Біологія. Повторне видання. 7 клас. Соболь

Археї — це прості організми, вивчення яких має дати розуміння природи та еволюції еукаріотичної клітини.

Карл Воуз (1928-2012) — американський мікробіолог, першовідкривач архей

§ 2.4. Археї

Аналізуємо!

«Археї, вони ж Древні, не є героями фантастичних серіалів..., це абсолютно приземлені істоти, які живуть поруч з нами, але ми про їхнє існування навіть не здогадуємось, вони є джерелом природного газу метану, який ми щодня запалюємо для приготування їжі, вони наші предки...» (А. Заморока). Які ж особливості Архей?

ЗМІСТ

Які характерні ознаки архей?

Археї (грец. археос — дуже давній) — одна з двох найдавніших і найменш вивчених груп організмів. Їх відкриття відбулося лише 1977 року. Розміри цих мікроскопічних патріархів від 0,4 до 15 мкм. На сьогодні описано близько 50 видів архей із доволі незвичною формою у вигляді трикутника, квадрата, куба, паралелепіпеда, циліндра та ін. Проте найбільш поширені все-таки паличкоподібні та сферичні.

Археї — прокаріотичні організми, як і в бактерій, їхня спадкова інформація закодована в кільцевій ДНК. За будовою, формою чи розмірами археї дуже важко відрізнити від бактерій. Їхні характерні ознаки стосуються здебільшого хімічного складу та особливих процесів. В утворенні клітинної оболонки архей беруть участь стійкі білки, вуглеводи та особливі жири, що здатні міцно поєднуватися між собою. Така особливість забезпечує надійний захист від руйнівного впливу високих температур, концентрації солей, кислот. І тому, цілком можливо, археї не утворюють слизової капсули та спор для перенесення несприятливих умов.

На поверхні клітин багатьох архей є органели руху — архелуми. Вони подібні за будовою до джгутиків бактерій, а за складом скоротливих білків — відрізняються. Також археї демонструють велику різноманітність процесів обміну речовин. Наприклад, окремі види здатні до фотосинтезу, що відбувається без виділення кисню, інші отримують хімічну енергію після окиснення сірки чи амоніаку та утворюють метан.

Археї + Географія.

Мертве море — одна з найсолоніших водойм світу з концентрацією солей у 300-310 проміле. Але, незважаючи на це, археї там живуть і процвітають. Де розташоване це море й що таке проміле?

Які пристосування архей до життя в екстремальних умовах?

Відомо, що серед архей є велика кількість екстремофілів (від лат. екстемус — крайній, філіо — любити). Це організми, пристосовані до умов існування, що не доступні для більшості інших організмів. Їх умовно об’єднують у групи, серед яких вирізняються гало- й термофіли.

Іл. 9. Археї: 1- сульфолобус; 2 — пірококус; 3 — метанобревібактер

Солелюбні (або галофіли) археї здатні існувати в умовах високої солоності завдяки поверхневим білкам клітинної оболонки, наявності речовин, що регулюють вміст води (осмопротектори), утворенню унікальних пігментів для фотосинтезу та захисту від ультрафіолетового випромінювання. Так, архея термококус (Thermococcus gammatolerans) витримує величезні дози іонізуючих гамма-променів, що відображено в її латинській назві.

Теплолюбні (або термофіли) археї процвітають за високих температур, часто понад 45 °C. Їх знайдено в гарячих джерелах, гейзерах, водах чорних паліїв. Основними пристосуваннями до таких умов є стійкі білки оболонки та особливі ферменти. Так, сприятливою для життя археї пірококуса є температура води +100 °C, а його ферменти унікальні тим, що містять метал вольфрам. А такий вид архей, як сульфолобус — справжній чемпіон виживання: архея прекрасно почуває себе за температури 80 °C й у дуже високій кислотності середовища. Крім того, окислюючи сірку, архея сама виробляє сульфатну кислоту для захисту від можливих конкурентів. Багато архей для виживання в екстремальних умовах утворюють біоплівки, вступають у співіснування з іншими організмами. Так, метаногенні археї беруть участь у розщепленні целюлози в кишківнику термітів, жуйних тварин та кишці людини.

Археї + Українська мова.

Екстремальний чи екстримальний? Укажи правильний варіант написання цього слова в українській мові. Визнач походження цього слова й назви декілька українських слів-синонімів.

Які природні явища відбуваються за участю архей?

Археї — учасники багатьох важливих природних явищ, пов’язаних з кругообігом хімічних речовин на Землі. Так, метаногенні археї розкладають органічні залишки й утворюють більшість атмосферного метану. Процес утворення метану за участю анаеробних архей відомий як метаногенез. Утворення метану відбувається на дні морів і прісних водойм, у болотах, ґрунтах тундри й рисових полів, у травній системі організмів. Метан — це парниковий газ, другий за вагомістю впливу на зміну клімату після вуглекислого газу. Хоча метан затримується в атмосфері менше часу, ніж СО₂, він більшою мірою впливає на глобальне потепління. Ще одним важливим явищем, що відбувається в природних екосистемах, є безкисневий фотосинтез. Такий процес притаманний солелюбним археям, які мають особливі пігменти — бактеріородопсини. За участю цього пігменту енергія світла перетворюється в енергію, необхідну для життєдіяльності. Коли такі археї масово розмножуються, водойми стають рожевими або червонуватими. Так, у природі відомі рожеві озера, забарвлення яких визначають археї.

Коротко про головне

• АРХЕЇ — прокаріотичні одноклітинні мікроорганізми з певними біохімічними особливостями, що зумовлюють їхнє об’єднання в окремий домен.
• Археї поширені повсюдно — від гідротермальних джерел, солоних озер, кратерів вулканів до травної системи людини й термітів.
• Археї беруть участь у кругообігу Карбону, Нітрогену, Сульфуру, тому є основним складовим компонентом усіх великих екосистем Землі.

Діяльність

Навчальне завдання. Чим археї відрізняються від бактерій? Опорна схема для аналізу. Археї.

Розвивальне завдання. Завдяки чому археї виживають в екстремальних умовах? Інформаційно-пошукова вправа. Пристосувальне значення будови й життєдіяльності архей-екстемофілів.

Ціннісне завдання. У чому світоглядне значення архей? Вправа для переконаності. Таємниці походження еукаріотів.

Результат

Очікувані результати навчання (Учень/учениця...)

• аналізує: особливості АРХЕЙ
• аналізує результати: ІНФОРМУВАННЯ про пристосованість архей
• виявляє переконаність та обґрунтовує: роль архей в еволюції еукаріотів та значення цих знань для формування СВІТОГЛЯДУ

Само + ...

Самонавчання. Пізнавальне завдання. Правило-орієнтир «Лабораторна робота».

Самооцінювання. Продуктивно-конструктивне завдання. Природні явища за участю архей.

«Biology» § 2.4. Archaea.