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1.2 : Monde procaryote - Biologie

1.2 : Monde procaryote - Biologie


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La plupart des procaryotes du Protérozoïque (Monera) dominaient le monde vivant. L'océan était peu oxygéné; seule la surface de l'eau contenait de l'oxygène.

Dans ces conditions, l'ancêtre des eucaryotes est apparu. Les premiers eucaryotes pourraient probablement rester des Excavata hétérotrophes contemporains (Fig. 2.2.3) comme Jacoba, mais il n'y a pas de fossiles de ce genre. Cependant, il existe un certain nombre de fossiles qui pourraient être considérés comme algues, protistes photosynthétiques. Ces fossiles rappellent les algues rouges et vertes contemporaines (Fig 2.2.9, la rangée du bas). Il est possible que d'autres fossiles du Protérozoïque (acritarques) appartiennent à d'autres groupes de protistes, par exemple les Dinozoaires unicellulaires (Fig. 2.2.8).

Les écosystèmes de cette époque étaient similaires à ceux de l'Archéen et se composaient principalement de bactéries cyano et autres, et représentés maintenant par des stromatolites. Personne ne peut rien dire sur la vie terrestre au Protérozoïque, mais il est possible que Monera y dominait aussi.

A la fin du Néoproprotérozoïque moyen, les continents de la Terre se sont réunis en un seul grand continent Rodinia ; cela a déclenché la glaciation la plus puissante de l'histoire, la « terre boule de neige », la glaciation cryogénienne.


Position des procaryotes dans le monde vivant | Microbiologie

Traditionnellement, les organismes vivants étaient placés dans deux règnes, les végétaux (Plantae) et les animaux (Animalia).

La découverte des micro-organismes par Leeuwenhoek et la découverte progressive d'un grand nombre de micro-organismes divers rendaient imminente la réflexion sur la création d'un troisième royaume pour accueillir ces organismes, car ils différaient radicalement des plantes et des animaux.

Haeckel (1886) s'est rendu compte que les micro-organismes simples, comme les champignons, les algues simples, les protozoaires et les bactéries, étaient tellement différents des plantes et des animaux supérieurs qu'un troisième règne était nécessaire pour les accueillir. Il a proposé qu'un royaume, Protista, soit créé pour ces organismes simples.

L'invention et le perfectionnement du microscope électronique au 20 e siècle ont fourni aux biologistes un outil puissant pour étudier les structures fines des cellules. On s'est vite rendu compte que les cellules biologiques pouvaient être fondamentalement distinguées en deux types. Un type de cellules possédait un noyau lié à une double membrane bien organisé et plusieurs autres organites cellulaires liés à la membrane, tandis que l'autre type de cellules, comme celles des bactéries, n'avait pas ces caractéristiques.

Les organismes ayant le premier type de cellules ont été désignés comme eucaryotes (eu = vrai, caryon = noyau). Tous les organismes animaux, y compris les inférieurs, comme les protozoaires, les amibes, etc., ainsi que les plantes, les supérieures et les inférieures, comme les bryophytes, les algues et les champignons, ont des cellules de type eucaryote. Le deuxième type de cellules, appelées procaryotes (cellules à noyau primitif) forme les unités structurales de toutes les bactéries et des algues bleu-vert (Cyanophycées, maintenant appelées Cyanobactéries).

La microscopie électronique a également révélé les détails structurels des virus et on s'est rendu compte que les virus n'ont pas de cellule biologique comme unité de structure. Les virus sont donc acellulaires et ils ne sont ni procaryotes ni eucaryotes. À proprement parler, les virus ne sont pas des organismes, bien que certains biologistes préfèrent les appeler des organismes acellulaires. Sur la base des connaissances disponibles sur les organismes vivants, Whittaker (1969) a proposé une classification comprenant cinq règnes.

Ces royaumes et leurs caractéristiques sont brièvement mentionnés ci-dessous :

Tous les organismes animaux multicellulaires ayant des cellules eucaryotes sans paroi rigide et un type de nutrition hétérotrophe et ingestif.

Toutes les plantes multicellulaires avec des cellules eucaryotes investies dans une paroi cellulaire rigide et ayant principalement une nutrition de type photoautotrophe et absorbante.

Tous les organismes procaryotes, c'est-à-dire les bactéries et les cyanobactéries. Les organismes pourraient être unicellulaires ou multicellulaires, des cellules généralement liées par une paroi rigide et ayant une nutrition de type absorbant. Leur nutrition peut être hétérotrophe, photoautotrophe ou chimioautotrophe.

Organismes eucaryotes, comme les protozoaires, les algues, les champignons inférieurs, les amibes, etc. Les organismes sont généralement unicellulaires, formant parfois des colonies et peuvent avoir un mode de nutrition hétérotrophe ou photoautotrophe. Ils peuvent avoir un type d'absorption alimentaire ingestif ou absorbant.

Champignons supérieurs multicellulaires ayant des cellules eucaryotes, liées par une paroi, souvent un mycélium multinucléé et une nutrition absorbante hétérotrophe.

La classification en cinq royaumes de Whittaker est schématiquement représentée sur la figure 3.1 :

Dans la classification de Whittaker, les procaryotes étaient inclus dans un seul royaume, Monera. Mais Carl Woese et ses associés, sur la base de leur étude de l'analyse de la séquence d'ARN ribosomique, ont affirmé dans les années 1970 que Monera ne représentait pas un groupe homogène, mais plutôt constitué de deux types fondamentalement différents d'organismes procaryotes, les archaebactéries et les eubactéries.

Ils ont proposé que les organismes vivants soient divisés en trois groupes principaux, appelés domaines, qui se situent au-dessus du niveau du royaume dans la hiérarchie taxonomique. Les trois domaines ont été nommés Archaea, Eucarya et Procarya.

Sous ces domaines se trouvent sept royaumes, comme indiqué ci-dessous :

Sur la base de l'homologie de l'ARNr, Woese et. al (1993) a construit un arbre phylogénétique universel pour inclure tous les organismes vivants.

Une forme simplifiée de celui-ci est illustrée à la Fig. 3.2 :

Depuis les travaux pionniers de Woese, les archaebactéries et les eubactéries ont été reconnues comme deux grands groupes distincts d'organismes procaryotes. D'autre part, les microorganismes eucaryotes ont posé un problème pour les classer en groupes homogènes.

Dans la classification des cinq royaumes de Whattaker, ils ont tous été jetés dans un assemblage très hétérogène - Protista.

Cavaler-Smith a proposé une classification en huit royaumes qui comprenait deux empires : les bactéries et les eucaryotes.


Un cadre moléculaire-phylogénétique pour cartographier la biodiversité

Les travaux pionniers de Carl Woese et ses collègues [4,5] sur l'analyse comparative des ARN ribosomiques de petites sous-unités (ARNr 16S et 18S) ont fourni un cadre objectif pour déterminer les relations évolutives entre les organismes et ainsi « quantifier » la diversité en tant que divergence de séquence sur un plan phylogénétique. arbre. Woese a découvert que la vie cellulaire peut être divisée en trois lignées primaires (domaines), une eucaryote (Eucarya, également appelée Eukaryota) et deux procaryotes (Bacteria et Archaea), et il a également défini 11 lignées majeures (phyla ou divisions) au sein du domaine bactérien. sur la base de séquences d'ARNr 16S obtenues à partir d'organismes cultivés [5]. Cette analyse a révélé des relations distantes non suspectées de la caractérisation phénotypique, telles que l'association entre les genres Bactéroïdes et Flavobactérie.

La principale source de référence en taxonomie procaryote, Manuel de bactériologie systématique de Bergey, a adopté un cadre d'ARNr 16S pour classer les procaryotes [6], remplaçant le précédent ad hoc schéma basé sur la caractérisation phénotypique traditionnelle [7]. Les Manuel propose une nomenclature procaryote standardisée qui a pour la plupart été adaptée à une hiérarchie taxonomique classique (espèce, genre, famille, ordre, classe, embranchement). ]). Le phylum est le regroupement de plus haut niveau dans les domaines bactérien et archéen [9] et, par conséquent, est un rang utile pour avoir une vue d'ensemble de la diversité procaryote.

Les huit genres procaryotes les plus intensément étudiés énumérés dans l'introduction sont membres de seulement trois phylums bactériens : Proteobacteria (Escherichia, Helicobacter, Pseudomonas, Salmonella), Firmicutes (Bacillus, Streptocoque, Staphylocoque) et Actinobactéries (Mycobactérie). De plus, les 25 genres les plus étudiés sont tous membres de ces trois phylums, à l'exception de Chlamydia et Borrelia (genres cliniquement importants des embranchements bactériens Chlamydiae et Spirochaetes, respectivement) [2]. Dans une étude récente, 177 isolats environnementaux, vétérinaires et cliniques qui n'étaient pas identifiables par la caractérisation phénotypique traditionnelle ont été évalués par une analyse comparative de l'ARNr 16S [10]. Les isolats comprenaient un grand nombre de genres et d'espèces différents, mais au niveau du phylum, tous sauf un sur les 177 étaient membres de seulement quatre phylums bactériens : Proteobacteria (82 isolats), Firmicutes (61), Actinobacteria (29) et Bacteroidetes (4 ). Ce biais de culture en faveur de quatre phylums bactériens (les « grands quatre ») se reflète également dans les collections de cultures microbiennes, par exemple, 97% des procaryotes déposés dans l'Australian Collection of Microorganisms [11] sont membres des quatre grands (Figure 1a). En fait, c'est un défi d'obtenir des isolats qui n'appartiennent pas aux quatre grands, et ces quatre phylums dominent donc notre compréhension actuelle de la microbiologie. Une question logique à poser est de savoir combien il y a de phylums procaryotes au total, afin d'estimer à quel point un échantillonnage de quatre peut être biaisé.

Graphiques circulaires montrant la distribution au niveau du phylum des isolats procaryotes (une) dans l'Australian Collection of Microorganisms [11] et (b) dans les séquences du génome procaryote achevées ou en cours au 20 août 2001 [29].


Biologie 1. Diversité dans le monde vivant 1 2 Monera (Procaryotes) Notes pour NEET 2021 PDF Chapter-Wise

Les sections de biologie du test d'entrée NEET sont très essentielles. Vous pourrez exceller dans le test, cela dépend de la préparation du sujet de biologie. Cependant, d'autres sujets sont également importants. Il doit donc y avoir une méthode d'étude bien équilibrée.

Bien que, pour l'aide des étudiants, nous fournissions les meilleures et courtes notes de révision des chapitres de biologie et des sujets également.

Les étudiants doivent également avoir peaufiné les notes importantes de biologie pour l'examen NEET. Parce que c'est important du point de vue de l'examen.


Résumé

La cryotomographie électronique (ECT) permet de visualiser des cellules intactes en 3D dans un état essentiellement natif à une résolution « macromoléculaire » ( ∼ 4 nm), révélant les architectures de base des nanomachines complètes et leurs arrangements in situ. Depuis sa création, l'ECT ​​a fait progresser notre compréhension de nombreux aspects de la biologie cellulaire procaryote, de la morphogenèse à la compartimentation subcellulaire et du métabolisme aux interactions interspécifiques complexes. Dans cette revue, nous soulignons comment l'ECT ​​a fourni des informations structurelles et mécanistes sur la physiologie des bactéries et des archées et discutons des perspectives d'avenir.


Biologie cellulaire des organites procaryotes

De plus en plus de preuves ces dernières années ont remis en cause le dogme selon lequel les procaryotes sont des cellules simples et indéfinies dépourvues d'une architecture subcellulaire organisée. En fait, les protéines autrefois considérées comme des inventions purement eucaryotes, y compris les parents de l'actine et de la tubuline, contrôlent la forme des cellules procaryotes, la ségrégation de l'ADN et la cytokinèse. De même, la compartimentation, communément considérée comme une caractéristique distinctive des cellules eucaryotes, est également répandue dans le monde procaryote sous la forme d'organites liées aux protéines et aux lipides. Dans cet article, nous mettons en évidence certains de ces organites procaryotes et discutons des connaissances actuelles sur leur ultrastructure et les mécanismes moléculaires de leur biogenèse et de leur maintenance.

Les figures

Les magnétosomes peuvent être facilement visualisés…

Les magnétosomes peuvent être facilement visualisés avec diverses formes de microscopie électronique. Le dense aux électrons…

Les membranes photosynthétiques ont été les premières…

Les membranes photosynthétiques ont été les premiers organites bactériens à être imagés avec des électrons…

L'organite en forme de noyau de Gemmata…

L'organite en forme de noyau de Gemmata obscuriglobus est affiché dans ( UNE ). Les…

Chlorosomes de Chlorobium tepidum apparaître…

Chlorosomes de Chlorobium tepidum apparaissent comme des ovales aplatis disposés autour de la périphérie de la cellule…


REMARQUES FINALES

En conclusion, la compartimentation n'est pas une caractéristique limitée au monde eucaryote et de nombreux exemples de systèmes d'organites hautement complexes et dynamiques peuvent être trouvés parmi les procaryotes. La connaissance limitée des mécanismes moléculaires qui contrôlent la biogenèse de ces organites procaryotes ne permet pas une comparaison mécanique et évolutive directe avec leurs homologues eucaryotes bien étudiés. Dans de nombreux cas, les tentatives d'étude des organites procaryotes sont entravées par leur petite taille et le manque d'outils moléculaires et génétiques. Avec l'avènement des systèmes d'imagerie à haute résolution tels que le CET et la disponibilité de nombreuses séquences génomiques, certains des obstacles à l'étude de la biologie des organites procaryotes commencent à s'estomper. Bien que la compréhension moléculaire de la formation des organites chez les procaryotes soit encore à un stade relativement immature, certaines règles générales peuvent être observées dans les récentes découvertes détaillées dans cet article. Premièrement, il est clair que les protéines qui peuvent influencer la formation des organites sont uniques à chacun des systèmes d'organites discutés ici. MamI et MamL ne se trouvent que dans les bactéries magnétotactiques, les protéines présumées de type eucaryote trouvées dans le Planctomycètes sont également uniques à un groupe limité de bactéries et les membranes photosynthétiques sont formées par un mécanisme d'auto-assemblage utilisant les protéines photosynthétiques. Ces résultats peuvent impliquer que parmi les bactéries, les organites liés à la membrane ont évolué plusieurs fois de manière indépendante. Deuxièmement, l'auto-assemblage peut être un mode commun de biogenèse des organites dans les deux organites liés aux lipides tels que les membranes photosynthétiques et les chlorosomes et les compartiments liés aux protéines tels que les carboxysomes. A l'heure actuelle, les restrictions imposées à la cellule par ce mode de formation des organites restent inconnues. Par exemple, les enzymes nouvellement synthétisées peuvent-elles encore cibler les carboxysomes après la fermeture de l'enveloppe ? Il existe également des exceptions claires à cette règle. Dans le cas des magnétosomes, un grand nombre de protéines de magnétosomes peuvent être éliminées et pourtant les étapes initiales de la formation de la membrane peuvent encore se produire. Enfin, les éléments du cytosquelette sont utilisés dans de multiples systèmes divergents comme moyen d'organiser et de diviser les organites. Les magnétosomes des bactéries magnétotactiques et les carboxysomes liés aux protéines nécessitent tous deux des protéines du cytosquelette pour un placement précis dans la cellule, ce qui contribue au bon fonctionnement et à la ségrégation de ces organites pendant la division.

Au-delà de la mise en place de systèmes modèles et d'outils robustes, un changement de perspective peut également être nécessaire pour faire passer la compréhension de ces organites au niveau supérieur. Pendant des décennies, le principal objectif de la recherche dans l'étude des organites procaryotes a été de découvrir la base enzymatique de leur fonction et de tirer parti des produits biochimiques de ces réactions à des fins appliquées. Nous aimerions suggérer qu'un accent particulier sur la biologie cellulaire de ces organites est nécessaire pour aller de l'avant. L'approche devrait être similaire à celle adoptée par les biologistes cellulaires qui étudient la formation des organites chez les eucaryotes dans lesquels les expériences sont axées sur la compréhension des mécanismes qui permettent la flexion de la membrane, le tri des protéines et la division des organites. En définissant la base cellulaire de la formation des organites chez les procaryotes, nous pourrions alors être en mesure d'aborder directement la base évolutive de la compartimentation dans les différents domaines de la vie. De plus, cette piste de recherche éclairera les mécanismes généraux utilisés par les procaryotes pour construire de grands assemblages macromoléculaires et organiser leur espace cytoplasmique. Enfin, la compréhension de la biologie cellulaire des organites procaryotes permettra une approche plus rationnelle de leur réingénierie dans des applications biotechnologiques et biomédicales.


Activité étudiante : Créer de meilleures bactéries

À l'aide de la présentation, guidez les élèves dans la construction d'une cellule bactérienne. Au fur et à mesure que chaque structure est en cours de fabrication, discutez de la façon dont elle modélise la structure dans l'électromicrographie. Discutez également des limites de chaque structure dans le modèle de cellule par rapport à l'électromicrographie.

(Remarque : Il y a des jours où la conférence ne peut être évitée. Pour que mes étudiants restent activement impliqués, je demande à mes étudiants de construire un modèle de la cellule bactérienne décrite. Chaque étudiant doit construire un modèle de cellule bactérienne. Pour les classes nombreuses, prédécouper les plasmides, les ribosomes et les polypeptides est recommandé.)

Voici quelques instructions de base pour la construction du modèle.

  • Les membrane cellulaire est représenté par un sac ziploc de taille snack ou sandwich.
  • Les cytoplasme est l'air dans le sac.
  • Pour faire le ADN, torsadez deux bâtons de chenille blancs ensemble et attachez les extrémités pour former un cercle. Placez l'ADN dans le sac ziploc.
  • Pour faire le plasmides, torsadez deux autres bâtons de chenille blancs ensemble. Coupez les bâtons de chenille torsadés en cinq morceaux de taille égale. Pliez les morceaux coupés en cercles. (Remarque : J'ai des copains d'épaule qui partagent des plasmides. Un modèle obtient trois plasmides et l'autre modèle obtient deux plasmides.)
  • Pour faire le ribosomes, utilisez deux bâtons de chenille rouge et deux bâtons de chenille bleu. Coupez les bâtons de chenille rouge en 4 morceaux de longueur égale. Pliez les extrémités des bâtons de chenille coupés vers le centre pour créer le sous-unité 50S du ribosome. Coupez les bâtons de chenille bleue en 6 morceaux de longueur égale. Pliez les bâtonnets de chenille coupés vers le centre pour créer le sous-unité 30S du ribosome. (Remarque : Comme il y a des centaines de ribosomes dans la cellule, demandez à chaque élève de fabriquer ses propres ribosomes.)
  • Demandez aux élèves de fermer le sac. Ensuite, demandez-leur de pousser doucement leurs doigts dans le sac fermé. Le plastique dans le sac se déformera pour rendre le pili. À l'aide d'une petite paille à lait en plastique, collez-la au sac pour créer un sexe pilus.
  • Insérez le modèle de bactéries dans le sac à cordon en tissu pour créer le paroi cellulaire.
  • Pliez et enroulez l'extrémité du sac à cordon autour du gros morceau de tube en mousse pour créer le flagelles. Collez en place avec du ruban d'emballage transparent.
  • Les capsule n'est pas montré dans ce modèle en raison de sa nature désordonnée.

Une fois le modèle construit, demandez aux élèves de placer tous leurs modèles au même endroit. Étiquetez cet endroit une colonie bactérienne. (Remarque : Si vous avez plus d'une section de biologie, les élèves peuvent continuer à placer leurs modèles au même endroit pour démontrer la croissance de la colonie bactérienne.)

Une fois que les étudiants retournent à leur place, ils doivent résumer la fonction de chacune des structures dans leurs cahiers de laboratoire. Enfin, expliquez les limites de l'utilisation des microscopes électroniques pour visualiser les structures bactériennes.


Voir la vidéo: Le premier TD de biologie cellulaire partie 1: procaryote et eucaryote (Mai 2022).


Commentaires:

  1. Daizilkree

    La réponse parfaite

  2. Avimelech

    Oui, je vous comprends. Il y a aussi quelque chose pour moi, il me semble que c'est une excellente pensée. Je suis d'accord avec toi.

  3. Kagarisar

    Sujet sans match, c'est très intéressant pour moi)))))

  4. Mami

    Oui en effet. Et je suis tombé sur ça. Discutons de cette question. Ici ou en MP.



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