На что делятся простейшие
01. ТИП ПРОСТЕЙШИЕ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОСТЕЙШИХ.
2. Клетка покрыта оболочкой, внутри располагается цитоплазма, которая содержит постоянные и временные органоиды.
3. Имеют одно или несколько ядер.
4. Имеют различные органы передвижения: псевдоподии, жгутики, реснички и др.
5. Многие имеют минеральный скелет.
6. При неблагоприятных условиях многие образуют цисту.
РАЗМЕР: большинство простейших имеют микроскопические размеры. Наиболее мелкие (паразитические простейшие в эритроцитах крови человека и млекопитающих ― лейшмании и пироплазмы) не превышают в поперечнике 2―4 мкм. Обычные размеры от 50 до 150 мкм, но встречаются и «гиганты». Так инфузория бурсария достигает в длину 1,5 мм, а грегарина пороспора (паразит кишечника жуков) ― 1 см. У некоторых фораминифер диаметр раковин достигает 5―6 см.
ФОРМА ТЕЛА:
Весьма разнообразная, вследствие широкого распространения и жизни в разных экологических условиях.
У хороших пловцов тело удлиненное, веретеновидное, обтекаемое.
У «парящих» в толще воды ― с причудливыми выростами, увеличивающими поверхность тела (а также жировые капли и газовые пузырьки в цитоплазме)
Обитающие, на дне отличаются массивностью, у многих тело заключено в раковину
У паразитов свои особенности: у трипаносом обитающих в крови вдоль тела ундулирующая мембрана (парус), способствующий плаванию в вязкой плазме крови; Кишечные лямблии имеют тело уплощенное, с присасывательной площадкой на нижней стороне. Грегарины вообще имеют крючья для закрепления в кишечнике, тело их вытянуто и расчленено на 2―3 сегмента, напоминают миниатюрных ленточных червей.
КЛАССИФИКАЦИЯ:
Класс Саркодовые или корненожки
Тип Ресничные или инфузории
Значение простейших в природе и жизни человека.
1. Свободноживущие простейшие являются важным звеном цепей питания водных сообществ.
2. Многие свободноживущие простейшие выполняют санитарную функцию в водоемах.
4. Раковинные амебы и фораминиферы ― отложение известняка, который используют в строительстве.
5. Лучевики и радиолярии участвовали в образовании отложений кремнезема, который используют для шлифовки и полировки металла, изготовления наждачной бумаги.
6. Некоторые инфузории обитают в кишечнике других животных, например, жвачных, где способствуют перевариванию клетчатки.
7. Возбудители заболеваний человека и животных: лямблии, дизентерийные амебы, малярийный плазмодий, трипаносома и другие.
Родственные взаимоотношения простейших.
Наличие сходства указывает на общее происхождение. Наиболее древними считают жгутиковых, так как имеют черты сходства с растениями.
Древние жгутиковые жили на Земле 1,5 млрд. лет назад, имели и жгутики и ложноножки.
Класс Саркодовые или Корненожки (11 тыс. видов).
Обыкновенная амеба.
Особенности строения и жизнедеятельность амебы обыкновенной.
Простейшие: общая характеристика
Простейшие, или гетеротрофные протисты (устар. Protozoa) — полифилетическая (произошедшая от разных предков) группа одноклеточных или колониальных эукариот, одно из трёх подцарств протистов, характеризующееся гетеротрофным способом питания. Хотя простейшие — это протисты, однако не все протисты — простейшие. Ранее их рассматривали как подцарство животных и их изучением занималась наука протозоология. Теперь вместе с одноклеточными водорослями и грибоподобными организмами их относят к царству или просто сборной группе протисты.
Но среди них есть организмы, похожие на вероятных предков многоклеточных животных и ближайшие их родственники — представители класса воротничковых жгутиконосцев. Во всяком случае, строение их клеток удивительно похоже на строение воротничковых клеток губок. Они же, вероятно, были предками и настоящих грибов. Мы рассмотрим эту группу организмов и потому, что на их примере хорошо видны эволюционные изменения организации тел, продолжающихся и у животных.
Форма тела и размеры простейших
Тело простейших состоит из одной клетки, выполняющей все функции целого организма (тогда их клеточный уровень совпадает с организменным) или из колонии однотипных клеток, каждая из которых может какое-то время жить самостоятельно. Им присущи все свойства живого. А отдельные функции в их организме выполняют не органы и ткани, как у многоклеточных, а органоиды клетки. Потому клетка простейших устроена сложнее, чем у других эукариот.
Большинство гетеротрофных протистов имеют микроскопические размеры. Впервые их увидел Антони ван Левенгук в 1675 году в улучшенный им микроскоп. Но то, что их тело состоит из одной клетки, было выяснено только спустя 200 лет после этого.
Форма тела активно передвигающихся простейших очень разнообразна. Она может быть почти шаровидной, удлинённой или грушевидной. У протистов, ведущих сидячий образ жизни (кругоресничные инфузории, воротничковые жгутиконосцы, жгутиковые, пединеллиды) проявляют элементы радиальной симметрии.
Средние размеры простейших — 20-50 мкм, они хорошо видны в световой микроскоп, самые маленькие из них не превышают 1-2 мкм (токсоплазма гондии (Toxoplasma gondii) и пироплазмиды — паразитируют в клетках крови млекопитающих).
Невооружённым глазом можно увидеть некоторых инфузорий, клетки которых достигают 3 мм, паразитических грегарин (до 1 см), раковинных морских корненожек фораминифер (5-6 см в диаметре). В прошлом жили фораминиферы, превышающие самых крупных инфузорий в сотни и тысячи раз.
Toxoplasma gondii. Автор: Грэхем Кольм, CC BY-SA 3.0
Распространение и значение
Насчитывают более 40 тыс. видов гетеротрофных протистов. Они живут везде, где есть вода: в пресных и солёных водоёмах, в каплях на моховых подушках, в росе на листьях растений, на коре деревьев, во влажной почве, в горячих источниках, на снегу и т. д. Жители водоёмов входят в состав планктона и бентоса. Многочисленные планктонные простейшие служат одним из важнейших звеньев цепи водных экосистем. Остатки древних скелетных протистов на дне океанов образовали известковые отложения. Их скелетами образованы и горы, такие как Альпы, Гималаи и др.
Простейшие важны для оценки степени органического загрязнения воды, в очищении водоёмов и биологической очистке сточных вод.
Около 3,5 тыс. видов представителей рассматриваемой нами группы организмов являются паразитами всех других эукариот. Плазмодии, дизентерийные амёбы, трипаносомы, лейшмании и другие паразиты являются возбудителями опасных заболеваний, таких как дизентерия, сонная болезнь, малярия, лейшманиозы и др. Известны и случаи сверхпаразитизма — паразиты внутри других паразитов.
Встречаются и симбионты многоклеточных животных. Например, простейшие, обитающие в пищеварительном тракте растительноядных животных, помогают им усваивать энергию, содержащуюся в плохо перевариваемой животным организмом целлюлозе, и синтезируют незаменимые аминокислоты. Жгутиконосцы — симбионты термитов, инфузории — жвачных.
Строение простейших
Клетки простейших имеют все органоиды общего назначения, характерные для эукариотической клетки: одно или несколько ядер, митохондрии, рибосомы, комплекс Гольджи, эндоплазматическую сеть, лизосомы и др. Наряду с этим у них есть специальные органоиды, выполняющие защитную, опорную, выделительную, пищеварительную, двигательную и др. функции. Сократительные и пищеварительные вакуоли, жгутики, реснички, ложноножки, стрекательные органеллы (экструсомы) и др.
Поверхностные структуры простейших
Снаружи простейшие покрыты цитоплазматической мембраной (плазмалеммой) типичного строения, на наружной поверхности которой находится гликокаликс — комплекс животной клетки, выполняющий рецепторные функции. У растительных жгутиконосцев, имеющих и признаки животных (эвглена зелёная) гликокаликс отсутствует, а снаружи мембраны формируется клеточная стенка из целлюлозы или других полисахаридов, характерная для растительной клетки.
Кроме плазмалеммы у многих простейших появляются дополнительные усложнения покровов, которые предназначены для: усиления их защитных функций или выполнения функций движения, размножения, поддержания формы клетки (цитоскелетная функция), дыхания, питания и даже энергетического обмена. При их огромном разнообразии морфологические особенности этих структур можно разделить на 2 группы, появившиеся за счёт:
Иногда наблюдается сочетание этих типов изменений.
Изменение покровов за счёт надмембранных слоёв
Самое простое усиление покровов этого типа связано с изменением гликокаликса. У амёб он может достигать значительной толщины и на его основе формируются дискретные структуры: гликостили, тегументы, кутикулы. Часто на поверхности плазмалеммы встречаются чешуйки, реже — волоски, или соматонемы.
Изменение покровов за счёт субмембранных слоёв цитоплазмы
Почти у всех простейших, как и у протистов вообще, имеется примембранный слой микрофиламентов. Лучше всего он развит у амёбоидных организмов. В него входят миозиновые и актиновые филаменты, помогающие клеткам менять форму и активно передвигаться.
Пелликула инфузорий
Скелеты простейших
Если пелликула и оболочка отсутствуют, тогда у простейших форма тела непостоянна, и они перетекают как капли воды неправильной формы. У амёб выросты цитоплазмы образуют ложноножки (временные выросты), помогающие им передвигаться. Многие простейшие способны формировать наружный или внутренний скелет. Функцию наружного скелета выполняют раковины (у раковинных амёб) или панцири. Они могут состоять как из органического вещества (псевдохитина), так и из неорганического (углекислый кальций, сернокислый стронций, диоксид кремния).
Лучевики и солнечники формируют внутренний органический или минеральный скелет. Нерастворимый в морской воде скелет был преимущественно у ископаемых форм. Примерно 40 тыс. видов фораминифер (80%) являются ископаемыми.
Цитоплазма
Экструсомы — это мембранные органеллы, стрекательные структуры, которые в зрелом возрасте контактируют с плазмалеммой. Они выбрасывают своё содержимое в ответ на различные внешние раздражения. Существует несколько типов экструсом. Вот некоторые из них:
Все остальные органоиды клетки и ядро находятся в эндоплазме. Структуры, свойственные эукариотической клетке: ЭПС, аппарат Гольджи, митохондрии, пероксисомы, гидрогеносомы, пластиды (у миксотрофов), лизосомы, пищеварительные вакуоли.
Гидрогеносомы — органоиды клеточного дыхания анаробов (организмов с бескислородным дыханием), каковыми являются паразитические простейшие.
Есть у них и элементы цитоскелета — микротрубочки, микрофиламенты, отвечающие за подвижность и сокращение клеток и разнообразные клеточные включения. Цитоскелет связывает в единую систему все части клетки: поверхностные структуры, ядро и органеллы цитоплазмы. Некоторые протисты обладают специфическими только для них органеллами, например, кинетопластом, пузулой.
Митохондрии есть в клетках большинства протистов, но их строение более разнообразно, чем в клетках животных. Кристы их митохондрий по форме очень разные, а мы помним, что это один из основных таксономических признаков и у животных они пластинчатые. Всё разнообразие форм крист у протистов описывают тремя группами: трубчатые, пластинчатые и пузырьковидные. В клетках некоторых простейших только одна, но очень разветвлённая митохондрия.
Ядерный аппарат
Как и у всех эукариот, у простейших хроматин обособлен от цитоплазмы двумя оболочками. У них чаще встречается одно ядро, реже — два или много. Относительно крупные клетки с большим количеством однотипных ядер называются плазмодиями.
Ядра отличаются плоидностью: могут быть диплоидными, как у амёбы обыкновенной или гаплоидны, например, у эвглены зелёной. В клетках крупных простейших может содержаться несколько ядер одинаковой плоидности.
У некоторых (у фораминифер и инфузорий) ядра различаются жизненными функциями и плоидностью (ядерный дуализм):
Ядра простейших делятся митозом, амитозом и мейозом.
Амитоз — деление ядра простой перешнуровкой надвое без участия митотического аппарата и без видимой реорганизации хроматина. Он известен у немногих простейших — у некоторых воротничковых жгутиконосцев и эвгленид. Ядро делится на неравные части и кариогенез приводит к возникновению нежизнеспособных особей.
Структуры и способы движения простейших
Различают 5 основных форм движения простейших:
Есть среди простейших и неподвижные виды — внутриклеточные паразиты.
Образование псевдоподий не всегда обуславливает движение, а может быть связано с фагоцитарной активностью. По форме псевдоподии делятся на:
Солнечники для передвижения используют механизм сборки и разборки микротрубочек. В результате чего одни аксоподии удлиняются, другие укорачиваются. При амёбоидном движении клетки могут вообще не образовывать ни одной псевдоподии. Двигаются они по субстрату, вероятнее всего, при помощи сокращения субмембранного корсета из микрофиламентов.
Метаболизирующий тип движения характерен для эвгленовых безжгутиковых. Он осуществляется путём скольжения белковых полос кутикулы относительно друг друга. Такое движение похоже на волнообразные изгибы клетки.
Скользящее движение характерно для грегарин. Происходит за счёт волнообразной моторики их складок
В состав жгутикового аппарата входят:
Активная часть жгутика (ундулиподия) кроме мембраны часто снабжена другими покровными структурами: чешуйками или мастигонемами.
Переходная зона — часть аксонемы, расположенная на выходе жгутика из клетки. В большинстве из них есть поперечная пластинка, а также другие структуры, служащие для укрепления жгутика. Последние очень разнообразны и служат для систематики крупных таксонов протистов.
Жгутики крепятся в цитоплазме при помощи кинетосомы — базального тельца, сходного с ультраструктурой центриоли. Они представляют собой полый цилиндр, состоящий из 9 триплетов микротрубочек, соединённых мостиками. Даже у одножгутиковых клеток имеется по 2 кинетосомы, одна из которых без жгутика.
Корешковая система кинетосом по своей природе подразделяется на фибриллярные и микротрубочковые. Одни из них способны сокращаться, другие нет. Наиболее развита корешковая система у инфузорий и крупных жгутиконосцев.
Жгутики вращаются как пропеллер, а изгибание отдельной реснички похоже на работу весла. Работа одиночных или собранных в группы жгутиков, синхронное биение многих тысяч ресничек обеспечивают ток воды, при помощи которого простейшие передвигаются, подгоняют к себе пищевые частички или закрепляются в почве (тогда жгутик трансформируется в ножку или стебелёк). У большинства простейших от 1 до 8 жгутиков на клетку. Есть немногочисленные организмы-клетки с большим количеством жгутиков.
Питание простейших
По типу питания, рассматриваемые нами простейшие делятся на гетеротрофов (хищники, сапрофиты, паразиты) и миксотрофов, совмещающих фотоавтотрофное и гетеротрофное питание. Гетеротрофное питание осуществляется поглощением растворённых органических веществ мембранным транспортом и пиноцитозом, твёрдые же частицы они захватывают фагоцитарно (голозойно).
В результате процессов эндоцитоза — пиноцитоза и фагоцитоза образуются пищеварительные вакуоли. При фагоцитозе клетка захватывает крупные твёрдые частицы (бактерий, одноклеточные водоросли, детрит и др.).
Разновидностью фагоцитоза является мизоцитоз — высасывание жертвы. Он характерен для сосущих инфузорий и многих хищных жгутиколносцев.
Захват пищи может происходить или в любом месте цитоплазматической мембраны (амёбы) клетки или в специализированных участках со сложно устроенными аппаратами ( цитостом ). В образовавшихся вакуолях под действием ферментов из лизосом происходит переваривание пищи, которая в растворённом виде поступает в цитоплазму.
Непереваренные частицы выводятся из клетки путём экзоцитоза или при помощи аппаратов дефекации (порошица у инфузории). У сапрофитов пищеварительные вакуоли не образуются, их клетки поглощают растворённые органические вещества всей своей поверхностью — осмотрофный способ питания, или мембранный транспорт.
К миксотрофам (автогетеротрофам) относятся, например, эвглены. Они на свету питаются как растения, а в тени как животные. Именно их раньше считали переходным звеном между растительным и животным организмами. Благодаря им и им подобным различить растительных и животных протистов трудно, тем более что некоторые эвглены навсегда могут утрачивать хлоропласты.
Осморегуляция и выделение
Пресноводным простейшим постоянно приходится бороться с избытком воды, поступающей в их клетку путём осмоса. Ведь разница в солёности между внутренней средой клетки и пресной водой очень большая. В этой борьбе им помогают специальные мембранные структуры — сократительные вакуоли, количество которых у разных видов варьирует от 1 до 20. Они заполняются жидкостью, удаляемой через поры в мембране. Так простейшие регулируют осмотическое давление в клетке.
Сократительные вакуоли есть и у морских простейших, так как они выполняют и другие функции. Выделение продуктов метаболизма у большей части гетеротрофных протистов осуществляется через мембрану или при помощи сократительной вакуоли (при её наличии).
Дыхание
Дышат простейшие всей поверхностью клетки. Газы проходят сквозь мембрану путём диффузии. Дыхание простейших бывает анаэробным (бескислородным) или аэробным (требующим кислородной среды). Для облигатных анаэробов кислород вреден, и в богатой им среде они гибнут.
Некоторые облигатные анаэробные простейшие в бедных кислородом водных местообитаниях дышат с помощью симбиотических бактерий.
Раздражимость
Образование цист
Образование цист при наступлении неблагоприятных условий ( инцистирование ) — характерная особенность простейших, хотя не только их. В ходе инцистирования содержимое клетки сближается, клетка округляется и покрывается защитной оболочкой. Она становится неподвижной и способной долгое время сохранять жизнеспособность. В таком виде она может и пассивно расселяться при помощи воды, живых организмов, ветра.
Происходит замедление обмена веществ и как у животных в спячке экономятся питательные вещества. При наступлении благоприятных условий организм выходит из цисты и продолжает жить.
Размножение
Простейшие размножаются бесполым путём ( агамогония ) и при помощи процесса, в той или иной степени связанного с половым ( гомогония ). Половой процесс есть не у всех из них, он не известен у большинства амёб. Бесполое размножение происходит путём деления материнской клетки на две или более дочерних. Такому делению предшествует митотическое деление ядер.
Обратите внимание, что как у соматических, так и у половых клеток простейших наблюдаются генетические взаимодействия (конъюгация, копуляция, связанные со слиянием клеток и их ядер), но они не связаны с размножением, так как увеличения числа особей в результате не происходит.
Примеры бесполого размножения простейших:
Агамное размножение не всегда приводит к полному разделению появившихся клеток. Иногда они соединяются мостиками или слизистой оболочкой и формируют колонию.
Половой процесс у них бывает двух типов:
Интересно, что у простейших кроме обычного двухфазного мейоза, существует одноступенчатый мейоз. При нём отсутствует кроссинговер. Такой тип редукционного деления ядра встречается только у паразитов древоядных тараканов.
Жизненный цикл
Большая часть простейших характеризуется сложным жизненным циклом. В нём происходит чередование половой и бесполой стадий. Особенности этих стадий у разных видов простейших сильно различается. Но в общих чертах их можно разделить на две группы:
У многих, особенно паразитических, протистов в ходе жизненного цикла происходит сложная смена стадий, различающихся не только числом хромосом в ядре, но и формой, и строением клетки. Таких стадий может быть довольно много, и каждая из них предназначена для выполнения определенных функций — обитания вне и внутри клетки организма-хозяина, в одном или другом хозяине, для многократного деления или для расселения.
У возбудителя тропической малярии Plasmodium falciparum жизненный цикл, кроме чередования поколений, включает смену хозяев — человека и комара из рода Anopheles.
Группы простейших
Раньше простейших обычно классифицировали по способам передвижения, хотя данная характеристика не отражает реального родства и ныне считается устаревшей:
Как рассмотреть простейших?
(Материалы из журнала «Биология», из статьи К.А. Микрюкова https://bio.1sept.ru/article.php?ID=200200604)
Разнообразные протисты — инфузории, амебы, солнечники — присутствуют в любом водоеме, в любой луже. Даже в обычном комнатном аквариуме или горшке с комнатным растением можно обнаружить подчас совершенно фантастических созданий. Однако невооруженным глазом их не увидишь. Нужен микроскоп или бинокулярная лупа с увеличением в 20–100 раз. Еще нам потребуется несколько чашек Петри или предметных стекол, обычные пипетки и иглы.
В естественных водоемах пробы для изучения простейших лучше собирать газовым сачком, проводя им по зарослям водных растений и придонному слою воды. Если у вас нет сачка, в пруду можно зачерпнуть кусочек грунта, придонной взвеси, тины, бахрому с листьев водных растений или коряг. Весь собранный материал немедленно помещают в небольшую банку с водой.
Если в вашем распоряжении имеется оптический прибор с увеличением в 20–50 раз, тщательно перемешайте собранный материал и перелейте его в чашку Петри так, чтобы толщина слоя воды не превышала 0,5 см. При работе с микроскопом с большим увеличением на дно чашки переносится только капля воды с материалом. Можно поместить каплю и на предметное стекло, а чтобы она не высохла сразу, закрыть ее покровным стеклом. Для того чтобы оно своей тяжестью не раздавило всю живность, по четырем краям покровного стекла нужно сделать небольшие «ножки» из пластилина. Предметное стекло с лункой — ещё лучший выбор.
Отбирая пробу, не жадничайте: рассматривать ее надо в проходящем освещении, т.е. когда свет от зеркала попадает в объектив микроскопа через образец, и если непрозрачные частицы будут лежать на стекле сплошным слоем, вы просто ничего не увидите. При небольшом увеличении можно рассматривать относительно толстую каплю и «путешествовать» не только в стороны, но и вглубь этого маленького мира, поднимая или опуская объектив. Будьте готовы к тому, что увидите не только простейших, но и водоросли и рачков.
Вам будет интересно
Термин «Океания» был придуман датско-французским географом и историком Конрадом Мальте-Бруном ещё в 1812 году. Он…
Сегодня отдел Цветковые, Покрытосеменные, или Магнолиевые (Magnoliophyta, или Angiospermae) содержит огромное количество видов (257 000),…
Водоросли — это сборная группа бессосудистых, преимущественно фотосинтезирующих эукариотических и прокариотических организмов из разных таксономических…
Гидросфера (от др.-греч. гидро «вода» и сфера «шар») – это одна из условных оболочек Земли…