Инфузория туфелька обитает в мелких стоячих водоемах. Формой тeлa она напоминает подошву туфли, в длину достигает 0,1-0,3 мм, покрыта прочной эластичной оболочкой - пелликулой, под которой в экто- и эндоплазме находятся скелетные опорные нити. Такое строение позволяет инфузории сохранять постоянную форму тела.
Органоиды движения - волосовидные реснички (у инфузории туфельки их 10-15 тыс.), покрывающие все тело. При исследовании ресничек с помощью электронного микроскопа выяснено, что каждая из них состоит из нескольких (около 11) волоконец. В основе каждой реснички лежит базальное тельце, расположенное в прозрачной эктоплазме. Туфелька быстро передвигается благодаря согласованной работе ресничек, которые загребают воду.
В цитоплазме инфузории отчетливо различаются эктоплазма и эндоплазма. В эктоплазме, между основаниями ресничек парамеции, располагаются органеллы нападения и защиты - маленькие веретеновидные тельца - трихоцисты. На фотографиях, сделанных с помощью электронного микроскопа, видно, что выброшенные трихоцисты снабжены гвоздеобразными наконечниками. При раздражении трихоцисты выбрасываются наружу, превращаясь в длинную, упругую нить, поражающие врага или добычу.
В эндоплазме располагаются - два ядра (большое и малое) и системы пищеварительных, а также выделительных органоидов.
Органоиды питания . На так называемой брюшной стороне находится предротовое углубление - перистом, ведущее в клеточный рот, который переходит в глотку (цитофаринкс), открывающуюся в эндоплазму. Вода с бактериями и одноклеточными водорослями, которыми питается инфузория, через рот и глотку загоняется особой группой ресничек перистома в эндоплазму, где окружается пищеварительной вакуолью. Последняя постепенно передвигается вдоль тела инфузории. По мере передвижения вакуоли заглоченные бактерии перевариваются в течение часа, вначале при кислой, а затем при щелочной реакции. Непереваренный остаток выбрасывается наружу через специальное отверстие в эктоплазме - порошицу, или анальную пору.
Органоиды осморегуляции . На переднем и заднем концах тела на границе экто- и эндоплазмы находится по одной пульсирующей вакуоли (центральный резервуар), вокруг которой расположены венчиком 5-7 приводящих канальцев. Вакуоль наполняется жидкостью из этих приводящих каналов, после чего наполненная жидкостью вакуоль (фаза диастолы) сокращается, изливает жидкость через маленькое отверстие наружу и спадается (фаза систолы). Вслед за этим жидкость, вновь наполнившая приводящие каналы, изливается в вакуоль. Передняя и задняя вакуоли сокращаются попеременно. Пульсирующие вакуоли выполняют двоякую функцию - отдачу излишней воды, что необходимо для поддержания постоянного осмотического давления в теле парамеции, и выделение продуктов диссимиляции.
Ядерный аппарат туфельки представлен по меньшей мере двумя качественно различными ядрами, расположенными в эндоплазме. Форма ядер обычно овальная.
Крупное вегетативное ядро называется макронуклеусом. В нем происходит транскрипция - синтез на матрицах ДНК информационной и других форм РНК, которые уходят в цитоплазму, где на рибосомах осуществляется синтез белка.
Мелкое генеративное - микронуклеус. Расположен рядом с макронуклеусом. В нем перед каждым делением происходит удвоение числа хромосом, поэтому микронуклеус рассматривают как "депо" наследственной информации, передаваемой из поколения в поколение.
Инфузория-туфелька размножается как бесполым, так и половым путем.
При бесполом размножении клетка перешнуровывается пополам по экватору и размножение осуществляется путем поперечного деления. Это предшествует митотическое деление малого ядра и характерные для митоза процессы в большом ядре.
После многократного бесполого размножения в жизненном цикле происходит половой процесс, или конъюгация.
Половой процесс заключается во временном соединении двух особей ротовыми отверстиями и обмене частями их ядерного аппарата с небольшим количеством цитоплазмы. Большие ядра при этом распадаются на части и постепенно растворяются в цитоплазме. Малые ядра сначала делятся дважды, происходит редукция числа хромосом, далее три из четырех ядер разрушаются и растворяются в цитоплазме, а четвертое снова делится. В результате этого деления образуются два гаплоидных половых ядра. Одно из них - мигрирующее, или мужское, - переходит в соседнюю особь и сливается с оставшимся в нем женским (стационарным) ядром. Такой же процесс происходит и в другом конъюганте. После слияния мужского и женского ядер восстанавливается диплоидный набор хромосом и инфузории расходятся. После чего в каждой инфузории новое ядро делится на две неравные части, вследствие чего формируется нормальный ядерный аппарат - большое и малое ядра.
Конъюгация не приводит к увеличению числа особей. Ее биологическая сущность состоит в периодической реорганизации ядерного аппарата, его обновлении и повышении жизнеспособности инфузории, приспособленности ее к окружающей среде.
Туфелька и некоторые другие свободноживущие инфузории питаются бактериями и водорослями. В свою очередь, инфузории служат пищей для мальков рыб и многих беспозвоночных животных. Иногда туфелек разводят для корма только что вылупившихся из икринок мальков рыб.
Инфузория туфелька обитает в стоячих пресных водоемах. Форма тела животного постоянна - имеется плотная эластичная пелликула. Тело туфельки покрыто продольными рядами ресничек.
На середине брюшной стороны тела простейшего расположен клеточный рот, окруженный более длинными ресничками, соединенными вместе. Они загоняют в рот пищу - бактерий. Рот ведет в глотку, на дне которой формируются пищеварительные вакуоли. Непереваренные остатки пищи выводятся из вакуолей через специальное отверстие в пелликуле - порошицу.
Дыхание и выделение происходит через всю поверхность тела. Функцию осморегуляции выполняют две сократительные вакуоли, которые находятся на переднем и заднем концах тела. Вода из тела животного собирается в приводящие канальцы, из которых изливается в центральный резервуар, открывающийся во внешнюю среду. По внешнему виду вакуоль напоминает «звездочку». Сократительные вакуоли пульсируют попеременно.
Инфузория туфелька обладает хемотаксисом: она способна активно двигаться в направлении пищи и, наоборот, убегает от вредных химических воздействий.
Ядерный аппарат у инфузории туфельки состоит из двух ядер: большого, полиплоидного (вегетативного), которое контролирует синтез белков в клетке; и малого диплоидного (генеративного), принимающего участие в половом процессе.
При благоприятных условиях туфелька размножается бесполым путем: клетка делится на две поперечной перетяжкой. При этом вегетативное ядро делится перетяжкой на два, а генеративное - митозом. При бесполом размножении многие клеточные органеллы достраиваются заново, например, ротовой аппарат.
Половой процесс у инфузорий называется конъюгацией. Две особи подходят друг к другу и соединяются в области клеточных ртов: между ними формируется плазматический мостик. Ядерный аппарат преобразуется таким образом, что в каждой особи оказывается по два гаплоидных ядра. Одним из этих ядер животные обмениваются. Затем инфузории расходятся, а гаплоидные ядра сливаются. Из образовавшегося диплоидного ядра вновь возникают большое и малое ядра.
Многоклеточные. Тип Кишечнополостные. Общая характеристика типа.
Кишечнополостные - многоклеточные двуслойные животные. Ткани, которые образуют их тело, развиваются издвух зародышевых листков - эктодермы и энтодермы и имеют такие же названия. Организация тела кишечнополостных соответствует гаструле в эмбриональном развитии многоклеточных животных. Между эктодермой и энтодермой расположена мезоглея - слой неклеточного вещества.
Кишечнополостные обладают радиальной, или лучевой симметрией. Это значит, что через тело животного можно провести несколько плоскостей симметрии, и каждый раз оно будет делиться на две зеркальные половины. Такой тип симметрии характерен для сидячих организмов.
Тело кишечнополостных образует двухслойный мешок, снаружи выстланный эктодермой, а изнутри - энтодермой. Энтодерма формирует полость кишки, которая сообщается с внешней средой ртом, окруженным венчиком щупалец. Кишечнополостные - хищники. Они ловят добычу - мелких планктонных животных с помощью щупалец. Пищеварение полостное и внутриклеточное. Непереваренные остатки пищи выводятся через рот.
Дыхание, а также выделение продуктов обмена осуществляется через всю поверхность тела животных.
У кишечнополостных имеется примитивная нервная система. Она образована нервными клетками, разбросанными в эктодерме. Они соединяются в общую сеть с помощью нервных отростков. Этот тип нервной системы называется рассеянным нервным сплетением. При участии нервной системы у кишечнополостных вырабатываются простейшие рефлексы: защитный и пищедобывающий. Органы чувств развиты слабо: у полипов присутствует только осязательная чувствительность, а у медуз кроме того имеются глаза и органы равновесия.
В жизненном цикле кишечнополостных, как правило, происходит смена двух жизненных форм: прикрепленных полипов и свободноплавающих медуз (иногда бывают прикрепленные медузы). Полипы бывают одиночными, но чаще всего образуют колонии. Медузы - одиночные организмы.
Размножаются кишечнополостные бесполым и половым путем. Бесполое размножение происходит у полипов, а половое - у медуз. На теле полипа формируется бугорок - почка, из которого образуется новый полип или медуза, таким образом медузы возникают на полипах в процессе бесполого размножения (почкования). У медуз закладываются половые железы - гонады, в которых образуются половые клетки - гаметы. Медузы раздельнополы. Половые продукты выметываются в воду, где происходит оплодотворение и развивается личинка, покрытая ресничками. Личинка плавает, затем оседает на субстрат и превращается в нового полипа. У большинства видов кишечнополостных в жизненном цикле происходит закономерное чередование полового и бесполого поколений.
Особо характерных признаком кишечнополостных является присутствие в эктодерме специальных стрекательных клеток, служащих для нападения и защиты.
Кишечнополостные обитают только в воде. В морях их видовое разнообразие значительно выше, чем в пресных водах.
Пресноводный полип - гидра. Среда обитания и внешнее строение. Лучевая симметрия. Внутреннее строение (двуслойность, разнообразие клеток). Питание. Дыхание. Нервная система. Рефлекс. Регенерация. Размножение вегетативное и половое.
Пресноводный полип - гидра относится к классу Гидрозои. Гидра обитает в пресных чистых стоячих водоемах. Она прикрепляется к водным растениям или грунту. Это одиночный малоподвижный полип. Тело гидры цилиндрической формы, на переднем конце тела расположен рот, окруженный венчиком из 5-12 щупалец. На заднем конце тела расположена подошва, с ее помощью гидра передвигается и прикрепляется,
Клеточный состав эктодермы. Эпителиально-мускульные клетки эктодермы образуют основную массу клеток этой ткани. Клетки имеют цилиндрическую форму эпителиальных частей и формируют однослойный покровный эпителий. К мезоглее прилегают сократимые отростки данных клеток.
Между эпителиально-мускульными клетками, находятся группы мелких, округлых клеток называемых промежуточными. Это недифференцированные клетки. Они могут превращаться во все остальные типы клеток тела гидры.
Нервные клетки образуют примитивную нервную систему - рассеянное нервное сплетение. У гидры имеется уплотненное скопление нервных клеток на подошве, вокруг рта и на щупальцах.
Большое количество стрекательных клеток находится на щупальцах, где они образуют стрекательные батареи. Стрекательная клетка имеет стрекательную капсулу, заполненную
ядовитым веществом. Внутрь капсулы ввернута стрекательная нить. На поверхности клетки находится чувствительный волосок, при его раздражении нить выбрасывается и поражает жертву. После выстреливания нити клетки погибают, а на их месте из промежуточных клеток образуются новые.
В эктодерме закладываются и развиваются половые клетки.
Клеточный состав энтодермы. Эпителиально-мускульные клетки направлены в полость кишки и несут жгутики, которые перемешивают пищу. Эти клетки могут образовывать ложноножки, с помощью которых захватывают частицы пищи, В клетках формируются пищеварительные вакуоли, то есть происходит внутриклеточное пищеварение.
Железистые клетки энтодермы выделяют в полость кишки пищеварительные соки, которые расщепляют пищу, то есть обеспечивают полостное пищеварение. Непереваренные остатки пищи выбрасываются через рот.
Дыхание и выделение продуктов обмена происходит всей поверхностью тела животного.
Наличие нервной системы позволяет гидре вырабатывать простые рефлексы. Рефлекс - ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая при участии нервной системы. Гидра реагирует на механическое прикосновение, температуру, наличие в воде химических веществ и на ряд других факторов внешней среды.
Гидра обладает высокой регенерационной способностью. Регенерация - это процесс восстановления организмом поврежденных или утраченных тканей, органов, частей организма. В регенерации гидры основная роль отводится промежуточным клеткам.
При благоприятных условиях гидра размножается бесполым путем. На теле животного образуется почка, она растет, затем формируются щупальца и прорывается рот. Молодая гидра отпочковывается от материнского организма и ведет самостоятельный образ жизни.
Осенью гидра переходит к половому размножению. На теле в эктодерме закладываются гонады - половые железы, а в них развиваются половые клетки. Оплодотворение происходит в теле гидры: через специальное отверстие в гонаде сперматозоид проникает к яйцеклетке и сливается с ней. Вокруг зиготы образуется плотная защитная оболочка. В таком виде яйцо зимует. Весной начинается развитие и выходит молодая гидра.
Морские кишечнополостные (полипы и медузы) и их значение
К классу Гидрозоев относятся колониальные морские кишечнополостные. Колонии полипов состоят из многих сотен особей и представляют собой кустики, неподвижно прикрепленные к субстрату. Есть и одиночные полипы. Кишечная полость каждого полипа сообщается с общей кишечной полостью, проходящей через все участки колонии, поэтому полипы оказываются объединенными между собой «общей кишкой», по которой распределяется пища.
В жизненном цикле большинства морских гидроидных присутствуют медузы. Медуза напоминает зонтик, по краю которого расположены щупальца; она плавает ртом вниз. Среди медуз есть очень ядовитые, например, дальневосточная медуза-крестовичок.
К классу Сцифоидные относятся очень крупные медузы с хорошо развитой мезоглеей. В жизненном цикле этих животных происходит чередование поколений: медуз и полипов. Полипы, как правило, одиночные, мелкие, от них отшнуровываются маленькие медузы, которые затем растут. Представители: аурелия, корнерот-широко распространены в Черном и Белом морях.
К классу Коралловые полипы относятся исключительно морские организмы, очень требовательные к солености и химическому составу воды. Медуз у них нет. Среди кораллов есть одиночные, малоподвижные представители, например, актинии. Однако большинство кораллов - колониальные и имеют твердый известковый или роговой скелет. Рифообразующие кораллы участвуют в постройке береговых рифов, атоллов и коралловых островов. Отмершие скелеты кораллов используются как строительный материал. Красный, голубой и черный кораллы идут на украшения.
Инфузории - наиболее высокоорганизованные простейшие, обладающие сложной системой органоидов. В настоящее время известно около 7,5 тыс. видов инфузорий, большинство из которых свободноживущие. Размеры и форма тела инфузорий крайне разнообразны.
Представителям типа характерны следующие морфофизиологические особенности:
Органоидами движения служат синхронно двигающиеся многочисленные реснички; форма тела постоянна за счет наличия сложно устроенной пелликулы и развитых опорных фибрилл и микротрубочек в цитоплазме; в поверхностном слое цитоплазмы присутствуют органоиды нападения и защиты; сложная система органоидов пищеварения (рот, глотка, пищеварительные вакуоли, порошица); усложнение строения сократительных вакуолей - органоидов осморегуляции и выделения; ядерный дуализм; ядерный аппарат состоит как минимум из двух ядер - большого полиплоидного (вегетативного) и малого диплоидного (генеративного); бесполое размножение путем поперечного деления клетки, половой процесс по типу конъюгации.
В настоящее время существует несколько систем классификации этого разнообразного типа простейших. Наибольшей популярностью пользуется систематика инфузорий, основанная на строении ресничного аппарата. Согласно ей инфузории делят на два класса: Ресничные и Сосущие.
Инфузория туфелька. Типичным представителем класса Ресничные инфузории является инфузория туфелька, на примере которой мы и рассмотрим особенности строения этой группы организмов.
Среда обитания, строение и передвижение. Инфузория туфелька обитает в стоячих пресных водоемах. Ее тело напоминает по форме туфельку (рис. 1). Длина инфузории от 0,1 до 0,3 мм. Постоянную форму тела поддерживает плотная оболочка (пелликула), которая образована клеточной мембраной и уплотненным слоем цитоплазмы.
Все тело животного покрыто продольными рядами одинаковых ресничек. Базальные тельца ресничек расположены под пелликулой в наружном слое цитоплазмы (в эктоплазме) и соединены специальными структурами, обеспечивающими синхронность биения ресничек. Это позволяет инфузориям быстро плавать любым концом вперед и ловко маневрировать. Кроме базальных телец в эктоплазме расположены трихоцисты - органоиды защиты. При механическом или химическом раздражении трихоцисты выбрасывают тонкие упругие нити, обладающие парализующим действием.
Рис. 1. Инфузория туфелька
Совокупность пелликулы и эктоплазмы образует опорный комплекс инфузории. Во внутреннем слое цитоплазмы (в эндоплазме) находятся пищеварительные сократительные вакуоли и другие Органоиды. Здесь же, в эндоплазме, расположен ядерный аппарат инфузории, представленный двумя типами ядер (ядерный дуализм). Крупное полиплоидное вегетативное ядро регулирует клеточный метаболизм. Малое диплоидное генеративное ядро участвует в половом процессе.
Питание. На середине брюшной стороны тела туфельки расположен клеточный рот, окруженный длинными ресничками. С помощью ресничек инфузория загоняет в рот пищу - бактерий и другие мелкие организмы. Рот ведет в глотку, на дне которой образуются пищеварительные вакуоли. Токами цитоплазмы вакуоли перемещаются в теле инфузории. В это время в них происходит переваривание и перенос питательных веществ в цитоплазму. Непереваренные остатки пищи выбрасываются из вакуолей через специальное отверстие в пелликуле - порошицу , расположенную на брюшной стороне задней части тела.
Дыхание. Газообмен осуществляется через всю поверхность тела путем диффузии. Кислород проникает в клетку и используется в процессе дыхания, а образующийся углекислый газ выходит наружу.
Выделение и осморегуляция. Функцию осморегуляции выполняют две сократительные вакуоли, расположенные на переднем и заднем концах тела. Каждая вакуоль состоит из центрального резервуара и 5-7 радиально расходящихся приводящих канальцев. Излишки воды сначала собираются в приводящие канальцы, из которых затем поступают в центральный резервуар. Каждый резервуар опорожняется во внешнюю среду через специальное отверстие на спинной стороне тела. Сократительные вакуоли пульсируют попеременно. Частота пульсации зависит от температуры и концентрации солей во внешней среде.
Выделение происходит через всю поверхность тела, частично эти функции берут на себя сократительные вакуоли.
Раздражимость. Инфузории туфельки обладают раздражимостью. При столкновении с посторонними предметами они способны мгновенно менять направление движения на противоположное. У них хорошо развит хемотаксис: инфузории активно движутся в сторону пищи и, наоборот, избегают вредных химических воздействий.
Размножение. При благоприятных условиях инфузория туфелька размножается бесполым путем (поперечным делением) 1- 2 раза в сутки. Делению клетки предшествует митотическое деление ядер и достройка недостающих органелл. После этого материнская клетка перетягивается посередине и разделяется на две дочерние клетки.
Половой процесс у инфузорий происходит по типу конъюгации . Обратите внимание, что половой процесс не является размножением, т. е. увеличение числа особей не происходит. Значение полового процесса - это перераспределение генетической информации. Рассмотрим, как это происходит.
Многообразие инфузорий. Большинство инфузорий - свободноживущие морские и пресноводные простейшие. Большую группу составляют почвенные инфузории, которые живут в почве в капельках капиллярной влаги.
В зависимости от образа жизни форма тела инфузорий и особенности строения их ресничного аппарата сильно варьируют. Плавающие инфузории, как правило, имеют обтекаемую форму тела и равномерное распределение ресничек. Сидячие и прикрепляющиеся инфузории обычно по форме похожи на колокольчик или трубу. На расширенном конце тела около рта у них располагаются длинные реснички (сувойка, трубач). Ползающие инфузории имеют уплощенное тело, а их реснички слипаются пучками, образуя так называемые цирры.
Наряду со свободноживущими инфузориями существует узкоспециализированная группа симбионтов, обитающих в желудке жвачных животных. Они помогают животному-хозяину переваривать растительную пищу, вырабатывая специальные ферменты. Без симбионтов эти животные усваивать целлюлозу (клетчатку) не способны.
Особую группу среди инфузорий образуют хищные сосущие инфузории, выделяемые в отдельный класс. Это сидячие организмы, во взрослом состоянии не имеющие ресничек, рта И околоротовой воронки. Они имеют округлое тело с радиальными, иногда разветвленными щупальцами. С помощью щупалец хищные инфузории ловят других, более мелких инфузорий и высасывают их содержимое. На конце щупалец выделяются липкие капли секрета, к которым прилипают проплывающие мимо инфузории. Внутри щупальца проходит канал, по которому содержимое жертвы перетекает в клетку хозяина и там переваривается.
При бесполом размножении от хищных инфузорий отпочковывается маленькая дочерняя особь - бродяжка, покрытая ресничками. В дальнейшем она теряет реснички и превращается во взрослую особь. Наличие этой подвижной ресничной стадии служит доказательством родства сосущих инфузорий с ресничными.