Способы переваривания пищи простейших

Процесс питания простейших

У одноклеточных организмов возможно только внутриклеточное пищеварение, при этом органеллы движения обеспечивают клетке не только подвижность, но и позволяют ей захватывать пищу. Самые примитивные простейшие – амебы, захватывают пищу псевдоподиями, которые обволакивают со всех сторон пищевые частицы, направляя их в цитоплазму. Образовавшаяся пищеварительная вакуоль затем сливается с первичными лизосомами, гидролитические ферменты последних расщепляют органический субстрат до доступных клетке мономеров. Кроме фагоцитоза амебе характерен пиноцитоз. При этом образуются на поверхности клетки впячивания в форме трубочки, по которой поступает внутрь цитоплазмы капелька жидкости. Образовавшаяся вакуоль с жидкостью отшнуровывается от трубочки. После всасывания жидкости вакуоль исчезает. Непереваренные остатки пищи удаляются из клетки. В отличие от высокоорганизованных простейших у амебы нет постоянного места для удаления отходов, и экзоцитоз осуществляется через любой участок поверхности клетки.

Гетеротрофные жгутиконосцы способны либо к голозойному питанию, заглатывая органические частицы пищи, либо к сапрофитному путем всасывания жидкой органической пищи всей поверхностью клетки. У жгутиконосцев поступление твердых частиц обычно осуществляется через фиксированные участки тела, где находится клеточный рот (цитостом) или участок липкой цитоплазмы. Обычно они располагаются у основания жгутика, винтообразное движение которого привлекает в эту область взвешенные частицы. Цитостом представляет собой углубление на поверхности клетки. Он ведет в узкий канал – клеточную глотку (цитофарингс), заканчивающийся в эндоплазме, где от него по мере поступления пищи отшнуровываются пищевые вакуоли. Если цитостома нет, то у основания жгутика на определенном участке может отсутствовать пелликула. Этот участок называется липкой цитоплазмой, поскольку там фагоцитируются твердые частицы. Поглощению пищи способствуют жгутики. Винтообразное движение жгутика создает у его основания разреженное пространство и в образовавшийся миниводоворот вовлекаются пищевые частицы. У пресноводных жгутиконосцев часто имеется сократительная вакуоль, иногда с большим резервуаром, открывающимся наружу порой. Зеленые жгутиконосцы, как правило, имеют красный «глазок» — стигму, представляющую собой светочувствительную органеллу.

Наиболее сложно проходит питание инфузорий, которые имеют ряд специализированных субклеточных структур, в совокупности напоминающих пищеварительную систему. У подавляющего большинства видов (за исключением некоторых паразитов, поглощающих вещества через поверхность тела) имеется углубление – перистом или предротовая воронка, ведущая в цитостом. В наиболее примитивном варианте цитостом располагается на переднем конце тела, у более высокоорганизованных форм он смещается на брюшную сторону. Цитостом продолжается в узкий канал – клеточную глотку (цитофарингс), который заканчивается в эндоплазме. У равноресничных инфузорий в области ротового аппарата отсутствуют ресничные комплексы, тогда как у других там имеются различные мембраны, мембранеллы и цирри, облегчающие поглощение пищи. В частности, у кругоресничных инфузорий имеется предротовой аппарат. Он состоит из трех коротких мембранелл, расположенных слева от рта, и одной более длинной мембраны справа. Это образование получило название тетрахимениум. У спиральноресничных инфузорий мембрана не образуется, а мембранеллы спирально закручиваются вправо. У инфузорий, питающихся взвешенными частицами и бактериями, ротовое отверстие все время остается открытым, тогда как у хищных оно раскрывается лишь при захвате пищи. В эндоплазме от глотки отшнуровывается пищеварительная вакуоль. Затем она вовлекается в ток цитоплазмы и совершает внутри клетки путь по определенной траектории. По мере движения вакуоль (фагосома) сливается с лизосомами. Органический субстрат в ней расщепляется и в виде мономеров поступает в цитозоль, там они используются на нужды клетки или переводятся в нерастворимые соединения и откладываются в качестве трофических включений. Непереваренные частицы затем выбрасываются путем экзоцитоза наружу. Инфузории являются единственными из простейших, у кого имеется постоянное место выброса неусвоенных продуктов – порошица.

Сосущие инфузории являются хищниками, своих жертв они захватывают щупальцами, когда те проплывают мимо, и всасывают. Щупальца могут иметь на конце вздутие с отверстием, ведущие во внутренний канал. У некоторых видов щупальца ветвятся.

У споровиков, как и всех внутриклеточных паразитических простейших, отсутствуют органеллы движения и клеточных рот, поэтому обмен веществ осуществляется через поверхность тела. Во внутренней мембране пелликулы кокцидий образуются инвагинации наружной мембраны – микропоры. Через них пища поступает в цитоплазму клетки, поэтому их иногда называют микроцитостомами.

Таким образом, сравнив органоиды пищеварения простейших, мы отмечаем, что в процессе эволюции происходило их усложнение. Так у амебы нет постоянного места поглощения пищи и вывода непереваренных остатков, а вот у инфузории имеется некоторое подобие «пищеварительной системы», представленной цитостомом, цитофаригсом и порошицей. Амеба захватывает пищу с помощью псевдоподий, в то время как у инфузорий этот механизм представляет более сложный комплекс действий. Поглощению пищи способствуют жгутики. У сосущих инфузорий – щупальца.

Также мы упомянули и паразитических простейших. Поскольку они являются внутриклеточными паразитами, они утратили органоиды движения, способствующие также захвату пищи. Они поглощают питательные вещества всей поверхностью тела. Их образ жизни позволяет обходиться им без цитостома.

Итак, мы пришли к заключению, что у простейших можно проследить эволюционные изменения органоидов пищеварения.

Источник

Типы питания Простейших. Способы захвата и переваривания пищи.

БИЛЕТ

Типы питания Простейших. Способы захвата и переваривания пищи.

У простейших встречаются следующие типы питания: автотрофное, гетеротрофное и миксотрофное. Способ питания автотрофов голофитный (происходит фотосинтез, зеленый пигмент локализован в хроматофорах, резервные вещества – парамил, крахмал).

Гетеротрофные животные питаются готовыми органическими веществами путем эндоцитоза. Способы питания –голозойный (заглатывание оформленной твердой пищи путем фагоцитоза) и сапрофитный (питание растворенными органическими веществами путем пиноцитоза). Миксотрофный тип питания – смешанный тип.

Органеллы пищеварения: пищеварительные или пиноцитозные вакуоли, формирущиеся на время переваривания пищи.

Амебоидные простейшие поглощают пищу в любом месте клеточных покровов. Уже у свободноживущих жгутиконосцев, особенно хищных форм, наличие плотной пелликулы уменьшило размеры той части поверхности тела, которая могла осуществлять транспортировку жидкостей и газов, а также пищи, через покровы простейшего. Это закономерно привело к появлению участков покровов, специализированных для захвата пищи и выведения переваренных остатков. Возникает органелла, устроенная по-разному в разных таксонах, называемая цитостомом(клеточным ртом). Поскольку жгутиконосцы все время находятся в движении, они не могут захватывать пищевые частицы любой частью своей поверхности, поэтому на переднем конце клетки появляется специализированный участок: так называемая клеточная глотка. У большинства фототрофных жгутиконосцев она же выполняет экскреторную функцию, но у бесцветных фаготрофных форм, то есть тех жгутиконосцев, которых мы относим к Protozoa, глотка уже функционирует как настоящий клеточный рот (цитостом) и служит для приема твердой пищи. Цитостом не обязательно располагается на переднем конце тела. В зависимости от особенностей движения простейшего и обтекания его тела потоком воды, цитостом может смещаться на ту часть клетки, где, в соответствии с гидродинамическими качествами данной формы клетки, наиболее вероятен захват пищевой частицы.

Место, где происходит выведение непереваренных остатков пищи, называется порошицей, цитопроктом. Экзоцитоз — у эукариот клеточный процесс, при котором внутриклеточные везикулы сливаются с внешней клеточной мембраной. При экзоцитозе содержимое секреторных везикул выделяется наружу, а их мембрана сливается с клеточной мембраной. При отсутствии цитопрокта непереваренные остатки пищи выводятся в любом месте тела (амеба), либо в определенном (эвглена), к которому подходит пищеварительная вакуоль. Способы захвата пищи разнообразны.

Строение бактериальной клетки.

Характерной особенностью прокариот является отсутствие системы13 внутриклеточных мембран.

1. Клеточная стенка придает форму клетке, предохраняет клетку от внешних воздействий (является механическим барьером клетки), защищает клетку от проникновения в нее избыточного количества влаги.

По химическому составу и строению клеточной стенки бактерии делятся на грамположительные (Грам+) и грамотрицательные (Грам-). Названы так по фамилии датского ученого Кристиана Грама, предложившего специальный метод окраски бактерий – окраску по Граму. После окрашивания краской генцианвиолетом бактерии обрабатывают спиртом, в результате чего Грам+ бактерии сохраняют фиолетовую окраску, а Грам- бактерии обесцвечиваются.

Клеточная стенка Грам+ состоит из пептидогликана – муреина (до 90–95%), тейхоевых кислот, полисахаридов. Она имеет однослойную структуру, плотно прилегает к цитоплазматической мембране.

У Грам- бактерий в составе клеточной стенки муреина мало (5–10%), тейхоевые кислоты отсутствуют, в больших количествах содержатся липопротеиды и липополисахариды.

Схема строения прокариотической клетки: 1 – клеточная стенка; 2 – цитоплазматическая мембрана; 3 – мезосомы; 4 – цитоплазма; 5 – нуклеоид; 6 – рибосомы; 7 – запасные вещества; 8 – жгутики; 9 – базальное тельце; 10 – тилокоиды; 11 – капсула

Клеточная стенка Грам- бактерий значительно тоньше, чем у Грам+, но имеет двухслойную структуру. Наружный слой состоит из липопротеидов и липополисахаридов, которые препятствуют проникновению токсических веществ. Поэтому Грам- бактерии более устойчивы к действию антибиотиков, ядовитых химических веществ и борьба с этими микроорганизмами в пищевых производствах менее эффективна, чем с Грам+ бактериями.

2. Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) играет важную роль в14 питании клетки, обладает избирательной проницаемостью. Состоит из белково- липидного комплекса, имеет трехслойную структуру. На внешней стороне мембраны расположены белки-переносчики, осуществляющие транспорт питательных веществ в клетку, а на внутренней стороне расположены окислительно-восстановительные и гидролитические ферменты. Между двумя белковыми слоями располагается фосфолипидный слой.

3. Мезосомы – мембранные образования, выпячивания ЦПМ. Благодаря им увеличивается поверхность обмена клетки. Участвуют в энергетические процессах, а также принимают участие в процессах деления (размножения) клетки.

4. Цитоплазма – внутриклеточное содержимое, полужидкий коллоидный раствор. Здесь содержится до 70–80 % воды от массы клетки, ферменты, субстраты питания и продукты обмена веществ клетки. В цитоплазме располагаются все компоненты прокариотической клетки.

5. Нуклеоид – носитель наследственной информации, единственная хромосома прокариотической клетки, принимает участие в размножении. Это компактное образование, занимающее центральную область в цитоплазме и состоящее из двухцепочной спирально закрученной нити ДНК, замкнутой в кольцо. Многие бактерии, наряду с хромосомной ДНК, содержат и внехромосомную ДНК, также представленную двойными спиралями, замкнутыми в кольцо. Эти автономно реплицирующиеся элементы ДНК называют плазмидами.

6. Рибосомы – небольшие гранулы, содержащие РНК (60 %) и белок (40%). На рибосомах осуществляется синтез клеточных белков.

7. Запасные вещества. Состоят из полисахаридных гранул (гликогена гранулезы), включений серы, жировых капель (содержат поли-b-масляную кислоту), волютина (полифосфатные гранулы).

У подвижных форм бактерий имеются жгутики (8), длинные нити состоящие из структурного белка – флагелина. Прикреплены жгутики к ЦПМ с помощью двух пар дисков основания – базального тельца (9).

У фотосинтезирующих бактерий в клетках имеются тилакоиды (10), с помощью которых осуществляется фотосинтез.

Слизистые виды бактерий имеют капсулу (11) или слизистый чехол, чаще состоящий из полисахаридов, реже – из полипептидов. Это дополнительный защитный барьер клетки, источник запасных питательных веществ

Класс Флоридеевые

Клетки большей частью с париентальными хроматофорами без пиреноидов. Между клетками имеются поры. Карпогон с трихогиной. После оплодотворения развиваются гонимобласты или непосредственно из брюшка, оплодотворенного карпогона, или из ауксилярных клеток после слияния их с ообластемными нитями. Бесполое размножение большинства — тетраспорами. Гонимобласты, несущие карпоспорангии, рассматриваются как особая генерация — карпоспорофит.

Род батрахоспермум (Batrachospermum) встречается в реках с чистой прозрачной водой, в озерах. Таллом в виде сильно разветвленного, слизистого на ощупь кустика оливково-зеленого или стального цвета (избыток фитоцианина) 10 — 20 см высотой. Основные ветви густо покрыты пучками коротких веточек ограниченного роста, расположенных мутовками.

Кораллина (Corallina) — водоросль, распространенная во всех морях, особенно в тропиках. Вертикально стоящие кустики ветвятся преимущественно в одной плоскости. Ветви состоят из сильно пропитанных известью члениколв, соединенных друг с другом сочленениями с малым содержанием извести, что придает всему кустику гибкость, помогающую противостоять действию волн. Органы размножения у кораллины (антеридии, карпогоны, тетраспоры) развиваются всегда на разных индивидах на концах ветвей в особых углублениях — концептакулах. Талломы кораллины участвуют в образовании коралловых рифов.

Филлофора (Phillophora) распространена почти во всех морях. В Черном море заросли ее достигают промысловых размеров. Слоевище небольшое, пластинчатое, разветвленное дихотонически, пальчато или неправильно. Из филлофоры издавна добывали йод.

Род анфельция (Ahnfeltia) — главное сырье агаровой промышленности. Распространена в северных морях. Для анфельции характерна неприкрепленная форма роста, которая образует промысловые скопления.