Чем покрыты реснички инфузории туфельки мембрана
Инфузория-туфелька
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.
Инфузории (ресничные)
Инфузория-туфелька
Если бы не сократительные вакуоли, удаляющие избыток воды, клетка лопнула, как переполненный воздушный шарик.
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
© 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.
Инфузории
Ресничные, или инфузории (Ciliophora) — в большинстве классификаций описываются в качестве типа какого-либо царства (Протистов, Хромист или Простейших). В международной классификации общества Протистологов это внеранговый таксон внутри альвеолят. Количество видов инфузорий учёными оценивается со слишком большим размахом — от 3 до 30 тыс., поэтому было принято решение брать в расчет среднюю цифру в 8-9 тыс. Также приблизительна и оценка соотношения среди них свободноживущих, комменсальных и паразитических простейших. Но считается, что большая их часть (70%) являются свободноживущими.
Отличительные признаки инфузорий
Инфузории — наиболее сложно устроенные простейшие. Встречаются они везде, где есть вода. Они могут быть одноклеточными и колониальными, размер их варьирует от 10 мкм до 4 мм. Несмотря на значительный полиморфизм представителей типа, инфузории — одна из наиболее однородных групп среди сборной группы протистов.
Это преимущественно гетеротрофные организмы, хотя есть среди них и виды, вступившие в симбиоз с водорослями. Принадлежность их к типу определяется несколькими достаточно чёткими признаками:
В эндоплазме клетки инфузорий расположены ядра, сократительные и пищеварительные вакуоли, шероховатый и гладкий эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи, митохондрии (как правило), некоторые другие органеллы и включения.
Покровы инфузорий
Часть кортекса может видоизменяться для выполнения каких-либо функций, например, служить для прикрепления клетки к субстрату, что чаще встречается у симбиотических видов (присоски, стебельки, прикрепительные диски).
Часть кортекса инфузорий также несёт различное число экструсом — структур, выполняющих функции защиты, нападения и некоторые другие. Это веретёновидные или пузырьковидные структуры, в которых содержатся вещества, при необходимости выделяемые (резко выбрасываемые) наружу.
У некоторых инфузорий в кортексе постоянно присутствуют гранулы пигментов или пигментоцисты, что придаёт им определённую окраску. Они выполняют защитную функцию или обеспечивает фоточувствительность.
С комплексом сократительных вакуолей и функцией питания связаны постоянные образования в соматической части кортекса:
У большинства инфузорий имеются оформленные цитостом-цитофарингиальные (рото-глоточные) структуры. Цитостом имеет несколько разное строение и может быть покрытым более длинными ресничками или мелкими поликинетами. Важно, что реснички там отличаются от всех других на теле инфузорий. У некоторых оральное углубление дополнительно формирует глотку (цитофарингс). В ней есть пароральная мембрана, задерживающая бактерии и другие пищевые частицы в глотке. У Suctoria рта нет, их питание осуществляется через специализированные пищевые щупальца. Другие безротые инфузории питаются эндоцитарно через пелликулу.
Помимо кортекса некоторые инфузории выделяют на поверхность постоянные защитные образования типа футляра или лорики.
Ядерный аппарат
Как было отмечено ранее, присутствие в клетке инфузорий ядер двух типов — макронуклеуса (соматического) и микронуклеуса (генеративного), считается неотъемлемой особенностью инфузорий. У большинства из них макронуклеусы очень крупные, богатые ДНК, делящиеся митотически. Но встречаются инфузории с фрагментированными или очень мелкими соматическими ядрами. Последние из них не способны делиться. Без макронуклеуса клетка не может существовать, его потеря ведёт к гибели инфузории. А без микронуклеуса она может жить и даже давать потомство.
Микронуклеусы — мелкие шарообразные ядра. Если их в клетке несколько, то они либо лежат рядом с макронуклеусом или в его углублениях, либо разбросаны по эндоплазме. Иногда два ядра образуют почти неразрывный комплекс. Деление микронуклеусов проходит по типу закрытого (внутриядерного) ортомитоза. Оно также способно к двухступенчатому мейозу. Потому они бывают как диплоидными, так и гаплоидными, а у некоторых видов полиплоидными. Было доказано, что кроме участия в половом процессе микронуклеарная ДНК отвечает за правильное развитие и функционирование цитостома и за развитие общего морфогенеза клетки.
Макронуклеусы у разных видов инфузорий имеют разную форму. Они бывают сферическими, удлинёнными, колбасовидными, лентовидными, бобовидными, кустистыми, чёткообразными или разделёнными на 2 или более частей. Обычно их считают полиплоидным, но показано, что это часто бывает характерно не для всех молекул ДНК, а для некоторых их участков.
Митохондрии и другие мембранные органеллы
Число митохондрий в разных клетках сильно отличается, видимо это зависит от их размеров. У некоторых представителей их насчитывается несколько сотен и даже тысяч. В большом количестве митохондрии входят в состав кортекса, хорошо заметны они и в эндоплазме. Органоиды покрыты двумя мембранами и всегда имеют кристы только трубчатого строения. У анаэробных инфузорий митохондрии утрачены, а их место занимают их функциональные аналоги — гидрогеносомы — небольшие пузырьки, содержащие ферменты, окисляющие малаты и пируваты с высвобождением молекулярного водорода.
В клетках инфузорий также находятся следующие органоиды, характерные для эукариот:
Питание инфузорий
По пищевым предпочтениям инфузории делятся на ряд групп:
Среди них есть полифаги (питаются многими объектами), стено- и олигофаги (предпочитают только что-то одно). Инфузории, у которых есть симбиотические водоросли, получают питание от них.
Фагосомы (пищеварительные вакуоли) образуются в цитостоме в конце глоточных углублений. Там пойманные организмы или частицы замыкаются в мембрану. У особей, лишённых клеточного рта, фагоцитоз происходит на всей поверхности кортекса. Процесс пищеварения инфузорий включает не менее 4 стадий:
Осморегуляция
Для удаления избытков поступающей воды и регуляции постоянства солевого состава у инфузорий как и у многих простейших есть специальные органоиды — пульсирующие, или сократительные вакуоли. У пресноводных (реже у морских, но не у всех) инфузорий может быть как одна, так и несколько (много) сократительных вакуолей.
Жизненный цикл
Бесполое деление происходят в активной фазе или в цисте размножения. Оно может быть монотомическим, когда в результате образуется 2 дочерние особи (передняя и задняя) и палинтомическим (почкование), тогда появляется несколько клеток более меньшего размера. Большинство инфузорий делится поперечной перетяжкой, но есть и виды с отклонением от главной оси и с параллельным делением тела.
Перед делением самой клетки удваиваются кинетосомы, поры сократительных вакуолей и цитопрокт. У особей с одной сократительной вакуолью она остаётся в одной из дочерних клеток, у второй достраивается из поры.
Большинство инфузорий переживает неблагоприятные условия в форме цисты. У некоторых эта стадия отсутствует. Образование стенок цисты зависит от наличия у инфузории экструсом мукоцист, которые секретируют вещества для построения стенок. Цисты выполняют и другую функцию (у некоторых инфузорий) — размножения. При инцистировании в теле простейших происходят морфологические перестройки, например, пропадает клеточный рот.
Большую часть жизненного цикла инфузории размножаются бесполым путём: бинарным делением (почкованием, стробиляцией, палинтомией). При этом обычно клетки проходят ряд последовательных стадий:
Процесс конъюгации (или автогамии) в период зрелости клетки был исследован всего для нескольких модельных объектов. При этом было важно обязательное наличие в разных штаммах двух половых типов клеток. Формирование конъюгационной пары происходит на основе взаимораспознавания партнёров. Для некоторых инфузорий процесс конъюгации обнаружен не был.
В большинстве случаев в конъюгацию вступают одинаковые по размеру клетки, которые образуют две зиготы. Каждый партнёр даёт 2 гаплоидных ядра, одно из них остаётся на месте, а другое мигрирует. Слияние пронуклеусов приводит к образованию двух диплоидных зигот (синкарионов).
У некоторых видов, вступающие в половой процесс клетки значительно различаются по размерам. У них образуется по одному пронуклеусу и в результате слияния образуется одна зигота. В ряде случаев обнаружены множественные образования ядер и зигот или прохождение конъюгации внутри одной клетки.
Процесс конъюгации распадается на 2 фазы:
Старое соматическое ядро дегенерирует. А затем восстанавливается заново из диплоидного зачатка. Всё это мы подробно раасмотрим на примере инфузории туфельки.
Инфузория-туфелька (Paramеcium caudаtum)
Инфузория-туфелька — свободноживущий одноклеточный организм, встречающийся в стоячих пресных водоёмах. Чтобы рассмотреть её под микроскопом, нужно зачерпнуть воду вместе с донным илом. Этих инфузорий очень легко развести в аквариуме, если залить прудовой водой пучок обычного сена. Инфузория-туфелька по форме похожа на подошву обуви, за это она и получила такое легко запоминающееся название. Причём «пятка» — это передний конец её тела, а «носок» — задний. Длина клетки инфузории составляет 0,1-0,3 мм.
Постоянную форму тела поддерживает пелликула, на поверхности которой правильными рядами расположено множество (10-15 тыс.) одинаковых по длине ресничек (то есть ундулиподий ресничек), только в области клеточного рта их длина увеличивается. Волнообразное веслооподобное биение ресничек обеспечивает движение инфузории «пяткой» вперёд с максимальной скоростью до 2 мм/с. Во время движения вперёд инфузория дополнительно вращается вдоль продольной оси тела. Покровы инфузории образуют многоугольники, в центре которых и располагается ресничка.
В эктоплазме пелликулы лежат базальные тела ресничек и экструсомы трихоцисты, которые выполняют защитную функцию. В ответ на механическое или химическое раздражение они выбрасывают содержимое своих мешочков наружу. Предполагают, что жидкость загустевает и затрудняет движение нападающего или изменяет химический состав воды. Трихоцист очень много и когда они действуют совместно, то защита получается очень эффективной. На месте выстреливших трихоцист появляются новые.
В эндоплазме инфузории расположены: 2 ядра (крупный полиплоидный макронуклеус и диплоидный мелкий микронуклеус), пищеварительные вакуоли, 2 крупные сократительные вакуоли, резервуар которых открывается наружу порой. Есть и другие органоиды, характерные для эукариотической клетки.
Питание инфузории-туфельки
У инфузории есть цитостом (клеточный рот), переходящий в цитофарингс (клеточную глотку). Их окружают специализированные реснички. Они более длинные и склеенные в специальные структуры, загоняют в рот воду с бактериями — основным кормом инфузории-туфельки. После типичного образования фагосом (пищеарительных вакуолей) их подхватывает постоянный ток цитоплазмы, где под действием ферментов лизосом происходит переваривание, о котором мы писали выше. Длится оно около часа. Непереваренные остатки выбрасываются наружу в переднем конце клетки через порошицу (цитопиг).
Осморегуляция и дыхание
В поддержании постоянного солевого состава внутри клетки (осморегуляции) участвуют пульсирующие вакуоли инфузории-туфельки. Две сократительные вакуоли пульсируют по очереди. Скорость их сокращения зависит от температуры и концентрации солей во внешней среде. Но вода выделяется из тела инфузории не только вакуолями, но и на протяжении всей поверхности клеточной мембраны.
При нормальной концентрации кислорода в воде инфузория дышит им при помощи диффузии через всю поверхность клетки, также она удаляет и углекислый газ. При низкой концентрации кислорода она способна существовать за счёт гликолиза.
Раздражимость
Инфузория-туфелька обладает чувствительностью к химическому составу окружающей среды. Для неё характерен как положительный хемотаксис, когда она движется к пищевым объектам, так и отрицательный хемотаксис при избегании контакта с хищниками или ухода из воды с большой концентрацией солей.
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.
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 и половой процесс
В благоприятных условиях инфузория-туфелька делится бесполым путём — поперечным делением надвое путём перетяжки, чаще всего в свободноподвижном состоянии. Деление её клетки происходит 1-2 раза в сутки. Ему предшествует митотическое деление обоих ядер и достройка недостающих органоидов. Бесполое размножение повторяется много раз подряд, но время от времени в жизненном цикле инфузории происходит половой процесс в виде конъюгации.
При конъюгации количество особей не изменяется, поэтому она не относится к размножению, происходит только перераспределение генетического материала между особями. Во время конъюгации две инфузории сходятся и прикладываются друг к другу брюшной стороной, в месте контакта пелликулы обоих клеток растворяются и образуется цитоплазматический мостик.
Макронуклеус конъюгантов распадается на части, растворяется. Микронуклеус сначала делится дважды мейозом. Три из четырёх гаплоидных ядер разрушаются, а четвёртое снова делится, но митотически, образуя пронуклеусы (половые ядра). Один пронуклеус (стационарный, женский) остаётся в клетке, другой (мигрирующий, мужской) переходит по цитоплазматическому мостику в клетку другой особи и сливается там со стационарным пронуклеусом, восстанавливая диплоидный набор хромосом. То же осуществляется и у другой особи.
Конъюгация у инфузории-туфельки
К концу конъюгации каждая особь имеет по одному ядру двойственного происхождения ( синкарион ). У разошедшихся конъюгантов, которых теперь называют эксконъюгантами, происходит процесс реконструкции нормального ядерного аппарата. Синкарион делится митотически. В одном из ядер происходит плоидное увеличение хромосом, оно увеличивается в размере и становится макронуклеусом. Второе ядро остаётся маленьким и диплоидным микронуклеусом.
Иногда у инфузории туфельки происходит половой процесс по типу автогамии (самооплодотворения). Он похож на конъюгацию, но происходит в пределах одной клетки.
Такие разные инфузории
Многие авторы делят инфузорий на два класса — ресничные и сосущие. Первые свободноживущие, вторые сидячие, лишённые во взрослом состоянии ресничек, рта и глотки, зато имеющие щупальца, способные размножаться почкованием и расселяться при помощи «бродяжек», покрытых ресничками. Сосущие инфузории хищники, питающиеся другими инфузориями, которых ловят при помощи щупалец и ими же высасывают содержимое жертвы (внеклеточное пищеварение). Внутри щупалец проходит канал, по которому содержимое пойманной инфузории перетекает в клетку хозяина.
Свободноживущие инфузории встречаются как в пресных водах, так и в морях. Их образ жизни разнообразен. Часто это планктонные организмы, большая часть которых наряду с гетеротрофным, способны к фотоавтотрофному способу питания за счёт симбиоза с водорослями. Многие бентосные виды ползают по дну и водным растениям. Богат инфузориями прибрежный морской песок. Живущие в песке инфузории имеют форму длинных тонких лент, способных сокращаться, ресничный аппарат, позволяющий протискиваться между песчинками.
В морской и пресной воде много сидячих видов, прикрепляющиеся к субстрату сократимыми и несократимыми стебельками. Их тело похоже на трубку или колокольчик с ресничками (трубач, сувойка) Часто они поселяются на животных и их раковинах — моллюсках, ракообразных, насекомых.
Важную роль выполняют симбиотические инфузории, обитающие в переднем отделе (рубце и сетке) жвачных. Большинство их относится к отряду Entodiniomorpha. Они помогают хозяину переваривать растительную пищу, вырабатывая специализированные ферменты. Без своих симбионтов жвачные не способны переваривать клетчатку. Тело этих инфузорий устроено сложно, оно часто снабжено шипами, выростами, а также скелетными пластинками из вещества близкого к клетчатке. В рубце жвачных их число может достигать 2 млн. на 1 см³.
Инфузории — симбионты жвачных животных
Есть многочисленные инфузории, паразитирующие на рыбах. Самое большое значение среди них имеют равноресничные инфузории. Внедрившись в кожу рыб, они вызывают её изъязвление и становятся причиной массовой гибели хозяев. Особенно подвержены такому заражению карпы.
В толстом кишечнике человека редко паразитирует равноресничная инфузория Balantidium coli, вызывающая тяжёлую форму колита (балантидиоз), которую трудно вылечить. Заразиться ей можно от свиней, у которых балантидиум паразитирует в кишечнике. Заражение происходит цистами инфузории.
Представители рода Blepharisma легко отличаются от других инфузорий благодаря красной или розовой окраске тела, обусловленной наличием гранул пигмента блефарисмина. Длина их каплевидной или бобовидной клетки варьирует от 50 мкм до 1 мм. Питаются бактериями, одноклеточными водорослями, более мелкими инфузориями и даже собратьями по роду. Для них характерен отрицательный фототаксис.
Вам будет интересно
Хоанофлагеллаты, или воротничковые жгутиконосцы (Choanoflagellata) — (от др.-греч. χοaνη — воронка (по форме воротничка) и…
Споровики (Sporozoa), или апикомплексы (Apicomplexa) — тип одноклеточных простейших из надтипа альвеолят (Alveolata). Если брать…
Зоология (от др.греч. ζῷον — животное и λόγος — учение) — это раздел биологии, комплексная…
Жгутиковые, или жгутиконосцы — это гетеротрофные, фотоавтотрофные или миксотрофные протисты, передвигающиеся и захватывающие пищу при…