Способы передвижения инфузории туфельки

Инфузория-туфелька

Царство	Животные
Подцарство	Одноклеточные
Тип	Инфузории

Среда обитания, строение и передвижение

Инфузория-туфелька обитает в мелких стоячих водоёмах. Это одноклеточное животное длиной 0,5 мм имеет веретеновидную форму тела, отдалённо напоминающую туфлю. Инфузории все время находятся в движении, плавая тупым концом вперёд. Скорость передвижения этого животного достигает 2,5 мм в секунду. На поверхности тела у них имеются органоиды движения — реснички. В клетке два ядра: большое ядро отвечает за питание, дыхание, движение, обмен веществ; малое ядро участвует в половом процессе.

Строение инфузории туфельки

Организм инфузории устроен сложнее. Тонкая эластичная оболочка, покрывающая инфузорию снаружи, сохраняет постоянную форму её тела. Этому же способствуют хорошо развитые опорные волоконца, которые находятся в прилегающем к оболочке слое цитоплазме. На поверхности тела инфузории расположено около 15 000 колеблющихся ресничек. У основания каждой реснички лежит базальное тельце. Движение каждой реснички состоит из резкого взмаха в одном направлении и более медленного, плавного возвращения к исходному положению. Реснички колеблются примерно 30 раз в секунду и, словно вёсла, толкают инфузорию вперёд. Волнообразное движение ресничек при этом согласованно. Когда инфузория-туфелька плывёт, она медленно вращается вокруг продольной оси тела.

Процессы жизнедеятельности

Питание

Туфелька и некоторые другие свободно живущие инфузории питаются бактериями и водорослями.

Реакция инфузории-туфельки на пищу

Тонкая эластичная оболочка, (клеточная мембрана) покрывающая инфузорию снаружи, сохраняет постоянную форму тела. На поверхности тела расположено около 15 тысяч ресничек. На теле имеется углубление — клеточный рот, который переходит в клеточную глотку. На дне глотки пища попадает в пищеварительную вакуоль. В пищеварительной вакуоле пища переваривается в течение часа, вначале при кислой, а затем при щелочной реакции. Пищеварительные вакуоли перемещаются в теле инфузории током цитоплазмы. Не переваренные остатки выбрасываются наружу в заднем конце тела через особую структуру — порошицу, расположенную позади ротового отверстия.

Дыхание

Дыхание происходит через покровы тела. Кислород поступает в цитоплазму через всю поверхность тела и окисляет сложные органические вещества, в результате чего они превращаются в воду, углекислый газ и некоторые другие соединения. При этом освобождается энергия, которая необходима для жизни животного. Углекислый газ в процессе дыхания удаляется через всю поверхность тела.

Выделение

В организме инфузории-туфельки находятся две сократительные вакуоли, которые располагаются у переднего и заднего концов тела. В них собирается вода с растворёнными веществами, образующимися при окислении сложных органических веществ. Достигнув предельной величины, сократительные вакуоли подходят к поверхности тела, и их содержимое изливается наружу. У пресноводных одноклеточных животных через сократительные вакуоли удаляется избыток воды, постоянно поступающей в их тело из окружающей среды.

Раздражимость

Инфузории-туфельки собираются к скоплениями бактерий в ответ на действие выделяемых ими веществ, но уплывают от такого раздражителя, как поваренная соль.

Раздражимость — свойство всех живых организмов отвечать на действия раздражителей — света, тепла, влаги, химических веществ, механических воздействий. Благодаря раздражимости одноклеточные животные избегают неблагоприятных условий, находят пищу, особей своего года.

Размножение

Бесполое

Инфузория обычно размножается бесполым путём — делением надвое. Ядра делятся на две части, и в каждой новой инфузории оказывается по одному большому и по одному малому ядру. Каждая из двух дочерних получает часть органоидов, а другие образуются заново.

Половое

При недостатке пищи или изменении температуры инфузории переходят к половому размножению, а затем могут превратиться в цисту.

При половом процессе увеличения числа особей не происходит. Две инфузории временно соединяются друг с другом. На месте соприкосновения оболочка растворяется, и между животными образуется соединительный мостик. Большое ядро каждой инфузории исчезает. Малое ядро дважды делится. В каждой инфузории образуются четыре дочерних ядра. Три из них разрушаются, а четвёртое снова делится. В результате в каждой остаётся по два ядра. По цитоплазматическому мостику происходит обмен ядрами, и там сливается с оставшимся ядром. Вновь образовавшиеся ядра формируют большое и малое ядра, и инфузории расходятся. Такой половой процесс называется конъюгацией. Он длится около 12 часов. Половой процесс ведёт к обновлению, обмену между особями и перераспределению наследственного (генетического) материала, что увеличивает жизнестойкость организмов.

Источник

Инфузория туфелька

Инфузория туфелька — относительно крупное простейшее, длиной 180— 280 микрометров.

Строение инфузории туфельки

Тело ее вытянуто и внешне напоминает туфельку-лодочку: передний конец более узкий, наибольшая ширина в задней трети. Задний конец несколько заострен и покрыт длинными ресничками. На стороне тела, условно называемой брюшной, вдается внутрь глубокий желоб — это околоротовое углубление — перистом, в задней части которого находится ротовое отверстие, ведущее в глотку. Реснички на стенках перистома более длинные, это своеобразный ловчий аппарат, загоняющий пищу инфузории в ротовое отверстие. Реснички создают непрерывный ток воды, с которым мелкие пищевые частицы — в основном бактерии — проникают через рот в короткую глотку и скапливаются на дне. Вместе с небольшим количеством жидкости пищевые частицы отрываются от дна глотки и поступают в цитоплазму, образуя пищеварительную вакуоль, которая, отделившись от глотки, проделывает в теле инфузории закономерный путь, занимающий примерно один час. Пищеварительная вакуоль сначала движется в сторону заднего конца тела и, описав небольшую дугу, возвращается к переднему концу. Отсюда она описывает уже замкнутую дугу по периферии тела. В это время в вакуоль поступают пищеварительные ферменты, а переваренная пища всасывается в цитоплазму. Путь пищеварительной вакуоли заканчивается порошицей — определенным местом, где непереваренные остатки выбрасываются наружу.

Туфельку можно считать одним из самых прожорливых животных: она питается непрерывно, ротовое отверстие ее всегда открыто и поток пищевых частиц в рот не прекращается. Процесс этот останавливается только в периоды размножения.

Все тело инфузории покрыто ресничками, их примерно 10—15 тысяч. Они постоянно совершают согласованные веслообразные движения, за счет которых животное все время движется. Скорость движения 2—2,5 мм/сек, т.е. за секунду туфелька пробегает расстояние, превышающее длину ее тела в 10—15 раз. При движении вперед животное еще и вращается вдоль продольной оси тела.

Под оболочкой, в наружном слое цитоплазмы у туфельки расположены многочисленные коротенькие образования, напоминающие палочки — трихоцисты. Это удивительное защитное приспособление. При любом сильном раздражении инфузория выбрасывает трихоцисты наружу, они превращаются в тонкие длинные нити и поражают хищника, нападающего на туфельку. Трихоцисты располагаются между ресничками, их так же много, как и последних, поэтому они представляют собой мощную защиту. На месте «выстреливших» трихоцист образуются новые.

Движение инфузории туфельки

Туфелька, как и все живые организмы, реагирует на изменения внешней среды изменением направления движения. Если в каплю воды, где плавают туфельки, поместить кусочек бактериальной пленки, то все простейшие собираются около нее, так как бактерии выделяют в воду различные вещества, которые и сигнализируют инфузориям о наличии пищи в этом месте. Если же в каплю поместить кристаллик поваренной соли, то туфельки уплывают от этого неблагоприятного фактора. Очень интересно ведут себя простейшие под влиянием электрического тока. Если через жидкость, где плавают эти животные, пропустить слабый электрический ток, все туфельки выстраиваются вдоль линии тока, а затем, как по команде, начинают двигаться в сторону катода, где и скапливаются.

Размножение инфузории туфельки

При хорошем питании туфельки быстро размножаются. Выращиваемые искусственно в садках они дают массу от 20 до 104 граммов на кубический метр. Даже одноразовое внесение в пруды для разведения рыб взвеси этих инфузорий в расчете 5—10 граммов на одну десятую гектара повышает выживаемость мальков с 50 до 67 %. В экспериментальных условиях удается получить плотность инфузорий туфелек до 50 тысяч особей на кубический сантиметр, т. е. 50 миллионов особей на кубический метр.

Проведенный биохимический анализ показывает, что белок сырой массы инфузорий содержит все необходимые аминокислоты, т.е. является высококачественным и по своему составу близок к казеину. Дегустация сухой массы инфузорий показала, что вкус этих простейших напоминает вкус подсушенного творога или куриного мяса.

Особенности инфузории туфельки

Инфузории даже поддаются «дрессировке». Ученые поставили интересный опыт. Когда туфелька, находившаяся в темноте, пересекала границу между светом и темнотой, она получала удар электрическим током. Животное реагировало на это мгновенной остановкой и поворотом назад. Уже через 45 минут дрессировки инфузории на границе между темнотой и светом резко поворачивали назад, не дожидаясь удара током. Можно выработать у инфузорий и реакции привыкания к каким-либо постоянным раздражителям, например, к вибрации. Такие приобретенные реакции сохранялись в «памяти» туфелек от 8 минут до 1,5 часов. Подобные эксперименты показывают, что у инфузорий в течение жизни может накапливаться индивидуальный опыт, что, несомненно, является приспособлением к меняющимся условиям среды. Напомним, что инфузории — животные одноклеточные, не имеющие нервной системы и даже каких-либо аналогичных ей органоидов клетки. Память в данном случае формируется, видимо, за счет чисто молекулярных взаимодействий.

Инфузории туфельки обладают очень тонким химическим чувством. Они различают в воде тысячные доли процента растворенных солей и кислот и миллионные доли процента содержащихся ядовитых веществ и тяжелых металлов. Поэтому в лабораториях нередко используют инфузорий для обнаружения в воде тех или иных примесей.

Туфельки, когда это возможно, выбирают определенные благоприятные температурные условия. Если их поместить в трубку с водой, где температура у одного конца 35 градусов, а у другого 15 градусов, то туфельки собираются в благоприятной для них зоне 24—26 градусов.

В природе туфельки обитают в небольших пресноводных водоемах, Этих инфузорий очень легко развести в аквариуме, если залить прудовой водой пучок обычного сена. В таких настойках развивается множество инфузорий, в том числе и родственники туфельки — инфузории трубачи.

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