§ 5. Образ жизни и строение инфузорий. Значение простейших

Вопрос. Какие организмы имеют жгутики? К каким царствам они относятся?

Ответ. Жгутики имеют одноклеточные организмы:

Бактерии — спирохеты;

Растения — хламидомонада;

Животные — зеленая эвглена;

У грибов жгутиками снабжены гаметы и зооспоры.

Вопрос. Чем инфузории отличаются от других простейших?

Ответ. Инфузории — наиболее сложно устроенные простейшие. Тело инфузорий покрыто плотной оболочкой, что сохраняет им постоянную форму. Характерными признаками класса инфузорий являются волосовидные выросты цитоплазмы — реснички — органоиды движения. Около рта реснички, в связи с функцией захвата пищи, нередко становятся более мощными, длинными и даже склеиваются по нескольку вместе в прозрачные пластинки. Тело делится на наружный слой и внутреннюю часть — эндоплазму.

Вторым важным отличительным признаком инфузорий является присутствие в их теле по меньшей мере двух ядер, и притом различных по своим свойствам. Одно из них всегда значительно крупнее другого. Крупное ядро контролирует обмен веществ и движение. Малое ядро играет главную роль в размножении.

У всех инфузорий происходит усложнение пищеварительной системы. На передней части находится ротовое отверстие, которое ведет в глубокий канал — глотку. На дне глотки образуется маленькая пищеварительная вакуоль. Наполнившись пищей, вакуоль отрывается от глотки и увлекается током эндоплазмы, описывая в теле животного определенный путь. Оставшиеся внутри вакуоли непереваренные остатки пищи выталкиваются вместе с ней через особое, находящееся неподалеку от заднего конца тела отверстие — порошицу. Пищеварительные вакуоли образуются на дне глотки через каждые 1,5 — 2 минуты.

Жидкие продукты выделения, удаляются, через 2 пульсирующие вакуоли. Они имеют довольно сложное строение. Типично этот органоид состоит из собственно вакуоли, окруженной венчиком приводящих каналов. Кроме того, вакуоль при помощи тонкого выводного канальца сообщается с наружной средой. Вакуоли выполняют не только выделительную, но и функцию регуляции внутреннего давления.

Раздражимость у инфузорий обеспечивается специальными осязательными ресничками. У некоторых паразитических инфузорий обнаружено нечто вроде примитивных органов чувства равновесия — пузырек, прикрытый утолщенной оболочкой и содержащий в себе кучку кристаллических выделительных телец .

При неблагоприятных условиях инфузории образуют цисты. Среди многообразия паразитических форм единственным представителем имеющим медицинское значение является балантидий кишечный.

С.31

Вспомните! Что такое пищеварительная вакуоль у амёбы? Откуда она берётся?

Ответ. Пищеварительная вакуоль — органоид служащий для переваривания пищи. Амеба обволакивает пищу ложноножками, пища покрывается мембраной и образуется пищеварительная вакуоль. В нее из цитоплазмы поступают пищеварительные соки, под действием которых пища переваривается. Непереваренные остатки выбрасываются в любом месте клетки.

Вспомните! Каким образом отходы пищеварения покидают тело амёбы?

Ответ. Пищеварительная вакуоль подходит к клеточной мембране и открывается наружу, чтобы непереваренные остатки выбросить наружу в любом участке тела.

Вспомните! Каково назначение сократительной вакуоли у простейших?

Ответ. При помощи сократительной вакуоли излишки воды и вредные вещества, продукты жизнедеятельности, удаляются из организма. Это происходит следующим образом. Окружающая амебу вода постоянно проникает в цитоплазму, разжижая ее. Избыток этой воды с вредными веществами постепенно наполняет вакуоль. Время от времени содержимое вакуоли выбрасывается наружу.

С.32

Вспомните! Чем паразит отличается от хищника?

Ответ. Хищничество принципиально отличается от паразитизма по нескольким параметрам:

хищники активно ищут добычу, а паразиты ведут преимущественно прикрепленный образ жизни;

хищник сначала умерщвляет добычу, а потом ее поедает; паразит способен питаться лишь на живом хозяине;

для хищника смерть жертвы обязательна; для паразита — обычно нежелательна и даже опасна (поскольку гибнет «среда обитания» паразита);

хищник за свою жизнь уничтожает и поедает много жертв; паразит использует одного, реже нескольких хозяев;

анатомически хищники приспособлены для захвата и умерщвления добычи (наличие когтей, зубов, паутины и др.); паразиты имеют органы для прикрепления (крючья, присоски и т. п.).

Вспомните! Приведите пример симбиоза у животных.

Ответ. Примеры симбиоза у животных:

Птица медоуказчица и ее соратники, например медведь, а зачастую и люди. Сама она питается лишь пчелиными личинками и воском, но достать их не может, поэтому начинает активно звать помощников, издавая громкие звуки. Более крупные животные разрушают гнездо, а она питается общей добычей.

Бизоны и воловья птичка. Густая шерсть становится пристанищем для паразитов, доставляя животному много неудобств. Птичка поедает паразитов, а взамен получает пищу и кров, спасаясь в густом покрове от холода.

Птица ржанка чистит зубы крокодилу, извлекая оттуда остатки пищи.

С. 34

1. Вопрос. Каково строение инфузории — туфельки?

Ответ. Инфузория — туфелька одноклеточное животное длиной 0,5 мм имеет веретеновидную форму тела, отдалённо напоминающую туфлю.

Инфузория имеет бесцветный окрас тельца состоящего из основных органоидов — внутренних двух ядер. Малое ядро инфузории — туфельки исполняет роль ответственного за размножение животного. Большое ядро — регулирует функцию приема пищи, усвоение кислорода, метаболизм и систему передвижения. Внешний край поверхности оснащен мелкими ресничками. Реснитчатые отростки выполняют функцию движения инфузории. Их количество достигает — около 15 тысяч.

Наружная часть клетки имеет тонкую оболочку, выполняющую функцию защиты и сохранности целостности формы. Цитоскелет позволяет инфузории сохранять форму тельца в первоначальном виде. У туфельки существуют: ротовое отверстие, глотка, и зона для выведения фрагментов переработки пищи — порошица. Ее сократительные вакуоли имеют приводящие каналы.

2. Вопрос. Как питается инфузория — туфелька?

Ответ. Питаются инфузории бактериями и одноклеточными водорослями. Сбоку на теле имеется углубление — предротовое углубление, ведущее в рот. На дне глотки в цитоплазме образуется пищеварительная вакуоль, которая отделяется от глотки и увлекается током цитоплазмы. При обилии пищи и нормальных температурных условиях (15 градусов) пищеварительные вакуоли образуются, каждые 1 — 2 мин. В них пища переваривается и усваивается цитоплазмой, после чего пищеварительная вакуоль, пройдя по часовой стрелке, подходит к заднему концу тела, где через специальное отверстие в оболочке — порошицу выбрасывает не переваренные остатки пищи наружу.

3. Вопрос. Перечислите основные органоиды клетки инфузории — туфельки и укажите их функции.

Ответ. Оболочка (защита, придает форму клетке); реснички (передвижение, захват пищи), клеточный рот (поступает пища), глотка (образование пищеварительных вакуолей), пищеварительная вакуоль (переваривание пищи), порошица (выведение не переваренных остатков пищи), сократительная вакуоль (выведение излишней роды, продуктов обмена, регуляция давления), малое ядро (размножение), большое ядро (контроль процессов питания, дыхания, выделения, передвижения).

4. Вопрос. Каково значение простейших в природе и жизни человека?

Ответ. Простейшие — источник питания для других животных. В морях и в пресных водах простейшие, прежде всего инфузории и жгутиковые, служат пищей для мелких многоклеточных животных. Черви, моллюски, мелкие ракообразные, а также мальки многих рыб питаются преимущественно одноклеточными.

Простейшие — участники образования горных пород. Рассматривая под микроскопом размельченный кусочек обыкновенного писчего мела, можно видеть, что он состоит преимущественно из мельчайших раковинок каких — то животных. Морские простейшие (корненожки и радиолярии) играют весьма важную роль в образовании морских осадочных горных пород.

Изучение ископаемых остатков простейших играет большую роль в определении возраста разных слоев земной коры и нахождении нефтеносных слоев.

Борьба с загрязненностью водоемов — важнейшая государственная задача. Простейшие — показатель степени загрязненности пресных водоемов. Каждому виду простейших животных необходимы для существования определенные условия. Одни простейшие живут только в чистой воде, содержащей много растворенного воздуха и не загрязненной отходами фабрик и заводов; другие приспособлены к жизни в водоемах средней загрязненности. Наконец, есть и такие простейшие, которые могут жить в очень загрязненных, сточных водах. Таким образом, нахождение в водоеме определенного вида простейших дает возможность судить о степени его загрязненности.

Простейшие вступают в симбиоз в более крупными животными (копытные животные и инфузории, помогающие расщеплять клетчатку до более простых химических соединений).

Простейшие — возбудители болезней человека и животных. Среди простейших очень многие ведут паразитический образ жизни. Они поселяются в различных органах человека и животных и часто бывают причиной тяжелых заболеваний. К болезням, вызываемым простейшими, относятся, например, малярия и кожный лейшманиоз (см. ст.

Выполни задания

Задание.1. Подготовьте сообщение «Процесс питания и пищеварения у инфузории — туфельки».

Ответ. На теле инфузории имеется углубление — клеточный рот, который переходит в клеточную глотку. Около рта располагаются специализированные реснички околоротовой цилиатуры, «склеенные» в сложные структуры. Они загоняют в глотку вместе с потоком воды основную пищу инфузорий — бактерии. Инфузория находит свою добычу, чувствуя наличие химических веществ, которые выделяют скопления бактерий.

Питание сгруппировавшихся инфузорий зелеными водорослями

На дне глотки пища попадает в пищеварительную вакуоль. Пищеварительные вакуоли перемещаются в теле инфузории током цитоплазмы по определенному «маршруту» — сначала к заднему концу клетки, затем к переднему и затем снова к заднему. В вакуоли пища переваривается, а переваренные продукты поступают в цитоплазму и используются для жизнедеятельности инфузории. Сначала внутренняя среда в пищеварительной вакуоли становится кислой из — за слияния с ней лизосом, затем она становится более щелочной. По ходу миграции вакуоли от неё отделяются мелкие мембранные пузырьки (вероятно, тем самым увеличивается скорость всасывания переваренной пищи). Оставшиеся внутри пищеварительной вакуоли непереваренные остатки пищи выбрасываются наружу в задней части тела через особый участок поверхности клетки порошицу. После слияния с наружной мембраной пищеварительная вакуоль тут же отделяется от неё, распадаясь на множество мелких пузырьков, которые по поверхности микротрубочек мигрируют к дну клеточной глотки, формируя там следующую вакуоль.

Задание. 2. Подготовьте сообщение «Использование простейших в хозяйственной деятельности человека».

Ответ. Из множества простейших к настоящему времени сделаны попытки массово выращивать эвглену зеленую, вольвокс, тетрахимену, парамецию, дюналлиелу. Эвглена зеленая из — за длительного цикла размножения и незначительных кормовых достоинств не нашла применения в практике рыбоводства. Вольвокс молодью рыб практически не потребляется, поэтому его разводят для лабораторных целей. Тетрахимену выращивают в основном для изучения токсичности воды, а не для кормления рыб. Под воздействием веществ, содержащихся в воде, тетрахимепа изменяет свою активность. По степени изменения активности судят о степени токсичности воды. Дюналлиелу выращивают также для изучения качества воды. Дюналлиела — реснитчатая инфузория. В новой среде она сжимается, а затем принимает прежнюю форму. По скорости принятия прежней формы судят о токсичности воды.

В питании личинок рыб впервые дни жизни большое значение имеет парамеция, или инфузория туфелька. При ее обилии в водоеме личинки рыб растут особенно быстро.

Простейшие относятся к числу нетрадиционных объектов биотехнологии. До недавнего времени они использовались лишь как компонент активного ила при биологической очистке сточных вод. В настоящее время они привлекли внимание исследователей как продуценты биологически активных веществ.

В этом качестве рациональнее использовать свободноживущих простейших, обладающих разнообразными биосинтетическими возможностями и потому широко распространенными в природе.

Особую экологическую нишу занимают простейшие, обитающие в рубце жвачных животных. Они обладают ферментом целлюлазой, способствующей разложению клетчатки в желудке жвачных. Простейшие рубца могут быть источником этого ценного фермента. Возбудитель южноамериканского трипаносомоза — Trypanosoma (Schizotrypanum cruzi) стала первым продуцентом противоопухолевого препарата круцина (СССР) и его аналога—трипанозы (Франция). Эти препараты оказывают цитотоксический эффект при прямом контакте с опухолью и ингибируют ее опосредованно, путем стимуляции ретикулоэндотелиальной системы. Выяснилось, что ингибирующее действие связано с жирнокислотными фракциями. Характерной особенностью этих организмов является высокое содержание ненасыщенных жирных кислот. У жгутиконосцев фосфолипиды и полиненасыщенные жирные кислоты имеют такой же состав и строение, как в организме человека и животных. В мире микробов полиненасыщенные жирные кислоты не синтезируются, а многоклеточные животные или растения представляют собой более ограниченную сырьевую базу, чем простейшие, культуры которых можно получать методами биотехнологии независимо от времени года или климатических условий.

Другой группой биологически активных веществ простейших являются полисахариды.

Разнообразие полисахаридов, синтезируемых простейшими, достаточно велико. Особый интерес представляет парамилон, характерный для эвгленоидных жгутиконосцев. Представители родов Astasia и Euglena способны к сверхсинтезу парамилона. Этот полисахарид изучается как стимулятор иммунной системы млекопитающих.

В настоящее время в мире придается большое значение производству глюканов не только для медицинских целей, но и для пищевой и текстильной промышленности. Большой интерес представляет выяснение антигенной взаимосвязи между непатогенными и патогенными для человека видами трипаносомид. Установлено, что при введении мышам полисахаридов из культур непатогенных для человека простейших — Herpetomonas sp. и Crithidia fasciculata — повышалась резистентность животных к Т. cruzi, возбудителю болезни Чагаса у человека. Наличие перекрестных иммунологических реакций между полисахаридами различных типов послужило основанием для вывода о том, что антигенная общность между этими веществами обусловлена не структурой полимера, а отдельными мономерами или олигомерами одинакового химического строения.

Биомасса простейших содержит до 50% белка. Его высокая биологическая ценность заключается в том, что он содержит все незаменимые аминокислоты, причем содержание свободных аминокислот на порядок выше, чем в биомассе микроводорослей, бактерий и в мясе.

Обсуди с товарищами

Задание. Каким образом половой процесс (конъюгация) позволяет инфузориям давать более жизнеспособное потомство?

Ответ. В благоприятных условия инфузории размножаются простым деление пополам, при неблагоприятных условиях наступает особая форма полового размножения — конъюгация. В половом процессе участвует малое ядро. Суть конъюгации в том, что генетическая информация в клетке меняется (благодаря этому повышается изменчивость инфузорий и приспособление к условиям окружающей среды), но увеличения количества особей не происходит.

Выскажи мнение

Задание. Инфузория — более высокоорганизованное простейшее, чем амёба и эвглена зелёная.

Ответ. Инфузория более высокоорганизованное животное по ряду причин:

1. Органоиды передвижения — реснички, выполняющие кроме передвижения функции осязания и захвата пищи;

2. Глотка;

3. Порошица;

4. Сократительные вакуоли с приводящими каналами;

5. Наличие 2 — х ядер..

Работа с текстом

Задание. 1. Составьте развёрнутый план статьи «Строение и жизнедеятельность инфузории — туфельки».

Ответ.

1. Почему инфузории наиболее высокоорганизованные простейшие.

2. Среда обитания инфузории — туфельки.

3. Передвижение инфузории — туфельки.

4. Питание инфузории — туфельки.

5. Выделительные процессы у инфузории — туфельки..

6. Размножение инфузории — туфельки.

7. Особенности процесса конъюгации.

8. Значение конъюгации.

Задание 2. Найдите в тексте описание органоидов, внешне напоминающих звёздочку. Какие функции они выполняют?

Ответ. Две сократительные вакуоли пульсируют попеременно. По внешнему виду они напоминают две звёздочки. Излишки воды в теле животного вначале собираются в приводящие канальцы — лучи звезды, а далее вода поступает в центральный резервуар, который открывается во внешнюю среду.

Они выполняю функцию удаление излишней воды, выведение продуктов обмена, регуляция внутреннего давления.

С.35

Задание. Выявите черты сходства и различия в строении изученных простейших (§ 4, 5). Запишите сведения в таблицу «Черты сходства и различия в строении простейших».

Ответ.

Проводим исследование

Лабораторная работа. Изучение строения и передвижения одноклеточных животных

Цель: ознакомиться со строением простейших на примере инфузории — туфельки.

Задания.

1. Изучите невооружённым глазом инфузорию — туфельку в пробирке.

Ответ. На темном фоне хорошо видны маленькие белые точки, которые находятся в постоянном движении. Очень похожи на пузырьки овальной формы. В верхней части их больше.

2. На предметный столик поместите каплю с инфузориями, в неё — два — три волокна ваты, чтобы замедлить активное движение простейших. Накройте препарат покровным стеклом. Рассмотрите препарат при малом увеличении микроскопа. Постарайтесь найти передний и задний концы тела, глотку, сократительные вакуоли. Понаблюдайте за движением инфузорий.

Ответ. Внешне инфузория — туфелька имеет веретенообразную форму тела, отдалённо напоминающего на вид подошву с широким тупым и более узким концами. При внимательном рассмотрении можно видеть в середине тела туфельки ротовую впадину и глотку, и на концах тела сократительные вакуоли.

Передвижение инфузории туфельки осуществляется тупым концов вперёд, при этом она имеет обыкновение поворачиваться вокруг оси собственного тела. Туфелька, резко взмахивая ресничками — ножками и плавно возвращая их на место, работает такими органами передвижения словно вёслами в лодке. Причём количество подобных взмахов имеет частоту около трёх десятков раз за одну секунду.

3. Рассмотрите препарат при большом увеличении. Обратите внимание на движение цитоплазмы, биение ресничек вокруг глотки, на пищеварительные вакуоли.

Ответ. Около рта реснички, в связи с функцией захвата пищи, более мощные и длинные, находятся в постоянном движении, загоняют пищу в рот.. Ротовое отверстие, ведет в глубокий канал — глотку. На дне глотки образуется маленькая пищеварительная вакуоль. Пищеварительные вакуоли медленно перемещаются, благодаря движению цитоплазмы.

4. В рабочей тетради зарисуйте внешнее и внутреннее строение инфузории.

Ответ.

5. На предметное стекло поместите две капли воды с инфузориями и соедините их водяным мостиком. На край одной из капель поместите кристаллик соли. При помощи лупы понаблюдайте за происходящим явлением. Объясните его.

Ответ. Соль, растворяясь в воде, начинает действовать на инфузорий, которые устремляются по водяному мостику в каплю с чистой водой. Это явление называется раздражимость или способность организма реагировать на изменения окружающей среды.

6. Сделайте вывод о характерных признаках инфузории и запишите его в тетрадь.

Ответ. Для всех инфузорий характерны две главные особенности: движение с помощью ресничек (кроме того реснички выполняют функции осязания, захвата пищи) и наличие одновременно двух ядер: крупного и мелкого. Крупное обеспечивает размножение, мелкое в размножении не участвует, он управляет жизнедеятельностью неделящейся клетки.

Другие особенности: способность к процессу конъюгации, наличие глотки, порошицы, органеллы клетки хорошо развиты и занимают постоянное положение.