Инфузории (ресничные)
Инфузории (ресничные) — наиболее сложноорганизованный, развитый тип простейших. Среди инфузорий можно встретить как свободноживущие (в морских и пресных водах), прикрепленные формы, так и паразитические — балантидий. Представители свободноживущих форм: инфузория-туфелька, инфузория-трубач.
Инфузория-туфелька
Инфузория-туфелька — вид инфузорий, который получил свое названия благодаря форме тела (клетки) в виде туфельки. Это связано с наличием у клетки плотной наружной оболочки — пелликулы. Излюбленное место обитания — пресные водоемы со стоячей водой, ее легко можно обнаружить и в обычном аквариуме, взяв пробу воды на микроскопию.
Органы движения у инфузории — реснички, которые покрывают тело полностью или частично. Совершая ими волнообразные движения, инфузория начинает вращаться и подобно винту вкручивается в толщу воду (штопорообразное движение).
За счет наличия плотной пелликулы, у инфузории имеется достаточно сложноустроенная пищеварительная система — по сравнению с амебой, у которой нет плотной оболочки, а вещества могут захватываться и выделяться в любом участке поверхности клетки. У инфузории такого хаоса, как у амебы, нет — для всего отведено свое место.
Ближе к переднему концу тела на поверхности инфузории имеется углубление — клеточный рот, также называемый цитостом (др.-греч. κύτος «вместилище» и στόμα — «рот»), служит местом поступления твердых пищевых частиц, бактерий.
Сужаясь, клеточный рот переходит в клеточную глотку (цитофаринкс — от греч. kytos – вместилище, клетка и pharyngos – глотка). На дне глотки пищевые частицы попадают в пищеварительные вакуоли (фагосомы), в которых благодаря ферментам перевариваются. Расщепленные пищевые частицы поступают в цитоплазму и используются клеткой для своих нужд.
Непереваренные остатки пищи удаляются с помощью экзоцитоза в специально отведенном месте, где прерывается пелликула — порошица (цитопиг).
Дыхательная система отсутствует, поэтому дыхание (поглощение кислорода и выделение углекислого газа) у инфузории-туфельки осуществляется диффузно всей поверхностью клетки. При низкой концентрации кислорода в воде, инфузория способна существовать за счет гликолиза (от греч. glykys-сладкий и lysis — разложение) — бескислородного расщепления глюкозы.
Продукты азотистого обмена удаляются с помощью сократительных вакуолей. Этим же вакуолям принадлежит крайне важная функция: регуляция осмотического давления клетки — поддержание гомеостаза. В процессе работы сократительной вакуоли из клетки удаляется избыток воды, что препятствует разрыву клетки.
Если бы не сократительные вакуоли, удаляющие избыток воды, клетка лопнула, как переполненный воздушный шарик.
Эта тема заслуживает нашего особенного, пристального внимания. У инфузории-туфельки имеются два ядра: большое — вегетативное (макронуклеус), которое отвечает за процессы жизнедеятельности в клетке, и малое — генеративное (микронуклеус), основная функция которого заключается в процессе размножения клетки.
Для инфузорий характерно бесполое размножение, путем поперечного деления надвое. Заметьте, именно — поперечного, а не продольного, которое присуще эвглене зеленой. Под действием неблагоприятных факторов у инфузорий запускается механизм конъюгации — полового процесса.
Конъюгация не является в привычном смысле «половым размножением», так как в результате конъюгации не увеличивается число особей вида, а происходит только перекомбинирование генетического материала и обмен им между двумя инфузориями. В ходе конъюгации не образуются гаметы, и уже очевидно — не образуется зиготы.
При конъюгации две инфузории соединяются в области клеточных ртов (цитостом), между ними возникает цитоплазматический мостик. Вегетативное ядро (полиплоидное) каждой клетки растворяется, а генеративное (2n) мейотически делится, в результате образуется 4 ядра (n), 3 из которых растворяются, а одно оставшееся (n) делится митотически на мужское (n) и женское (n) ядро.
Женское ядро каждой инфузории остается на месте, а мужское (n) по цитоплазматическому мостику перемещается в клетку партнера, где сливается с женским (n) ядром клетки-партнера.
В результате в каждой клетке сливается женское ядро (которое никуда не перемещалось) с мужским ядром клетки-партнера, переместившимся по цитоплазматическому мостику. При слиянии образуется синкарион.
Это и есть половой процесс у инфузорий, в результате него происходит обмен генетической информацией между клетками.
Балантидий
Балантидий — вид инфузорий, являющийся самым крупным из патогенных кишечных простейших. Возбудитель балантидиаза. Форма клеток яйцевидная, покрыты ресничками. Ядерный аппарат типичен для инфузорий, состоит из вегетативного и генеративного ядер.
Паразитирует балантидий в толстой кишке, клинически заболевание протекает по типу колита (от греч. kolon — толстая кишка) — воспаления толстой кишки, и энтерита (от греч. enteron — кишка) — воспаления тонкой кишки.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
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
Инфузория-туфелька: чем питается, как передвигается и размножается, сколько живёт простейшее
Инфузория-туфелька известна ещё со школьных уроков биологии. Это один из видов ресничных одноклеточных организмов, который не относится к царству животных, растений или грибов, а входит в промежуточную группу протистов. Обитает существо в пресной воде, а интересное название оно получило за постоянную форму тела, подобную отпечатку подошвы туфли.
Инфузория туфелька – ресничный одноклеточный организм, который входит в промежуточную группу протистов
Научная классификация
Вид инфузорий относится к надцарству эукариотов, то есть организмов, обладающих ядром. Им соответствует тип ресничных, класс Oligohymenophorea и род парамеций. Особенностью представителей этого ранга является предпочтение кислыми условиями среды.
Исследователи в своё время затратили множество усилий на расшифровку генома некоторых видов, относящихся к парамециям. Оказалось, что он содержит 40 000 генов, кодирующих белки, тогда как у человека их всего около 28 000. Увеличение количества генов произошло в результате нескольких дупликаций первоначального генома. Способ кодирования последовательности аминокислотных остатков у инфузорий уникален наличием единичного, а не тройственного, как в универсальном генетическом коде, кодона, который завершает синтез полипептидной цепи.
Общее описание
Оптимальная среда обитания для организма — пресная стоячая вода, в которой есть разлагающиеся органические соединения. В частности, этим условиям соответствует домашний аквариум, в пробе илистой воды которого часто обнаруживаются простейшие.
Среда обитания инфузории туфельки – стоячая вода
Рассмотреть инфузорию можно только под микроскопом, так как её размер не превышает 0,1−0,3 мм. Почти на 7% клетка состоит из сухого вещества, химический состав которого представлен следующими компонентами:
Тело инфузории-туфельки покрыто плотным слоем цитоплазмы, под наружной мембраной которой расположены такие элементы цитоскелета, как альвеолы и микротрубочки. Организм состоит из следующих элементов:
- ядро (макронуклеус);
- ядрышко (микронуклеус);
- продольные и поверхностные реснички;
- ротовое отверстие;
- сформированные и формирующиеся пищеварительные вакуоли (фагосомы);
- отверстие, через которое происходит опорожнение пищеварительной вакуоли (цитопиг или порошица);
- две сократительные вакуоли.
Каждый органоид выполняет важные функции.
Ядро и ядрышко
У инфузории есть два ядра, каждое из которых имеет своё строение и функции. Малое обладает округлой формой, содержит в себе наследственный материал. С его генома плохо считываются матричные РНК, поэтому наследственная информация не преобразуется в белок или иной функциональный продукт, и экспрессия генов отсутствует. В случае разрушения ядрышка жизнь туфельки продолжается, но она будет только размножаться бесполым путём, половой процесс будет невозможен.
Созревание большого ядра бобовидной формы приводит к сложным перестройкам в наследственном материале. С его генов считываются все мРНК, поэтому именно от него зависит синтез белков. Разрушает ядро половой процесс, но по его окончании макронуклеус снова восстанавливается.
Реснички и трихоцисты
Ресничек у маленькой клетки насчитывается от 10 до 15 тысяч. Они вырастают из базальных телец, которые формируют сложную систему цитоскелета, включающую в себя посткинетодесмальные фибриллы и филаменты. В основании органелл образуются парасомальные мешочки, возникающие вследствие впячивания наружной мембраны.
Ресничек у инфузории насчитывается от 10 до 15 тысяч
Между плотно расположенными инфузорными ресничками ещё остаётся место для 5−8 тысяч органоидов защиты, называемых трихоцистами. Они представляют собой одну из разновидностей секреторных пузырьков, выталкиваемых инфузорией в процессе экзоцитоза. Выглядят они как тела с наконечником, поперечно исчерченные через каждые 7 нм, располагаются в мембранных мешочках. Защитная функция проявляется в моментальном удлинении и выстреливании в случае опасности. Однако некоторые представители инфузорий лишены таких органелл и при этом вполне жизнеспособны.
Инфузория-туфелька передвигается при помощи ресничек. Совершая волнообразные движения, она плывёт тупым концом вперёд. Органеллы делают прямой удар в выпрямленном состоянии. Возвратный осуществляется в изогнутом. Процесс этот нельзя назвать синхронным, так как темп задаёт первая ресничка в ряду, а каждая последующая повторяет действие с небольшой задержкой. Это приводит к вращению туфельки вокруг своей оси во время передвижения. За секунду она преодолевает 2−2,5 мм расстояния.
Изгибая тело, инфузория может поменять направление. При неожиданном столкновении с препятствием она резко подастся назад, так как в её мембране резко уменьшится разность потенциалов, и внутрь проникнут ионы кальция. Затем туфелька будет в течение некоторого времени совершать движения вперёд и обратно, за время которых кальций выйдет из клетки, и вскоре продолжит путь по изначальной траектории.
Органы, обеспечивающие питание
Рот туфельки выглядит как углубление на теле, переходящее в клеточную глотку. Вокруг ротового отверстия расположены сложные структуры, сформированные из цилий. Питается инфузория-туфелька в основном водорослями, бактериями и другими мелкими одноклеточными организмами, которых находит по выделяемым ими химическим веществам. Волосковидные структуры вокруг рта загоняют добычу в глотку вместе с потоком воды.
Рот инфузории выглядит как углубление на теле
Далее еда поступает в пищеварительную вакуоль, образованную в процессе фагоцитоза, и под действием цитоплазматического потока перемещается в задний конец клетки, возвращается к передней части и снова уходит назад. Вакуоль сливается с лизосомами, что сопровождается возникновением кислотной среды, которая постепенно сдвигается в сторону слабощелочной.
Фагосома мигрирует и увеличивает скорость всасывания путём отделения мелких мембранных пузырьков. Всё, что не может быть переварено, выбрасывается через порошицу, лишённую развитой цитоплазмы. Переваренные продукты рассредоточиваются по межклеточному пространству и используются для осуществления жизнедеятельности.
Интересно, что обилие пищи влияет на то, сколько живёт инфузория-туфелька. Продолжительность жизни составляет всего несколько дней при избыточном питании и несколько месяцев (иногда до года) при скудном рационе.
Сократительные вакуоли
Сократительные вакуоли расположены на передней и задней частях клеток. Каждая из них состоит из резервуара, открывающегося наружу порой, и отходящих радиальных каналов, окружённых множеством тонких трубочек, перекачивающих жидкость из цитоплазмы. Всю хрупкую систему удерживает цитоскелет.
Основная функция этих внутренних органоидов — осморегуляция. Диффузия молекул воды внутрь клетки приводит к избытку жидкости, который и выводится вакуолями. Приводящие каналы откачивают воду в резервуар, который затем сокращается и отделяется от трубок, через пору выбрасывая воду за пределы клетки. Две вакуоли работают попеременно, каждая сокращается по 10−25 секунд в зависимости от температуры окружающей среды. Спустя час выброшенный объём жидкости приравнивается к объёму самой клетки.
Процесс размножения
Инфузория-туфелька размножается бесполым способом, который заключается в поперченном делении и сопровождается сложными процессами регенерации. Так как из единой особи получается две, каждой из новых туфелек достаётся по одной сократительной вакуоли, и они вынуждены достраивать недостающую самостоятельно. Клеточный рот достаётся только одной инфузории, а второй в это время приходится образовывать ротовое отверстие с необходимыми структурами вокруг него. Базальные тельца и новые реснички каждая представительница формирует самостоятельно.
Инфузориям свойственен и половой процесс, называемый конъюгацией, он заключается в переносе ядер между клетками партнёров. В процессе принимают участие туфельки, образованные делением разных материнских клеток. Они склеиваются ротовыми полостями, в результате чего образуется цитоплазматический мостик.
Инфузории могут размножаться как бесполым, так и половым способом
В это время у каждой особи разрушаются большие ядра, а малые делятся, вдвое уменьшая при этом количество хромосом. В результате получается 4 ядра, 3 из которых разрушаются. Оставшееся делится на два генетически идентичных ядра, и у каждого партнёра образуются мужской и женский пронуклеусы. Женские ядра остаются каждое в своей клетке, а мужскими инфузории обмениваются. При обмене происходит слияние женского и мужского пронуклеусов и образуется новое ядро, делящееся ещё на два. Они и становятся новыми большим и малым ядрами.
Возможности изучения
Рассказ про инфузорию-туфельку можно услышать ещё в школе, но как именно исследователи изучали крохотный организм, знают не все. На самом деле в наблюдении за ним нет ничего сложно, кроме того, размер в десятые миллиметра является довольно большим для простейших. Всё это означает, что исследования можно провести даже в домашних условиях, но сначала для этого нужно развести культуру инфузорий.
Поскольку туфельки присутствуют во всех водоёмах, вода берётся из этих источников. Для чистоты эксперимента нужно взять три стеклянные ёмкости и в одну из них положить разлагающиеся веточки и листья, в другую — живые растения, в третью — ил со дна. Все материалы берутся из водоёма, оттуда же добывается и жидкость и заливается в банки.
Если при этом видны веретеновидные тела, перемещающиеся быстро и плавно и вращающиеся вокруг своей оси, значит, получилось развести туфелек. Если в капле присутствует кусочек зелени или бактериальная плёнка, сразу множество инфузорий будет скапливаться вокруг пищи.
Для ускорения процесса размножения инфузорий нужно поместить их в благоприятную среду
Отделить туфелек от других животных несложно. Обычно они двигаются намного быстрее остальных организмов, этим и нужно воспользоваться. Для этого каплю, в которой есть несколько типов существ, помещают на стекло и ставят в хорошо освещённое место. Рядом с ней приливают небольшое количество свежей воды и проводят зубочисткой линию от одной жидкости к другой так, чтобы получился тонкий водяной мостик, соединяющий две среды. Инфузории быстро пройдут расстояние и окажутся в новой капле.
Бывает, что не удаётся рассмотреть ничего живого в воде, в таком случае можно добавить в ёмкость несколько капель кипячёного молока и подождать ещё два дня. Спустя это время можно ещё раз попытаться изучить развившиеся организмы.
- на высушенную банановую кожуру;
- на листья салата;
- в молоко;
- в настой сена.
Разведённые таким образом организмы могут использоваться для наблюдения за ними в исследовательских целях либо приносить практическую пользу. Поскольку инфузории — естественные санитары пресных вод, они могут дезинфицировать жидкость в аквариумах с рыбами, а также служить кормом для мальков.
Таким образом, инфузории-туфельки — это удивительные организмы, обладающие уникальными особенностями (например, половым процессом без размножения), они могут быть изучены даже в домашних условиях.
Источник
