastává ve vlh-

kém prostředí

umožňujícím

spermiím s bi-

číkem pohyb z

antheridia k

vajíčku.

Prokel (prothallus)

Klíčící spora

3. Spory:

produkovány

meiozou, zralé

spory uvolněny

4. Gametofyt: spory klíčí

a tvoří prokel s rhizoidy.

Archegonia a antheridia

lokalizují na opačných

koncích.

(i)

Životní cyklus

Meioza


PLANTAE

Nahosemenné rostliny

Oddělení

jinany (Ginkgophyta)

cykasy (Cycadophyta)

lianovce (Gnetophyta)

jehličnany (Coniferophyta)

►semena se vyvíjí volně na povrchu

specializovaných listů (sporofylů)

jinan - jediný druh - Gingko biloba

semeno

vajíčko

samčí a samičí rostliny cykasy – podobné palmám

sporofyly v šiškách Campbell a kol. Biologie. 2007. © Computer Press, © Pearson Education, Inc

PLANTAE

liánovce – morfologicky poměrně různorodé

rody

i) Wewitschia – pouště JZ Afriky

ii) Gnetum – tropické stromy a liány

iii) Ephedra (chvojník) – suché oblasti

Welwitschia

Ephedra

listy

listy

mikrosporangia (samčí)

pla

nts

yste

matic.o

rg

© 1

969 b

y D

ennis

Ste

venson

strobili (samčí)

Nahosemenné rostliny


PLANTAE PLANTAE PLANTAE

jehličnany

borovice

jedle

smrk

modřín

tis

jalovec

cedr

cypřiš

sekvoj

(i)

Životní cyklus


(k doplnění po 11. přednášce)

PLANTAE

Krytosemenné rostliny

►dotažení rodozměny

►samčí a samičí gametofyty uzavřeny………… (prašník/pylové zrno a pestík/zárodečný vak)

►Charakteristické znaky – květ

– plod (endosperm)

viz

11

. p

řed

ná

šk

a

Možný vznik pestíků ze sporofylu

prašník

(anthera)

Nitka

(filamen-

tum)

Blizna (stigma)

Čnělka (stylus)

Semeník (ovarium)

pestík

Květní lůžko

(torus)

Kališní lístek

(sepalum)

korunní lístek

(petalum)

tyčinky

vajíčko Campbell a kol. Biologie. 2007. © Computer Press, © Pearson Education, Inc


PLANTAE

2 třídy Monocotyledones (jednoděložné)

Eudicotyledones (pravé dvojděložné)

„Jiné“ krytosemenné (2 cotyledony, ale starší)

Vodní lilie (Amborella)

Cam

pbell

a k

ol. B

iolo

gie

. 2007.

© C

om

pute

r P

ress, ©

Pears

on E

ducatio

n,

Inc

(v 10. a 11. přednášce)

Nyphaea

PLANTAE

(i)


Životní cyklus krytosemenné rostliny

(k doplnění po 11. přednášce)

FUNGI


►absorbující heterotrofové

►uvolňují hydrolytické enzymy

(exoenzymy, extracelulární enzymy)

Souvisí se životním stylem

►saprofyti

►paraziti

►symbioti

►jen kvasinky jsou jednojaderné organismy

►ostatní mnohojaderné buňky, mnohobuněční

►rozmnožování sporami

-Nepohlavní (nejčastější)

-Pohlavní

(většinou za nevýhodných

podmínek/nedostatek živin)

adsorpce

hyfa


FUNGI Vegetativní struktury

-Hyfy jsou základ

-Tvoří mycelium


Mykorhiza

FUNGI

= mutualistické soužití mezi

Houbou (příjem vody a anorganických nutrientů i pro rostlinu,

ochrana rostliny proti toxicitě prostředí a patogenům)

Rostlinou (zdroj živin – cukrů, organického N pro houbu)

Arbuskulární mykorhiza (hyfy penetrují do kortikálních buněk / kolonizace- arbuskuly/)

Ektomykorhiza (hyfy penetrují do mezibuněčných prostorů)

Erikoidní mykorhiza (hyfy penetrují a kolonizují rhizodermální buňky vlasových kořínků)

Russula ochroleuca na kořenech buku

(ektomykorhiza, foto Jan Borovička) Campbell a kol. Biologie. 2007. © Computer Press, © Pearson Education, Inc

FUNGI

Lišejníky

= mutualistické soužití mezi

Houbou (strukturní složka kotvící řasy nebo sinice)

Řasami nebo sinicemi (zdroj živin pro houbu)

Houby – pohlavní rozmnožování

Řasy, sinice – nepohlavní

„Rozmnožování“ lišejníku – vegetativní fragmentací (soredia)

sporokarp

houby řasy/sinice

Hyfy/mycelium

soredia

Cam

pbell

a k

ol. B

iolo

gie

. 2007.

© C

om

pute

r P

ress, ©

Pears

on E

ducatio

n,

Inc

Evoluční historie hub

►Houby neopouští stanoviště…

►…ale nejsou rostliny…

►…jsou blízké živočichům:

Známo 100 tis. druhů

Odhad 1,5 mil. druhů

FUNGI

Cam

pbell

a k

ol. B

iolo

gie

. 2007.

© C

om

pute

r P

ress, ©

Pears

on E

ducatio

n,

Inc

Fylogeneze hub – diverzita hub

FUNGI

Fungi imperfecti

- Deuteromycetes

Cam

pbell

a k

ol. B

iolo

gie

. 2007.

© C

om

pute

r P

ress, ©

Pears

on E

ducatio

n,

Inc

Chytridiomycety (Chytridiomycota)

►„nejprimitivnější“ houby

►coenocytické hyfy

►vodní prostředí

►saprofyti a paraziti

►spory opatřeny bičíkem - zoospory

(dříve řazeny k prvokům)

FUNGI


Zygomycety (Zygomycota)

►coenocytické hyfy

►většinou suchozemské

►saprofyti

►mykorhizní mutualisti (arbuskulární)

►vegetativní endospory ve sporangiu

►pohlavní spory v zygosporangiu

např. Rhizopus

FUNGI

rhizoid

sporangium

Sporangiofor


Životní cyklus zygomycety na případu Rhizopus (i)

FUNGI Zygomycety (Zygomycota)

Cam

pbell

a k

ol. B

iolo

gie

. 2007.

© C

om

pute

r P

ress, ©

Pears

on E

ducatio

n,

Inc

FUNGI

Vřeckovýtrusné houby (Ascomycota)

►jednobuněčné (kvasinky)

►mnohobuněčné - septované hyfy i plodnice (sporokarp)

►vodní i suchozemské druhy

►saprofyti a paraziti (patogeny rostlin)

►mykorhizní mutualisti, symbioti řas = lišejníky

►vegetativní exospory (konidie)

►pohlavní spory ve vřecku (asku, plodnice = askokarp)


FUNGI

Životní cyklus askomycet (i)

Vřeckovýtrusné houby (Ascomycota)

Cam

pbell

a k

ol. B

iolo

gie

. 2007.

© C

om

pute

r P

ress, ©

Pears

on E

ducatio

n,

Inc

FUNGI

Stopkovýtrusné houby (Basidiomycota)

►septované hyfy, plodnice (sporokarp)

►suchozemské

►saprofyti (lignolytické)

►mykorhizní mutualisti (ektomykorhiza)

►vegetativní exospory (konidie)

►pohlavní spory „volné“ (plodnice = bazidiokarp)

…hřiby, holubinky,

mochomůrky, chroše,

hadovky, píchavky,

sněť a rez houbová…

FUNGI

Životní cyklus bazidiomycet (i)

Stopkovýtrusné houby (Basidiomycota)

Cam

pbell

a k

ol. B

iolo

gie

. 2007.

© C

om

pute

r P

ress, ©

Pears

on E

ducatio

n,

Inc

ANIMALIA

...v přednášce 12: Animalia a tkáně

Documents

Říše - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/b1/9_DiversitaMoneraProtistaFungi... · -auto, hetero, mixotrofn ... PROTISTA Stramenopila