01. Systematyka

[ Pobierz całość w formacie PDF ]

WYKŁAD 1

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-anatomiczna – porównywanie wyglądu zewnętrznego i wewnętrznego

·         cytogenetyczno-biosystematyczna – porównywanie liczby chromosomów

·         embriologiczna – badanie rozwoju embrionalnego

·         paleontologiczna – badanie form kopalnych

·         geograficzna – badanie rozmieszczeń

·         chemosystematyczna – porównywanie składu chemicznego

·         taksonomia numeryczna – komputerowa analiza danych

·         taksonomia molekularna - stopień pokrewieństwa określony na podstawie badań struktur DNA, RNA i białek

„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)

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)

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

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; posiadają 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].

4

Botanika – Wykład 1