SISTEMATICA VEGETALĂ NOŢIUNI GENERALE Clasificarea lumii vii Sistematica clasică împarte organismele vii în două grupe distincte: - Plante (bacterii, ciuperci, alge, licheni, muşchi, ferigi, plante superioare) şi - Animalia (protozoare, animale) având la bază capacitatea de a fotosinteza sau nu a organismului respectiv. - Dezavantajul sistemului îl reprezintă greutatea în stabilirea unei poziţii corecte pentru bacterii, euglenofite şi ciuperci.
Transcript
SISTEMATICA VEGETALĂNOŢIUNI GENERALE
Clasificarea lumii viiSistematica clasică împarte organismele vii în
două grupe distincte: - Plante (bacterii, ciuperci, alge, licheni, muşchi,
ferigi, plante superioare) şi - Animalia (protozoare, animale) având la bază
capacitatea de a fotosinteza sau nu a organismului respectiv.
- Dezavantajul sistemului îl reprezintă greutatea în stabilirea unei poziţii corecte pentru bacterii, euglenofite şi ciuperci.
2. Un sistem mai recent, a împărţit lumea vie în cinci regnuri: Monera (bacterii, procariote), Protista (protozoare, alge), Fungi (ciuperci, mucegaiuri, drojdii), Plantae (muşchi, plante superioare) şi Animalia.
3. 3. Un nou sistem de clasificare, în care organismele vii sunt grupate în trei domenii, a apărut bazându-se pe rezultatele cerecetărilor genetice, privind:
- diferenţele din secvenţele de nucleotide ale ARN-ului ribozomal celular;
- structura lipidică a membranei celulare;- sensibilitatea la antibiotice.
Se presupune existenţa unei celule primare (progenotul) din care s-au dezvoltat trei tipuri diferite de celule. Ulterior s-au desprins trei linii evolutive, fiecare reprezentând un domeniu:
- linia de evoluţie a arhebacteriilor- Archaea - linia de evoluţie a eubacteriilor- Bacteria - linia de evoluţie a eucariotelor- Eukarya Domeniul Eukarya se împarte în următoarele
regnuri: Protozoa (protozoare), Fungi (ciuperci, mucegaiuri, drojdii), Plantae (alge, muşchi, ferigi, conifere, plante cu flori) şi Animalia.
ARBORELE EVOLUTIEI
Botanica este ştiinţa despre plante, luată în sensul larg al cuvântului (în limba greacă cuvântul botané înseamnă plantă, iarbă).
Botanica generală stabileşte caracterele generale privind alcătuirea, forma şi structura speciilor vegetale, urmată în mod logic de o sistematizare, grupare şi ordonare a imensului număr de plante.
Botanica sistematică sau taxonomia studiază asemănările, deosebirile, gradul de înrudire şi originea plantelor spontane şi cultivate, etapele de evoluţie ale regnului vegetal în timp.
Bazată pe înrudirea dintre plante, taxonomia le clasifică în diferite grupări, precizând dependenţa dintre grupele de plante, începând cu cele inferioare până la grupele evoluate.
Sisteme de clasificare Începând cu secolul al XVIII- lea se conturează
diferitele sisteme de clasificare, bazate pe concepţii diferite, astfel se deosebesc sisteme: artificiale şi natural- filogenetice.
Sisteme artificiale Cel mai cunoscut sistem de clasificare artificială
aparţine lui Carl Linné (1707-1778), expus prima dată în lucrarea Systema naturae (1735), apoi perfecţionat şi completat în Species plantarum (1753).
Sistemul foloseşte un singur caracter în clasificare, floarea, ajungând să grupeze împreună, plante din specii complet diferite. Datorită uşurinţei şi simplităţii cu care a fost alcătuit, sistemul a fost acceptat şi utilizat cu unele modificări, timp foarte îndelungat.
Carl Linné (1707-1778)
Linnean herbarium (S-LINN) Swedish Museum of Natural History -
Stockholm 3658 planșe
Sisteme naturale
Acest tip de sistematizare grupează plantele după înrudirea lor reală, astfel încât să oglindească evoluţia şi legăturile fireşti de descendenţă, de aceea aceste sisteme se mai numesc şi filogenetice.
Prima clasificare a regnului vegetal a fost realizată practic pe teren, în grădina botanică a palatului Trianon din Versailles, de către Bernard Jussieu în 1759, completată în 1789 de nepotul său, A. L. Jussieu în lucrarea Genera plantarum.
Sistemele filogenetice, sistemele actuale, sunt alcătuite pe baza mai multor criterii şi reflectă gradul de înrudire şi evoluţie filogenetică. La ora actuală există mai multe sisteme de clasificare filogenetică a plantelor, dar toate sunt perfectibile.
În anul 1997, Jan Lelley propune o sistematică conform căreia ciupercile să constituie un regn aparte, deoarece se deosebesc prin foarte multe calităţi de celelalte vieţuitoare.
Dintre sistemele de clasificare amintite, cel mai utilizat şi adoptat de botaniştii români este sistemul lui Ehrendorfer (1991) prin care regnul vegetal este împărţit în 6 subregnuri: Virobionta, Procariobionta, Phycobionta, Mycobionta, Bryobionta, Cormobionta.
Specia, reprezintă unitatea de bază în sistematică
Taxonii supraspecifici sunt unităţile de clasificare cu rang superior speciei
Taxonii infraspecifici reprezintă taxoni de rang inferior speciei, care au apărut datorită variaţiei condiţiilor de mediu.
Taxoni supraspecifici
Genul: cuprinde una sau mai multe specii strâns înrudite, cu caractere comune.
Familia: cuprinde unul sau mai multe genuri înrudite, cu unele caractere asemănătoare. Aceste genuri se înrudesc prin origine.
Ordinul: grupează câteva familii, rareori una singură, care se înrudesc prin caractere comune, având gradul de înrudire slab, îndepărtat, cu numărul mic de caractere comune importante.
Clasa: reuneşte mai multe ordine apropiate, cu puţine caractere comune, dar cu valoare sistematică mare.
Încrengătura: este taxonul cu valoarea cea mai mare, cel mai cuprinzător, incluzând una sau mai multe clase, cu puţine caractere comune, dar cu mare valoare sistematică.
Taxoni infraspecifici Subspecia: Specia se poate împărţi în
subspecii, numite şi rase geografice (cu areal de răspândire bine definite), în urma modificărilor morfologice, ca urmare a schimbărilor la nivel ecologic.
Varietatea: este o unitate caracterizată prin anumite însuşiri morfologice referitoare mai ales la organele vegetative. Caracterele varietăţilor sunt constante şi ereditare.
Forma: prezintă 1-2 caractere morfologice de mai mică importanţă.
Nomenclatura plantelorNomenclatura plantelor
Denumirea ştiinţifică a taxonilor este stabilită de Codul Internaţional de Nomenclatură Botanică.
Nomenclatura binară ştiinţifică, a fost introdusă de C. Linné în 1753, odată cu apariţia lucrării Species plantarum.
Fiecare specie în sistematică are un nume format din doi termeni:
- primul reprezintă numele genului,
- iar cel de-al doilea, denumirile specifice.
Primul termen, numele generic, mai cuprinzător se referă la taxonii supraspecifici.
Al doilea termen, denumirea specifică determină specia. Denumirile sunt adjective latinizate prin care se face referire la anumite caractere:
vomica- de cult: Ocimum basilicum, Angelica archangelica- bioformă: Capsicum annuum, Oenothera biennis- dedicat unor personalităţi, de regulă botanişti: Tulipa gesneriana
În toate cazurile, cele două cuvinte din denumirea speciei sunt latinizate, respectându-se acordul gramatical.
Numele genului se scrie cu literă mare, iar epitetul specific cu literă mică, inclusiv când este derivat de la un nume propriu.
Acest sistem de a numi verbal sau în scris specia prin două cuvinte se numeşte nomenclatura binară şi este întrebuinţat atât în lucrările cu caracter aplicativ cât şi în cele cu caracter ştiinţific.
Exemplu:
La Prunus domestica (prunul) termenul Prunus (cu literă mare) este numele generic, iar domestica (cu literă mică) este numele specific şi are valoare numai împreună cu numele generic.
După denumirea speciilor se trece autorul prescurtat- Prunus domestica L., pentru a indica prioritatea ştiinţifică.
Modalitatea de clasificare a plantelor spontane, cu terminaţiile utilizate
După organizarea celulară, toate formele de viaţă se pot împărţi în două categorii: procariote şi eucariote.
În prezent, această clasificare a lumii vii, a fost universal acceptată.
Procariotele ca forme de viaţă lipsite de nucleu includ: eubacteriile, arhebacteriile şi algele albastre verzi, în timp ce eucariotele grupează organisme pluricelulare cu nucleu (drojdii, ciuperci, plante, animale, om).
Caractere generale
1. Procariotele sunt cele mai mici organisme, cu structură unicelulară lipsită de nucleu. 2. Dimensiunile lor sunt cuprinse între 0,1 şi 10 μm, motiv pentru care sunt incluse în grupa microorganismelor. 3. Procariotele sunt solitare, mai rar coloniale, libere, dar şi parazite. 4. Mediul de viaţă este foarte variat, fiind răspândite în sol, apă, aer, în corpul plantelor şi animalelor.
Morfologie Bacteriile sunt predominant microorganisme
unicelulare procariote, pot apare însă şi sub formă filamentoasă, miceliană sau colonială.
Agregatele coloniale sunt formate din celule identice între care pot exista interacţiuni simple, rudimentare, de tip nutriţional, fiecare celulă păstrându-şi identitatea perfect.
Dimensiunile bacteriilor sunt determinate de condiţiile de mediu şi variază în funcţie de specie între 0,5 şi 5 µm.
Se cunosc specii cu dimensiunile de 0,5 mm vizibile cu ochiul liber
Cele mai mici bacterii aparţin genului Mycoplasma, având doar 0,3 µm, dimensiune foarte apropiată de cea a virusurilor.
Morfologia bacteriilor
Cocii sunt bacteriile de formă sferică, dispuşi izolat sau după diviziune grupaţi caracteristic.
Tipuri de coci în urma grupării lor:- diplococi, coci dispuşi câte doi (Diplococcus
pneumoniae);- streptococi, coci dispuşi în şirag (Streptococcus
pyogenes);- stafilococi, coci dispuşi sub formă de ciorchine de
strugure (Stafilococcus aureus);- tetracoci, cocii sunt dispuşi câte patru;- sarcine, cocii sunt dispuşi în pachete cubice câte
opt (Sarcina lutea).
Bacilii sunt bacteriile în formă de bastonaş, cu aspect cilindric având capetele rotunjite, tăiate drept, măciucate sau cu aspect de fus. Diplobacilii sunt bacili dispuşi în perechi, streptobacilii în lanţuri sau întâmplător având aspectul literelor Y, Z sau W.
Vibrionii au aspectul unor virgule răsuciţi într-o spiră, cu lungimea de 2-3 .
Spirilii şi spirochetele sunt bacterii spiralate. Spirilii au pereţii rigizi, răsuciţi în mai multe spirale, iar spirochetele au peretele celular flexibil şi citoplasma septată. Mărimea lor este cuprinsă între 0,5-8 .
Structura şi ultrastructura celulei bacteriene
Ultrastructura celulei bacteriene prezintă componente obligatorii şi facultative.
Componente obligatorii: membrana plasmatică, citoplasma, materialul genetic conţinut în nucleoid şi plasmide.
Componente facultative prezente numai la unele bacterii: peretele celular, capsula, fimbrile, flageli, pili, spori, pigmenţi asimilatori.
Peretele celular este o structură rigidă şi rezistentă care la formele cele mai mici de bacterii- micoplasme, poate lipsi. În structura lui intră mureina.
Este o barieră osmotică groasă de 5-8 μm, având funcţia mitocondriilor, fiind implicat în producerea energiei necesară activităţilor metabolice.
Un alt rol este aceea de a asigura protecţie şi a da formă celulei.
Participă la diviziunea celulară şi la sporogeneză, intervine în imunitate şi patogenitate.
Simplificat, la bacterii se deosebesc două tipuri de perete celular în raport cu comportamentul lor faţă de coloraţia prin tehnica Gram.
Peretele celular Gram pozitiv se colorează în violet prin tehnica menţionată. Este un perete gros, dar simplu structurat, unitatea de bază fiind peptidoglicanul, format din unităţi repetitive.
bacteriile Gram negative au peretele celular format dintr-un strat foarte subţire de peptidoglicani, învelit într-o a doua membrană plasmatică (membrana exterioară) care se colorează în roşu
Membrana plasmatică aderă intim la faţa internă a peretelui celular, este constituită după modelul mozaicului fluid dintr-un bistrat lipidic în care sunt imersate proteine.
Citoplasma este masa fundamentală, o soluţie coloidală densă în care sunt prezente structurile vizibile la microscopul electronic: ribozomii, mezozomii, vacuole gazoase, structuri cu produşi catabolici, corpusculi metacromatici.
Materialul genetic Nucleoidul este reprezentat de un cromozom unic,
circular, care conţine informaţia genetică esenţială, necesară existenţei celulei. Conţine ADN, proteine, ARN şi lipide.
Nucleoidul permite existenţa unor procese genetice: conjugare, sexducţie, transducţie.
Capsula este un strat amorf care acoperă peretele celular, cu rol de apărare iar la bacteriile patogene determină virulenţa.
Fimbrilele sunt filamente fine, mai scurte decât flagelii şi mai rigide, cu rol în ataşarea de substrat sau de alte bacterii în procesul de formare a coloniilor.
Flagelurile sunt organite filamentoase cu rol în mişcare.
Pilii sunt filamente mai lungi, cu rol în fixarea celulei bacteriene (pili comuni ) şi cu rol în conjugare (pili sexuali).
Sporii sunt formele care permit bacteriei să se menţină în viaţă timp îndelungat.
În condiţii fizice şi chimice extreme pot supravieţui perioadă îndelungată în stare de latenţă.
Metabolismul bacterian Metabolismul bacterian are la bază utilizarea
celor mai diverse substanţe nutritive din mediul în care acestea se dezvoltă.
În clasificarea metabolismului bacterian se ţine cont de sursa de carbon, azot şi energie, de substanţele şi compuşii electronodonori respectiv cei electronoacceptori.
Nutriţia la bacterii După sursa de carbon, azot şi capacitatea de
sinteză a metaboliţilor esenţiali se deosebesc bacterii cu nutriţie heterotrofă şi autotrofă
Bacteriile heterotrofe utilizează ca sursă de carbon şi energie substanţele organice din mediu. Se împart în bacterii: saprofite şi parazite.
Bacteriile saprofite se dezvoltă pe materia organică moartă. Se disting mai multe categorii:
- bacterii de fermentaţie care secretă enzime- diastazigene- producând fermentaţie proteică, butirică, lactică, acetică;
- bacterii cromogene care produc pigmenţi (galbene, roşii, albastre) neasimilatori;
- bacterii fotogene care produc lumină în urma unor procese de oxidare;
- bacterii termogene. Bacteriile parazite sunt legate de organismele vii,
Bacteriile autotrofe se hrănesc pe seama substanţelor anorganice şi pot fi fotosintetizante sau chimiosintetizante.
Bacteriile fotosintetizante conţin în citoplasmă clorofilă, pigmenţi bacterieni: la bacteriile purpurii bacterioclorofila, iar la cele verzi bacterioviridina.
Categorii de bacterii fotosintetizante sunt: bacteriile sulfuroase verzi, cu clorofilă în citoplasmă
bacteriile purpurii cu clorofila mascată de carotenoide.
Bacteriile chimiosintetizante procură energia prin oxidarea substanţelor anorganice, sursa de carbon este CO2.
energia chimică este eliberată în procesele de oxidare a unor substanţe anorganice: H2, H2S, Fe, NH3, HNO3
După substanţele minerale pe care le oxidează, bacteriile chemoautotrofe pot fi de mai multe tipuri:
Bacteriile sulfuroase
Bacteriile nitrificatoare
*simbioza cu leguminoase
Hidrogenbacteriile
Bacteriile feruginoase
Bacteriile metanogene
Respiraţia la bacterii
În funcţie de acceptorul final de electroni, la bacterii se deosebesc trei tipuri de respiraţie:
Fermentaţia este fenomenul de oxido-reducere pentru obţinerea energiei celulare în care substanţele organice funcţionează şi ca donatori şi ca acceptori de electroni.
Principalul substrat al fermentaţiilor o reprezintă monoglucidele: glucoza, fructoza, lactoza, galactoza, maltoza, zaharoza, manoza şi inozitolul.
Degradările fermentative pot fi de două feluri:
1. anoxidative sau anaerobe, fără participarea oxigenului
2. oxidative sau aerobe, cu participarea oxigenului, din ambele rezultând eliberări masive de oxigen şi dioxid de carbon.
După natura principalelor substanţe finale care se formează în aceste procese, se poate deosebi fermentaţia: alcoolică, lactică, acetică, butirică, citrică, succinică etc.
fermentaţia lactică: de specii de Lactobacillus, Bacterium lactis, Streptococcus lactis;
fermentaţia butirică: specii de Bacillus amylobacter,
Fermentația acetică specii de Acetobacter aceti, Acetobacter pasteurianum
Fermentația proteică specii de Proteus vulgaris, Bacillus putrificus; şi celulozică, respectiv alcoolică etc.
STREPTOCOCCUS LACTIS
LACTOBACILLUS BULGARICUS
FERMENTAȚIE LACTICĂ
GLUCOZĂ
2 ACID LACTIC
După comportarea faţă de oxigenul molecular, bacteriile se grupează în 4 tipuri respiratorii:
Bacterii strict aerobe, care folosesc ca acceptor final de electroni în procesul respiraţiei celulare oxigenul molecular. Exemplu: Bacillus subtilis, Mycobacterium tuberculosis.
Bacterii strict anaerobe sunt acelea care se dezvoltă numai în lipsa oxigenului molecular. Exemplu: Clostridium sp., Lactobacillus sp.
Bacterii anaerobe, facultativ aerobe sunt bacterii care trăiesc în general în absenţa oxigenului, având un metabolism anaerob, dar pot trăi şi în prezenţa oxigenului. Tipul de respiraţie este cea aerobă în prezenţa oxigenului şi fermentaţie sau respiraţie anaerobă în lipsa acestuia. Exemplu: Streptococcus sp., Staphylococcus sp., Escherichia coli.
Bacterii microaerofile, trăiesc în medii cu o cantitate mai mică de oxigen decât cea din aerul atmosferic. Exemplu: Leptospira sp., Spirochaeta sp.
Înmulţirea bacteriilor Bacteriile au capacitatea de a se înmulţi şi a
creşte rapid. Ele se înmulţesc numai asexuat prin diviziune celulară directă, numită fisiune binară.
Clasificarea bacteriilor Archaebacteria- cuprinde bacterii exclusiv
anaerobe, primitive, care populează habitate restrânse cu condiţii extreme (ape termale, zona arctică, solurile sărăturoase şi acide).
Arhebacteriile sunt un grup foarte vechi de bacterii, care trăiesc şi în prezent în zone halofile, metanifere sau cu concentraţie mare de acizi.
Eubacteria- cuprinde bacterii propriu zise care populează o gamă largă de habitate aerobe şi anaerobe.
Eubacterii care au structură celulară procariotă caracteristică.
Archaea (Archaebacteria) prezintă la:
-nivel citologic caracterele procariotelor.
-la nivelul transcripţiei şi translaţiei genetice ele sunt mult mai apropiate sistemelor eucariote reprezintând o linie de evoluţie independentă.
Arhebacteriile populează cele mai neospitaliere medii de viaţă, sunt organisme extremofile.
S-au adaptat la condiţii extreme:
-apele termale cu temperaturi de peste 900 C
- gheţurile veşnice cu temperaturi sub -40 C,
-în soluri extrem de sărate -25M,
-la pH extrem de alcalin sau acid, ca şi în lipsă totală de oxigen.
PARCUL YELOWSTONE
LACURI SI IZVOARE VULCANICE
HALOBACTERIUM
EUBACTERIA Bacteriile tipice (eubacteriile) cuprind forme
comune de bacterii actuale, foarte numeroase, răspândite în toate mediile de viaţă: apă, sol, aer, în corpul plantelor şi animalelor.
Au nutriţie autotrofă, parazită pe sau în corpul plantelor şi animalelor.
Caracteristica principală este prezenţa în pereţii celulari a peptidoglucanului sau mureinei.
Eubacteriile sunt predominant microorganisme unicelulare, dar pot forma asocieri celulare
(diplococi, streptococi, stafilococi) în care între celulele identice sunt relaţii simple, nutriţionale.
După reacţia lor la coloraţia Gram, eubacteriile din natură se împart în două categorii: bacterii Gram pozitive şi bacterii Gram negative.
Bacteriile Gram pozitive au un perete celular gros cu o structură omogenă formată din peptidoglican, proteine şi polizaharide.
Acizii teichoici, molecule polimere de polizaharide se află sub formă legată de celule, sau solubili.
Formând lanţuri lungi şi flexibile permit identificarea bacteriilor prin tehnici imunologice, măresc rigiditatea peretelui celular, amplifică virulenţa la formele patogene, pot constitui receptori pentru bacteriofagi.
Bacteriile Gram-negative au peretele celular alcătuit din complexul peptidoglican-lipoproteină şi membrană externă.
Clasificarea are la bază un sistem artificial şi în parte filogenetic în următoarele grupe: coci şi bacili anaerobi, bacili facultativ anaerobi, coci şi bacili aerobi, spirili, spirochete, bacterii cu teci mucilaginoase, bacterii cu „apendici”, bacterii cu mişcări de alunecare, mixobacterii, bacterii obligat parazite, bacterii chemolitoautotrofe, rhodospirili fotoautotrofi .
IMPORTANTABACTERIILOR
1. Circuitul azotului, carbonului, sulfului şi al altor elemente din natură
2. Archaebacteria constituie hrană pentru alte organisme în ecosisteme,
3. Bacteriile saprofite contribuie la obţinerea nutreţurilor de calitate, fermentaţii cu importanţă alimentară şi industrială
4. Multe bacterii produc vitamine, enzime şi medicamente.
5. Bacteriile asigură obţinerea unor substanţe cu proprieţăţi terapeutice: antivirale, bacteriostatice, bactericide, fungistatice, citostatice, imunostimulante, vaccinuri.
