Кишечная полость у простейших
Простейшие – одноклеточные организмы. Безусловно, ни о каких тканях, органах не может идти
и речи – но это совершенно не означает, что у простейших не идут процессы газообмена,
выделения, транспорта питательных веществ – все они идут, но по-особенному.
У простейших одна клетка выполняет все функции целого организма, поэтому клетки имеют сложное
строение. Клетки обладают всеми основными жизненными функциями: раздражимостью, размножением,
обменом веществ.
Строение клетки простейшего
Форма клетки простейших постоянная, окружена пелликулой – наружным, уплотненным слоем цитоплазмы, который поддерживает постоянную
форму. У некоторых простейших (амеба, на рисунке выше) пелликула отсутствует и форма клетки непостоянная, растекающаяся.
Клетка простейших является эукариотической – имеет оформленное ядро, обособленное ядерной
мембраной от цитоплазмы. В цитоплазме многих простейших выделяют эктоплазму (периферический наружный, более плотный слой цитоплазмы)
и эндоплазму (внутренний зернистый слой цитоплазмы, менее плотный, подвижен).
Типичным для эукариотов является набор органоидов в клетке: митохондрии, эндоплазматический ретикулум (сеть), аппарат (комплекс) Гольджи,
запасные питательные вещества (гликоген, жировые включения), рибосомы, лизосомы.
Сократительные вакуоли
Особенностью строения, является наличие в клетке простейших сократительных вакуолей, которые служат для поддержания осмотического давления.
В клетку простейших постоянно поступает избыток воды, и, чтобы клетку не разорвало от повышенного давления, вода постоянно удаляется из клетки.
Таким образом, функцию выделения выполняют сократительные вакуоли.
Работа сократительной вакуоли подчинена определенному механизму. Сначала лучистые канальцы, расположенные вокруг вакуоли, накапливают воду.
При скоплении в них достаточно большого количества воды они изливают ее в центральную полость – сократительную вакуоль. Вакуоль сокращается
и избыток воды удаляется из клетки во внешнюю среду, таким образом, разрыв клетки предотвращается.
Хемотаксис
Поскольку нервная система отсутствует, раздражимость у простейших осуществляется с помощью хемотаксиса. Хемотаксис – движение подвижных организмов под влиянием одностороннего раздражения
химическими веществами. Хемотаксис может быть положительным (движение по направлению к химическому веществу) или отрицательным (движение в обратном направлении,
от химического вещества).
Пищеварительная система также отсутствует, ее функция передана пищеварительным вакуолям. Тип питания – внутриклеточный, осуществляется с помощью
фагоцитоза (от греч. phago – ем) – захват и переваривание твердых пищевых частиц, и пиноцитоза (от греч. pino – пью) – захват и транспортировка жидкости.
На рисунке ниже показаны стадии фагоцитоза. Фагоцитоз был открыт Мечниковым И.И., создателем фагоцитарной теории иммунитета. Отмечу, что адгезия (от лат.
adhaesio – прилипание) – сцепление между клеткой и твердой пищевой частицей (другой клеткой, например бактерией), которую она собирается поглотить.
Дыхание
Очевидно, что органов дыхания у простейших нет. Простейшие дышат всей поверхностью клетки.
Размножение
У простейших возможно бесполое и половое размножение. Бесполое осуществляется с помощью деления (митоз), шизогонией, спорообразованием (мейоз). Половое – с помощью копуляции и конъюгации.
Шизогония (от греч. schizo – разделяю) – множественное бесполое размножение, при котором, вследствие деления без разрыва цитоплазматической мембраны,
клетка становится многоядерной, а затем распадается на множество дочерних клеток (соответственно количеству ядер).
Копуляция (от лат. copulatio – совокупление) – слияние как плазмы, так и ядер обеих копулирующих гаплоидных (n) особей.
Конъюгация (от лат. conjugatio – соединение) –
временное соединение двух особей, которые при этом обмениваются частями своего ядерного аппарата и цитоплазмой. У инфузорий сливаются генеративные
ядра. После конъюгации происходит энергичное деление особей.
Значение простейших
Простейшие являются звеном в цепи питания. Фитопланктон (продуценты) – создатели органических веществ, служащие пищей для многих организмов. Зоопланктон
(консументы) – питаются фитопланктоном и сами служат пищей для других организмов. Часть простейших являются причинами многих паразитарных заболеваний
человека, растений и животных.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Насчитывается около 70 тыс. видоводноклеточных животных (Простейших).
Их тело состоит из одной клетки, которая осуществляет все жизненно важные функции, присущие целостному организму: движение, питание, дыхание, выделение и т.д.
Форма и размер клеток простейших разнообразны. Рассмотреть их можно только с помощью увеличительных приборов. Размеры простейших в среднем 0,1-0,5 мм (бывают особи около 0,01 мм, но встречаются и более крупные организмы размером в несколько миллиметров). Встречаются и колониальные формы простейших. Одни простейшие не имеют постоянной формы тела, у других она относительно постоянна.
Обитают одноклеточные животные преимущественно в жидкой среде — в морской и пресной воде, влажной почве, в других организмах. При неблагоприятных условиях (высыхании водоёмов, повышении и понижении температуры) простейшие могут образовывать плотную защитную оболочку, превращаясь в цисту (рис. А).
Циста
— временная форма существования, приспособленная для переживания неблагоприятных условий.
При наступлении благоприятных условий (рис. Б) животное покидает оболочку цисты и продолжает свою жизнедеятельность.
От внешней среды одноклеточный организм отграничен клеточной мембраной, внутри клетки содержится цитоплазма с одним или несколькими ядрами и органеллы.
Органеллы — постоянные структуры клетки, которые выполняют определенные функции.
Органеллы передвижения простейших представлены ложноножками, жгутиками, ресничками.
Ложноножки (псевдоподии) — непостоянные выросты цитоплазмы, которые не имеют плотной клеточной оболочки.
Псевдоподии образуются за счёт перетекания цитоплазмы внутри клетки и обеспечивают не только передвижение одноклеточного, но и захват пищи.
Реснички и жгутики
обеспечивают более быстрое передвижение, чем псевдоподии.
Характерными для клеток простейших являются пищеварительные и сократительные вакуоли.
Вакуоли — полости в клетках, отграниченные мембраной и заполненные жидкостью с растворёнными в ней веществами.
Сократительные вакуоли есть преимущественно у пресноводных простейших. Они выводят из организма простейшего избыток воды. Концентрация солей в пресной воде значительно ниже, чем в цитоплазме клетки простейшего. Поэтому, по законам физики, вода, окружающая организм простейшего, поступает в клетку. Чтобы избежать разрыва клетки, излишек воды выводится из клетки благодаря сокращениям вакуоли. А вместе с водой также выводятся продукты обмена, вредные для организма.
Пищеварительные вакуоли обеспечивают переваривание пищи, которая поступает в клетку. Непереваренные остатки пищи у одних организмов могут выделяться в любом месте на поверхности клетки, у других они выводятся через специальные органеллы.
Обрати внимание!
Одноклеточные животные питаются готовыми органическими веществами (бактериями, одноклеточными водорослями и другими одноклеточными организмами). Такой тип питания называется гетеротрофный.
Для одноклеточных помимо гетеротрофного типа питания, также присущ миксотрофный тип. Формы с таким типом питания на свету способны к фотосинтезу — созданию органических веществ из неорганических (автотрофный тип питания), а в темноте переходят к гетеротрофному типу питания.
Миксотрофный тип питания — смешанный тип питания, при котором организм одновременно способен питаться как авто-, так и гетеротрофно.
Простейшим свойственна раздражимость. Реакции простейших проявляются в виде движения по направлению к источнику раздражения, либо в противоположную сторону. Такие реакции называют таксисами.
Раздражимость — способность определённым образом реагировать на изменения окружающей среды.
Таксисы — двигательные реакции в ответ на стимул (раздражитель), по направлению к нему, либо от него.
Таксис в противоположную сторону от раздражителя (например, от кристаллика поваренной соли) — отрицательный (слева); по направлению к раздражителю (например, к группе бактерий, которыми питаются одноклеточные) — положительный (справа).
Размножение простейших преимущественно бесполое. Сначала надвое делится ядро, затем – цитоплазма. К бесполому типу размножения относится деление клетки на две или больше клеток (множественное деление или шизогония).
У некоторых простейших есть половое размножение.
Процесс деления клетки надвое
Множественное деление клетки
Деление бывает поперечным (например, у инфузории-туфельки) и продольным (например, у эвглены зелёной).
Корненожки — одноклеточные организмы, передвигающиеся при помощи ложноножек (псевдоподий). В основном, корненожки живут в одной среде. Питаются водорослями, бактериями и другими простейшими. Размножаются в основном бесполым путём.
Амёба протей
обитает в пресных водоемах. Амёба не имеет постоянной формы тела, её клетка образует выросты — псевдоподии за счёт перемещения цитоплазмы. Цитоплазма состоит из 2 слоёв: наружного (эктоплазмы) и внутреннего (эндоплазмы). Клетка имеет одно ядро, пищеварительные вакуоли, сократительную вакуоль и другие органеллы. Размножается амёба делением надвое (см. предыдущий раздел).
Питается амёба путём фагоцитоза.
Фагоцитоз — процесс, в ходе которого псевдоподии клетки обволакивают твёрдую пищевую частицу, после чего происходит её поглощение и переваривание с использованием пищеварительной вакуоли.
1 — ядро одноклеточного организма
2 — вакуоль
3 — бактерия
4 — поглощенная бактерия
Дизентерийная амёба
паразитирует в кишечнике человека и вызывает заболевание — амёбную дизентерию. Заболевание возникает редко. В основном, амёба живет в кишечнике и питается там бактериями. Но иногда она травмирует стенку кишки, образуя язвы, проникает в кровь и начинает питаться клетками крови, вызывая дизентерию. На определённом этапе паразитирования она попадает в прямую кишку, где образует цисту (инцистируется) и выходит в окружающую среду вместе с калом. Распространяется мухами и может попадать на пищевые продукты.
1 — форма в кишечнике
2 — инцистированная
Фораминиферы (раковинные амёбы)
живут исключительно в солёной воде. Они концентрируют в своем теле кальций, из которого формируют раковинки.
Раковинка выполняет защитную функцию, её стенки пронизаны мельчайшими порами, через которые наружу выходят псевдоподии. Внутри раковинок находятся цитоплазматические органеллы и одно ядро. При размножении у фораминифер чередуется половое и бесполое поколения. Взрослая фораминифера представляет собой бесполое поколение. Она дает половое поколение, которое дает жизнь бесполому поколению. Древние фораминиферы принимали участие в образовании меловых гор.
Радиолярии (или Лучевики) и Солнечники — одноклеточные, реже колониальные, простейшие, имеющие минеральный склелет (в состав которого входит кремний), который выполняет защитную функцию. Скелет имеет поры, через которые выходят псевдоподии в виде тонких нитей. Все они — планктонные организмы.
Планктонные организмы — организмы, свободно дрейфующие в толще воды ближе к её поверхности.
Радиолярия
Солнечник
Паразитические простейшие — это одноклеточные животные, которые живут за счёт других организмов, называемых хозяевами.
Споровики — одноклеточные организмы, ведущие исключительно паразитический образ жизни. Их около 4 тыс. видов. Они паразитируют в организмах червей, насекомых, зверей и человека.
Из-за паразитического образа жизни споровики отличаются от других простейших:
- У взрослых споровиков нет органоидов движения.
- Пищеварительных и сократительных вакуолей нет, так как питание осуществляется всей поверхностью клетки.
- Размножение у большинства споровиков бесполое. Клетка паразита распадается на множество дочерних клеток — самостоятельных организмов.
В организме человека может паразитировать около 30 видов простейших. Наиболее опасным для человека является малярийный плазмодий — возбудитель малярии.
Обрати внимание!
Жизненный цикл малярийного плазмодия сложен и протекает со сменой хозяев: малярийный комар (рода Анофелес) — основной хозяин; человек — промежуточный хозяин.
Основной хозяин — организм, внутри которого паразит размножается половым путём.
Промежуточный хозяин — организм, внутри которого паразит размножается бесполым путём. Таких хозяев может быть несколько у одного паразита.
Бесполое размножение: при укусе самкой комара паразиты со слюной комара попадают в кровь человека и проникают в клетки печени. Здесь они делятся и в результате образуют формы, способные поселяться в эритроцитах (красных клетках крови). В эритроцитах плазмодий активно размножается и в результате их становится настолько много, что клетка крови лопается. Паразиты попадают в кровь и поражают её новые клетки. Во время разрыва кровяных клеток у человека возникают приступы лихорадки (высокой температуры тела).
Половое размножения: во время сосания крови больного человека самкой комара плазмодий попадает в пищеварительный тракт комара. Там происходит половое размножение, в результате которого формируются особи следующего (бесполого) поколения. Во время укуса они попадают в кровь человека и цикл повторяется.
Жгутиконосцы — одноклеточные организмы, органоидами движения которых служат длинные выросты, называемые жгутиками. Число жгутиков у разных видов разное — от одного до нескольких сотен. Большинство жгутиковых имеют постоянную форму тела, поскольку оно покрыто тонкой и эластичной оболочкой — пелликулой.
Пелликула — наружный плотный слой цитоплазмы, обеспечивающий сохранение постоянной формы клетки.
Эвглена зелёная распространена в пресноводных водоёмах. В передней части её клетки имеется один жгутик, а около жгутика, расположены: сократительная вакуоль, которая выводит излишек воды из организма, и ярко-красный светочувствительный глазок — стигма, который воспринимает изменения освещённости.
Стигма — светочувствительный глазок, способный к определению источника света.
Ближе к задней части клетки располагается ядро.
В цитоплазме эвглены содержатся хлоропласты, заполненные хлорофиллом. Это обеспечивает её способность к фотосинтезу.
Эвглена способна изменять свой характер питания в зависимости от условий окружающей среды. На свету она питается автотрофно, а в темноте — гетеротрофно (поедает частицы органических веществ, мелких животных, одноклеточные водоросли). Такой тип питания называется миксотрофный (смешанный) .
Через сократительную вакуоль вредные вещества (продукты распада) и избыток воды выводятся наружу.
Эвглена дышит кислородом, растворённым в воде. Газообмен происходит, как и у амёбы, через всю поверхность тела.
Размножается эвглена зелёная продольным делением надвое:
К жгутиконосцам относят более 7000 видов. По характеру питания и обмена веществ их делят на растительных и животных.
К животным жгутиконосцам относится бодо, обитающий в тех же водоёмах, что и растительный жгутиконосец эвглена зелёная.
Строение жгутиконосца бодо
1 — клеточный рот; 2 — жгутики; 3 — мембрана; 4 — цитоплазма; 5 — ядро; 6 — митохондрия; 7 — пищеварительная вакуоль.
Бодо движется в воде при помощи двух жгутиков, расположенных на переднем конце тела. Это животное не имеет хлорофилла, поэтому ему свойственно только гетеротрофное питание. Пищей ему служат бактерии, одноклеточные водоросли и микроскопические животные, которых бодо при помощи жгутиков подгоняет ко рту и заглатывает.
Колониальные жгутиконосцы
Тела колониальных жгутиконосцев состоят из многих клеток.
Вольвокс представляет собой крупную шарообразную колонию диаметром около 8 мм, на поверхности которой в один слой располагаются клетки, соединённые цитоплазматическими «мостиками», а внутренняя полость шара занята жидкой слизью. Клетки имеют жгутики, обращенные наружу.
При бесполом размножении у колониальных жгутиковых образуются дочерние колонии.
Первые колонии возникают вследствие того, что после деления клетки не расходятся, а остаются вместе.
При половом размножении вольвокса мужские половые клетки образуют 5-10 клеток, женские — 25-30. Таким образом, в колонии вольвокса существуют различные типы клеток, что характерно для многоклеточных животных.
Вольвокс может служить моделью, показывающей, как из одноклеточных организмов могли произойти многоклеточные.
К животным жгутиконосцем относят многих возбудителей заболеваний человека.
Трипаносома — возбудитель сонной болезни, паразитирует в крови человека.
На переднем конце клетки начинается жгутик, который продолжается вдоль всей клетки, соединяясь с ней тонкой волнообразной перепонкой.
Переносчик трипаносом
— муха це-це. Заболевание распространено в Африке. При укусе больного человека, в кишечник мухи попадают трипаносомы и начинают там размножаться. После этого они попадают в слюнные железы насекомого. Если такое насекомое кусает здорового человека, то трипаносомы попадают в его кровеносную систему и вызывают сонную болезнь. Сонная болезнь характеризуется нервными и психическими расстройствами, сонливостью и истощением организма. Это приводит к смерти человека.
Жизненный цикл трипаносом
Лейшмании — жгутиковые простейшие, паразиты человека, вызывающие заболевание — лейшманиоз.
Заболевание распространяется москитами.
При укусе больного человека, в пищеварительную систему самки москита попадают лейшмании, которые начинают там размножаться. После этого они попадают в слюнные железы москита. При укусе здорового человека, лейшмании попадают в его рану. Заболевание проявляется возникновением язв на коже, иногда поражением внутренних органов.
Жизненный цикл лейшманий
В теле москита лейшмании имеют длинный жгутик, веретеноподобную форму.
А в теле человека и них короткий жгутик, круглая форма, они неподвижны.
Лямблии — жгутиковые простейшие, паразитирующие в кишечнике человека.
Строение лямблии
Лямблии попадают в организм человека с употреблением зараженной воды и пищи. В кишечнике человека питаются переваренной пищей. В окружающую среду попадают с фекалиями. Находясь в теле человека, лямблии вырабатывают токсины, которые нарушают работу внутренних органов.
Трихомонады — жгутиковые простейшие, паразитирующие в кишечнике человека. Вызывают кишечный трихомониаз. Питаются трихомонады бактериями, живущими в кишечнике человека и вызывают диарею. Заражение происходит путём употребления заражённых трихомонадами пищи и воды.
Трихомонады
Представители Типа Инфузории или Ресничные — наиболее высокоорганизованные простейшие животные.
Характерные особенности инфузорий:
- На поверхности тела у них имеются реснички (органы передвижения), которые находятся в постоянном движении, что обеспечивает быстрое перемещение инфузорий.
- В клетке инфузорий два ядра, разных по размеру и функциям. Большое (вегетативное) ядро — макронуклеус — отвечает за питание, дыхание, движение, обмен веществ; малое (генеративное) ядро — микронуклеус — участвует в половом процессе.
В тех же водоёмах, где живут амёба протей и эвглена зелёная, встречается и это одноклеточное животное длиной 0,5 мм с формой тела, напоминающую туфельку — инфузория туфелька.
Строение инфузории туфельки
Инфузории-туфельки быстро плавают тупым концом вперёд, передвигаясь при помощи ресничек.
На теле инфузории имеется углубление — клеточный рот, который переходит в клеточную глотку. Около рта располагаются более крупные реснички. Они загоняют в глотку вместе с потоком воды бактерий — основную пищу туфельки. На дне глотки формируется пищеварительная вакуоль, в которую попадает пища. Пищеварительные вакуоли перемещаются в теле инфузории током цитоплазмы. В пищеварительной вакуоли происходит переваривание пищи, переваренные продукты поступают в цитоплазму и используются для жизнедеятельности инфузории.
Оставшиеся в пищеварительной вакуоли непереваренные остатки выбрасываются наружу через особую структуру в заднем конце тела — порошицу.
В организме инфузории-туфельки находятся две сократительные вакуоли, которые располагаются у переднего и заднего концов тела.
Обрати внимание!
Сократительные вакуоли выводят наружу излишек воды.
Каждая вакуоль состоит из центрального резервуара и 5-7 направленных к этим резервуарам каналов. Весь цикл сокращения этих вакуолей проходит один раз за 10-20 секунд: сначала заполняются жидкостью каналы, потом она попадает в центральный резервуар, а затем жидкость изгоняется наружу.
Как и у других свободноживущих одноклеточных животных, у инфузорий дыхание происходит через покровы тела.
Инфузории могут размножаться как половым, так и бесполым путями.
Бесполое размножение
Инфузории-туфельки обычно размножаются бесполым путём — делением надвое. Однако, в отличие от жгутиковых, инфузории делятся поперек тела: посреди тела инфузории образуется перетяжка и, таким образом, из одной клетки образуется две.
Инфузории-туфельки делятся один-два раза в сутки.
Ядра делятся на две части, и в каждой новой инфузории оказывается по одному большому и по одному малому ядру. Каждая из двух дочерних инфузорий получает часть органоидов, а другие образуются заново.
Половой процесс инфузории туфельки называется конъюгацией. Он происходит в несколько стадий:
Конъюгация — половой процесс одноклеточных животных, при котором те обмениваются своим наследственным материалом.
Этапы конъюгации инфузорий
1. Сближение двух инфузорий (МИ — микронуклеус; МА — макронуклеус) и образование между ними цитоплазматического мостика.
2. Первое деление микронуклеуса (как результат, образование двух ядер).
3. Второе деление микронуклеуса (как результат, образование четырех ядер).
4. Трое из четырёх образовавшихся микронуклеусов погибают. Также погибает макронуклеус.
5. Третье деление микронуклеуса (как результат, образование двух ядер).
6. Обмен ядрами (одно из двух образовавшихся ядер переходит к клетку другой инфузории).
7. Слияние двух новых микронуклеусов в одно ядро.
8. Деление ядра надвое.
9. Из двух имеющихся ядер, одно становится макронуклеусом, другое — микронуклеусом.
Биологическое значение конъюгации состоит в обновлении генетического материала и возможном появлении новых признаков.
Источник