Общая характеристика и строение типа простейших. Механизмы адаптации и борьбы за выживание
Современная наука делит всю природу на живую и неживую. На первый взгляд, это деление может показаться простым, но иногда довольно трудно решить, является ли определенный действительно живым или нет. Всем известно, что основные свойства, признаки живого - это рост и размножение. Большинство ученых используют семь жизненных процессов или признаков живых организмов, которые отличают их от неживой природы.
Что характерно для всех живых существ
Все живые существа:
- Состоят из клеток.
- Имеют разные уровни клеточной организации. Ткань - группа клеток, выполняющих общую функцию. Орган - группа тканей, выполняющих общую функцию. Система органов - группа органов, выполняющих общую функцию. Организм - любое живое существо в комплексе.
- Используют энергию Земли и Солнца, которая им необходима для жизни и роста.
- Реагируют на окружающую среду. Поведение - это сложный комплекс реакций.
- Растут. Деление клеток - это упорядоченное образование новых клеток, которые растут до определенного размера, а затем делятся.
- Размножаются. Размножение не играет существенной роли для выживания отдельных организмов, но оно важно для выживания всего вида. Все живые существа размножаются одним из следующих способов: бесполое (производство потомства без использования гамет), половое (производство потомства путем соединения половых клеток).
- Адаптируются и приспосабливаются к условиям окружающей среды.
Основные признаки живых организмов
- Движение. Все живое может двигаться и менять свое положение. Это более очевидно на примере животных, которые умеют ходить и бегать, и менее очевидно у растений, части которых могут двигаться, чтобы отследить движение солнца. Иногда движение может быть настолько медленным, что его очень трудно увидеть.
- Дыхание - это химическая реакция, которая происходит внутри клетки. Это процесс высвобождения энергии из пищевых веществ во всех живых клетках.
- Чувствительность - способность обнаруживать изменения в окружающей среде. Все живые существа способны реагировать на такие раздражители, как свет, температура, вода, гравитация и так далее.
- Рост. Все живые существа растут. Постоянное увеличение количества клеток и размеров тела называется ростом.
- Размножение - способность воспроизводить и передавать генетическую информацию своему потомству.
- Экскреция - избавление от отходов и токсинов. В результате многих химических реакций, протекающих в клетках, необходимо избавляться от продуктов обмена, которые могут отравить клетки.
- Питание - потребление и использование питательных веществ (белки, углеводы и жиры), необходимых для роста, восстановления тканей и получения энергии. У разных видов живых существ это происходит по-разному.
Все живые существа состоят из клеток
Каковы основные признаки Первым из того, что делает живые организмы уникальными, является то, что все они состоят из клеток, которые считаются строительными блоками жизни. Клетки удивительны, несмотря на свой небольшой размер, они могут работать вместе, формируя такие большие структуры тела, как ткани и органы. Клетки также являются специализированными - например, клетки печени находятся в одноименном органе, а клетки мозга функционируют только в голове.
Некоторые организмы сделаны из всего лишь одной клетки, например, многие бактерии, в то время как другие состоят из триллионов клеток, например, человек. являются очень сложными существами, имеющими невероятную клеточную организацию. Эта организация начинает свой путь с ДНК и простирается на весь организм.
Размножение
Основные признаки живого (биология описывает это даже в школьном курсе) включают в себя также такое понятие, как размножение. Каким образом все живые организмы попадают на Землю? Они появляются не из воздуха, а путем размножения. Существует два основных способа производства потомства. Первое - это известное всем половое размножение. Это когда организмы производят потомство путем объединения своих гамет. Люди и многие животные попадают в эту категорию.
Другим типом размножения является бесполое: организмы производят потомство без гаметы. В отличие от полового размножения, где потомство имеет разный генетический состав, не такой, как у любого из родителей, бесполый способ дает потомство, генетически идентичное своему родителю.
Рост и развитие
Основные признаки живого предполагают также рост и развитие. Когда потомство появляется на свет, оно не остается таким навсегда. Отличным примером может стать сам человек. В процессе роста люди меняются, и чем больше времени проходит, тем сильнее эти отличия заметны. Если сравнить взрослого человека и малыша, которым он когда-то пришел в этот мир, то различия просто колоссальные. Организмы растут и развиваются на протяжении всей жизни, но эти два термина (рост и развитие) не означают одно и тоже.
Рост - это когда меняется размер, от маленького к большому. Например, с возрастом растут все органы живого организма: пальцы, глаза, сердце и так далее. Развитие подразумевает возможность изменения или трансформации. Этот процесс начинается еще до рождения, когда появляетсясь первая клетка.
Энергия
Рост, развитие, клеточные процессы и даже размножение могут происходить только в том случае, если живые организмы принимают и могут использовать энергию, что также входит в основные признаки живого существа. Все жизненные энергии, в конечном счете, идут от солнца, и эта сила дает энергию всему на Земле. Многие живые организмы, такие как растения и некоторые водоросли, используют солнце, чтобы произвести свои собственные продукты питания.
Процесс преобразования солнечного света в химическую энергию называется фотосинтезом, а организмы, которые могут его производить, называются автотрофами. Тем не менее, многие организмы не могут создавать себе пищу самостоятельно, и поэтому им приходится питаться другими живыми организмами для получения энергии и питательных веществ. Организмы, которые питаются другими организмами, называются гетеротрофами.
Ответная реакция
Перечисляя основные признаки живой природы, важно отметить тот факт, что всем живым организмам присуща способность реагировать определенным образом на различные стимулы окружающей среды. Это означает, что любые изменения в окружающей среде запускают определенные реакции в организме. Например, такое как венерина мухоловка, захлопнет свои кровожадные лепестки довольно быстро, если туда приземлится ничего не подозревающая муха. Если есть такая возможность, черепаха выйдет погреться на солнышке, а не останется в тени. Когда человек слышит урчание у себя в животе, то он пойдет к холодильнику, чтобы сделать бутерброд, и так далее.
Раздражители могут быть внешними (вне организма человека) или внутренними (внутри тела), и они помогают живым организмам сохранять равновесие. Они представлены в виде различных органов чувств в организме, таких как: зрение, вкус, обоняние и осязание. Скорость реагирования может варьироваться в зависимости от организма.
Гомеостаз
Основные признаки живых организмов включают в себя регуляцию которая называется гомеостазом. Например, регуляция температуры очень важна для всех живых существ, потому что температура тела влияет на такой важный процесс, как метаболизм. Когда телу становится слишком холодно, эти процессы замедляются, и организм может погибнуть. Противоположное происходит, если организм перегревается, процессы ускоряются, и все это приводит к тем же губительным последствиям.
Что общего имеют живые существа? Они должны иметь все основные признаки живого организма. Например, облако может увеличиваться в размерах и перемещаться из одного места в другое, но это не живой организм, так как оно не обладает всеми приведенными выше характеристиками.
Организмы, которые мы называем простейшими, являются одним из звеньев, играющих немаловажную роль в экологии и представляющие особый уровень организации живой материи.
Большинство простейших являются космополитами и им присуще широкое географическое распространение.
Это мельчайшие организмы, невидимые невооруженным глазом, ведущие как свободный образ жизни, так и обитающие в других организмах.
Вегетативные формы одних простейших представляют собой голый комок протоплазмы, с постоянно меняющейся формой (корненожки), другие имеют оболочку, сохраняющую более или менее постоянную форму их тела (жгутиковые, инфузории). Одни передвигаются при помощи псевдоподий (амеба), другие имеют специальные органы движения – жгутики, реснички (жгутиковые, инфузории).
Они являются эукариотами. Клетка простейших, как у всех эукариотов, состоит из ядра, протоплазмы и оболочки или мембраны. Оболочки у многих простейших уплотняется, образуется пелликула, придающая им определенную форму и усиливающая защиту организма от механических повреждений. У многих свободноживущих видов простейших клетка заключена в образованную нею раковину.
Протоплазма представляет сложную коллоидную систему и связывает между собой все части клетки.
В протоплазме различают поверхностный слой – эктоплазму, более плотную, гомогенную, и внутренний слой – эндоплазму, более жидкую и зернистую.
В протоплазме клетки имеются органоиды: лизосомы (обеспечивающие разложение органических веществ), рибосомы (участвующие в синтезе белка), эндоплазматическая сеть (на стенках ее каналов синтезируются углеводы и жиры, а сами каналы служат для переноса веществ), митохондрии (в которых происходит накопление энергии необходимой для процессов метаболизма), аппарат Гольджи (обеспечивающий выделение метаболитов наружу). Около ядра находится ядерный центр.
Кроме органоидов в протоплазме находятся различные включения: запасные питательные вещества в виде жира, гликогена, волютина, поглощенная пища и пр.
Органоиды являются постоянными составными частями клетки, количество и состав включений могут меняться.
Одним из отличительных признаков простейших является строение ядра.
Простейшим присуща раздражимость, возникающая в результате действия химических, физических, световых, механических факторов. Направленные движения под влиянием этих раздражителей называются таксисами. Таксисы бывают положительные или отрицательные и меняются в зависимости от условий среды.
Большинство простейших может медленно или быстро передвигаться за счет псевдоподий, жгутиков, ресничек, за счет сокращений особых волоконец мионем или за счет выделения жидкости из задней части тела.
У простейших, ведущих сидячий образ жизни, жгутики и реснички сокращаются, и за счет их движения создается ток воды, приносящий им пищу.
Механизм питания у разных видов простейших различен.
Каждому простейшему присущи все основные жизненные функции – обмен веществ с ассимиляцией и диссимиляцией.
По способу питания простейшие разделяются на три группы:
1. Автотрофные организмы. Синтезируют органические вещества из углекислоты и воды при помощи хлорофилла. Источником энергии служит солнечный свет.
2. Гетеротрофные организмы. Хлорофилла не имеют. Питаются органическими веществами, созданными растениями или животными.
3. Миксотрофные организмы. Питаются как аутотрофы и гетеротрофы (за счет неорганических и органических веществ).
Размножение у простейших осуществляется половым и бесполым путем.
Простейшим свойственны определенные жизненные циклы. Для многих простейших характерно длительное размножение бесполым путем, сменяющееся половым процессом, после которого опять наступает период бесполого размножения.
Одной из стадий жизненных циклов у простейших нередко бывает состояние покоя (образование цисты). В стадии цисты простейшие могут переносить различные неблагоприятные условия окружающей среды.
Циста для простейшего – это форма сохранения вида в неблагоприятных условиях. Простейшие являются важной составной частью геологических пород, пресных и морских вод, почв. Они участвуют в процессах круговорота веществ в природе, в образовании трофических связей.
Простейшие – это мельчайшие организмы, невидимые невооруженным глазом, ведущие как свободный образ жизни, так и обитающие в других организмах.
В подавляющем большинстве – это одноклеточные организмы, но представители некоторых видов в цикле своего развития имеют многоклеточные стадии, а незначительное число видов простейших ведет колониальный образ жизни. Однако, такие многоклеточные простейшие нельзя считать настоящими многоклеточными, поскольку разделения функций между клетками у этих организмов нет.
Каждое простейшее представляет собой целостный организм, выполняющий все функции, свойственные живым существам.
О простейшем организме можно сказать, что в морфологическом отношении – это клетка, а в функциональном – организм.
Простейшие живут всюду, где есть влажная среда (в морях, реках, озерах, лужах, болотах, во влажной земле и пр.). Их можно обнаружить даже в небольших скоплениях воды, например в пазухах листьев, во мху, в водной пленке, которая окружает частицы почвы. В пресных водоемах и морской воде имеются донные (бентические) и свободно плавающие в воде (планктические) виды простейших.
В стоячей воде простейшие встречаются чаще и в большем количестве, чем в проточной.
Большинство простейших являются космополитами и имеют широкое географическое распространение.
Несмотря на свой космополитизм, простейшие очень чувствительны к различным факторам окружающей среды.
На видовой состав простейших, их морфологическую структуру, метаболические и энергетические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность простейших, существенное отрицательное влияние оказывают химическое, тепловое, радиационное, антропогенное загрязнение как природных естественных вод, так и вод искусственных водоемов.
Массовое уничтожение лесов, осушение болот, образование каскадов в озерах, прудах и водохранилищах, нарушение параметров при создании искусственных водоемов, нарушение режима газообмена в водоемах, загрязнение водоемов производственными отходами, строительство гидроэлектростанций, химическая борьба с сорняками и вредителями растительного мира, нарушение агротехники и многие другие причины негативно сказываются на простейших.
Практическое значение простейших очень велико.
Простейшие интенсивно питаются и активно размножаются и в результате этого они оказывают огромное влияние на круговорот веществ в природе. Являясь обитателями водной среды, они поглощают из воды вещества, находящиеся в ней в небольшом количестве, и концентрируют их в своих телах. После гибели простейших эти вещества скапливаются на дне водоема, что в свою очередь способствует образованию геологических отложений полезных элементов и соединений. Многие меловые отложения образовались из раковин ложноножковых простейших.
Однако не следует забывать и о том, что массовое размножение простейших в водоемах может привести и к отрицательным последствиям – резкому снижению количества кислорода, а это в свою очередь способствует массовой гибели рыб, усилению гнилостных процессов и т.д.
Простейшие могут быть показателями биологической характеристики воды почвы. Чистота воды и пригодность ее для питья в основном зависит от содержания в ней органических соединений. Видовой состав простейших в почве или водоеме может характеризовать те или иные особенности почвы и водоема. Это объясняется тем, что различные простейшие приспособлены к жизни в воде или почве с определенным содержанием этих веществ и поэтому они могут быть показателями степени насыщения воды или почвы этими веществами.
Например, в сильно загрязненной и гниющей воде обитают Euglena viridans, Colpidium colpeda, Paramaecium putrinum, Vorticella microstoma .
В воде, в которой происходит расщепление органических веществ с энергетическим окислением, обитают представители родов Cryptomonas, Chlamydomonas, Spirostomum, Actinoprys, Actinosphaerium, Paramaecium.
В воде с малым содержанием органических веществ и большим количеством минеральных соединений преобладают представители родов Volvox, Gonium, Eudorina, Lacrymaria, Amoeba .
Многие простейшие являются продуцентами биологически активных веществ, играющих определенную роль в метаболических процессах других организмов. Например, простейшие, обитающие в рубце жвачных животных, вырабатывая фермент целлюлазу, способствуют разложению клетчатки. Простейшие являются активными продуцентами не только ферментов, но и таких веществ как гистонов, серотонина, липополисахаридов, липополипептидоглюканов, аминокислот, метаболитов, применяемых в медицине и ветеринарии, пищевой и текстильной промышленностях.
Простейшие являются одним из объектов, используемых в биотехнологии.
Так, возбудитель южноамериканского трипаносомоза Trypanosoma cruzi является продуцентом противоопухолевого препарата круцина и его аналога – трипанозы. Эти препараты оказывают цитотоксическое действие на клетки злокачественных образований. Продуцентами антибластомных ингибиторов являются также Trypanosoma lewisi, Crithidia oncopelti, Astasia longa .
Препарат астализид, продуцируемый Astasia longa , обладает не только антибластомным действием, но и антибактериальным (в отношении E.coli и Ps.aeruginosa ), и антипротозойным (против Leiscmania).
Простейшие используются для получения полиненасыщенных жирных кислот Полисахаридов, гистонов, серотонина, ферментов, глюканов для медицинских целей, а также в пищевой и текстильной промышленностях.
Herpetomonas sp. и Crithidia fasciculate используются для получения полисахаридов, защищающих животных от Trypanosoma cruzi.
Поскольку биомасса простейших содержит до 50% белка, свободноживущие простейшие используются в качестве источника кормового белка для животных.
Среди простейших имеется немало видов, вызывающих тяжелые, а порой и смертельные заболевания человека, домашних и диких животных, птиц, рыб, растений.
Заболевания, обусловленные патогенными простейшими, называются протозойными в отличие от инфекционных, возбудителями которых являются бактерии, спирохеты, вирусы, микоплазмы, риккетсии, хламидии.
Следует помнить о том, что простейшие могут повреждать практически любой орган тела человека или животного (печень и селезенку, мочеполовую систему, кожу, костный и головной мозг и др.).
Активно питаются и размножаются вегетативные особи – трофозоиты.
В организме человека, обезьян, собак, лошадей, крупного рогатого скота, свиней и других животных амебы встречаются в трех стадиях: в стадии активно подвижной формы, называемой трофозоитами, в стадии предцисты – мало подвижной и в стадии цисты – неподвижной.
Отличительной чертой представителей жгутиконосцев (Flagelata ) является наличие органов движения – жгутиков, представляющих сложно устроены выросты наружного слоя эктоплазмы. Имеют плотную оболочку. Делятся продольно. У некоторых половой процесс деления чередуется бесполым.
Среди жгутиковых есть аутотрофы, гетеротрофы и миксотрофы. Обитают в пресных и соленых водоемах. Могут обусловить цветении воды при массовом размножении.
В организм человека и животных вместе с водой и пищевыми продуктами могут попасть цисты лямблии (Lamblia intestinalis ). В вегетативной форме лямблии обитают в тонких кишках, двенадцатиперстной кишке, желчном пузыре, прикрепившись с помощью присасывательного диска к клеткам эпителия. Питаются за счет продуктов гидролиза пищевых веществ, извлекаемых из клеток хозяина. Союзниками лямблий в организме хозяина являются несовершенные грибы и грамположительные бактерии. В толстой кишке снова превращаются в цисту.
К патогенным жгутиковым относятся трипаносомы (Trypanosoma cruzi, Tr.gambiense, Tr.rhodesiense ), вызывающие африканский и американский трипаносомоз. Обитают в крови, и в лимфатических узлах. Имеют веретенообразную форму, жгутик и ундулирующую мембрану. Тканевые формы - амастиготы развиваются в сердечной мышце, печени, головном мозге. Резервуаром Tr.gambiense является человек, Tr.rhodesiense – антилопы, Tr.cruzi – крысы, броненосцы. Переносчики муха Це – це, триатомовые клопы.
К жгутиковым относятся и гиардии (Giardia ). Они характеризуются тем, что у них двойной набор всех органоидов (имеют два ядра, два комплекта жгутиков, у некоторых два цистома). Являются облигатными обитателями организма амфибий.
Инфузории (Ciliata ), представляющие самостоятельную группу простейших. Это наиболее сложно устроенные простейшие.
Инфузории обладают органами движения – ресничками, которые либо равномерно покрывают все тело, либо сгруппированы на отдельных его участках.
По количеству и расположению ресничек имеются круглоресничные, равномерноресничные и спиральноресничные инфузории.
У многих инфузорий есть особые органы нападения и защиты – палочковидные трихоцисты. Они располагаются в наружном слое цитоплазмы. Под влиянием механического или химического раздражения трихоцисты превращаются в длинные нити, которые выбрасываются наружу и проникают в клетки других организмов.
Размножаются инфузории бесполым и половым способом.
Среди инфузорий выделяются подклассы ресничные (Euciliata ) и сосущие (Suctoria ).
Сосущие инфузории (Suctoria ) в основном хищники. Они ведут прикрепленный образ жизни, поселяясь на разных субстратах, в том числе и на поверхности тела многих беспозвоночных.
Подавляющее большинство споровиков приспособилось к обитанию внутри цитоплазмы (реже внутри ядра) различных клеток хозяина.
Они живут в пищеварительном тракте, в полости тела, в кровеносной системе и в других органах хозяев.
Многие из этих простейших выходят из организма хозяина в виде стадий, окруженных толстыми оболочками, часто называемых спорами. Поэтому они и получили название Sporozoa.
Наиболее характерным для споровиков является наличие сложных циклов, связанных со сменой хозяев, форм размножения (полового и бесполого), среды обитания.
Величина споровиков, живущих в клетках тканей или в клетках крови очень мала (измеряется микрометрами). Споровики, обитающие в клетках крови, по величине меньше тех, которые живут в полости кишечника или тела.
К споровикам относятся кокцидии, плазмодии, токсоплазмы, гемоспоридии, пироплазмы, саркоспоридии, грегарины, миксоспоридии, микроспоридии.
Заражение кокцидиями происходит алиментарно. Вместе с водой и кормами в организм попадают ооцисты. В кишечнике оболочка ооцисты разрушается и вышедшие спорозоиты внедряются в клетки кишечника, печени, поджелудочной железы и превращаются в трофозоитов. Трофозоиты превращаются в шизонтов, в них образуются мерозоиты, которые поражают неповрежденные клети.
К кровяным споровикам относятся плазмодии (Plasmodium ) и пироплазмиды (Piroplasmida ).
Передача плазмодий от одного организма к другому осуществляется кровососущими комарами из родов Culex, Anopheles, Aedes.
Поражаются эритроциты. Они гемолизируются, развивается анемия, возникают кровоизлияния. Поражаются пищеварительная и нервная системы. Животные сильно истощаются, теряют подвижность, у них развивается атрофия кишечника. Животные погибают.
Токсоплазмы (Toxoplasma ) очень широко распространены в природе и вызывают заболевание токсоплазмоз у человека, у домашних и диких птиц, кошек, собак, крупного и мелкого рогатого скота, свиней, у грызунов и у многих других видов животных, в том числе и у холоднокровных.
Заражение происходит при попадании цист через поврежденную кожу, алиментарно при употреблении зараженных цистами пищевых продуктов и воды, внутриутробно через плаценту от больной матери к плоду. Токсоплазмы могут передаваться кровососущими клещами. Мухи и тараканы являются механическими переносчиками цист.
Выделяются токсоплазмы в форме цисты с молоком, мочой, слюной, испражнениями.
Поражение человека саркоспоридиями встречается редко. Заражение происходит алиментарно при употреблении мяса зараженного спорами саркоспоридий.
Заражение происходит при заглатывании вместе с пищевыми продуктами и водой спор микроспоридий, снабженных стрекательными нитями
| Систематическое распределение некоторых видов простейших | ||
|---|---|---|
| Sarcodina | Acanthamoeba | A.astronyxis, A.culberstoni |
| Endolimax | E.nana | |
| Entamoeba | E.histolytica, E.coli, E.suis, E.hartmani, E.gingivali, E.anatis, E.gallinarum, E.haulista, E.dispar, E.dysenteriae, E.ranarum и другие | |
| Iodamoeba | I.butshlii | |
| Hydramoeba | H.hydroxena | |
| Naegleria | N.aerebia, N.foleri - syn | |
| Vahlkampfia | V.enterica, V.lacertae | |
| Cnidosporidia п/к Myxosporidia |
Ceratomyxa | C.racemosa, C.coris |
| Chloromyxum | Ch.leydigi, Ch.truttae | |
| Hennegaya | H.oviperda, H.psorospermica | |
| Hoferella | H.cyprini | |
| Myxodium | M.lieberkuhni, M.bergense, M.laticurum | |
| Myxobulus | M.pfefferi, M.neurubius, M.musculi, M.talievi, M.exiguus | |
| Myxosoma | M.ranae, M.cerebralis | |
| Ortholinea | O.divergens | |
| Sphaeromyxa | Sp.cottidarum, Sp.polymorpha | |
| Sphaerospora или Spirrgularis | Sp.cyprini | |
| Telohanellus | T.pyrifotmis | |
| п/к Microsporidia | Glugea | G.anomala |
| Nozema | N.apis, N.bombicis, N.malionis, N.balantidii, N.franzelinae, N.mensinii, N.notabilis | |
| Perezia | P.lankesteriae | |
| Ciliata п/к Suctoria |
Ephelota | E.gemmipara |
| Tachyblaston | T.ephelotensis | |
| п/к Holotrichia | Chilodonella | C.cyprini |
| Foettingeria | F.actinarum | |
| Ichthyophthirius | I.multifiliis | |
| Radiophrya | R.hoplites | |
| п/к Spirotrichia | Balantidium | B.coli |
| Cycloposthium | C.edenntatum | |
| Diplodinium | D.cameli | |
| Nictotherus | N.cardiformis | |
| Ophryoscolex | O.purkinjei | |
| п/к Peritrichia | Apiosoma | A.doliaris |
| Galiperdia | G.brevipes | |
| Trichodina | T.domerguei, T.urinaria, T.strelcowi, T.urinicola, T.pediculus | |
| Sporosoa п/к Coccidiomorfa |
Aggregata | A.eberthi |
| Eimeria | E.anguillae, E.intestinalis, E.carpelli, E.intricata, E.faurei, E.parva, E.ranarum, E.stidaum, E.sardinae, E.truncata | |
| Haemoproteus | H.columbae | |
| Grellia | G.dinophili | |
| Isospora | I.mesnili, I.ardeae, I.hominis, I.natalensis, I.belli | |
| Karyolysus | K.lacertae | |
| Leucocytozoon | L.simondi | |
| Lankesterella | L.minima | |
| Parahaemjprjteus | P.vilans | |
| Plasmodium | Pl.vivax, Pl.jvale, Pl.malariae, Pl.falciparum, Pl.gallinacem | |
| Sarcocystis | S.fusiformis, S.tenella, S.mischeriana, S.suihominis | |
| Toxoplasma | T.gondii | |
| п/к Piroplasmida | Anthemosoma | A.garnhami |
| Babesia | B.bigemia, B.bovis, B.canis, B.divergens, B.ovis | |
| Nuttfllina | N.eque | |
| Theileria | T.parva, T.annulata, T.mutans | |
| п/к Gregarina | Corycella | C.carmata |
| Diplauxis | D.hatti | |
| Enterocystis | E.funcides | |
| Gregarina | G.garnhami, G.fernandoi, G.munieri, G.polymorpha | |
| Lecudina | L.pellucida | |
| Lancesteria | L.barretti, L.clarki | |
| Menospora | M.polyacantha | |
| Monocystis | M.pfeiformis | |
| Pielocephalus | P.pellunada, P.blabera | |
| Pyxinoides | P.balani | |
| Rhynchocystis | R.pilosa | |
| Selenidum | S.sabellariae, S.faushaldi | |
| Schizocystis | S.gregarinoides | |
| Schneideria | S.mucronata | |
| Stylocephalus | S.longicolis | |
| Taeniocystis | T.mira | |
| Trichorhynchus | T.pulcher | |
| Mastigophora п/к Phytomastigina |
Euglena | E.viridis |
| Nauplicola | N.ocelli | |
| Parastasia | P.coelomae | |
| п/к Zoomastigina | Blastocrithidia | B.fanuliaris, D.gerridis |
| Ichthyobodo | I.nicator | |
| Giardia | G.agilis | |
| Lamblia | L.intestinalis, L.mocrotis, L.duodenalis, L.oncopelti | |
| Leishmania | L.donovani, L.tropica, L.brasilienis, L.mexicana | |
| Leptomonas | L.oncopelti | |
| Pentatrichomonas | P.hominis | |
| Phitomonas | P.elmassiani | |
| Trypanosoma | T.brucei, T.congolense, T.vivax, T.zapi, T.lewe, T.cruzi, | |
| Trichomonas | T.vaginalis, T.muris, T.batrachorum, T.foetus, T.angusta, T.lacertae, T.gallinae | |
| п/к Opalina | Opalina | O.ranarum |
Тип простейшие включает примерно 25 тыс. видов одноклеточных животных, обитающих в воде, почве или организмах других животных и человека. Имея морфологическое сходство в строении клеток с многоклеточными организмами, простейшие существенно отличаются от них в функциональном отношении.
Если клетки многоклеточного животного выполняют специальные функции, то клетка простейшего является самостоятельным организмом, способным к обмену веществ, раздражимости, движению и размножению.
Простейшие - это организмы на клеточном уровне организации. В морфологическом отношении простейшее равноценно клетке, но в физиологическом представляет собой целый самостоятельный организм. Подавляющее большинство их - микроскопически малых размеров (от 2 до 150 мкм). Однако некоторые из ныне живущих простейших достигают 1см, а раковины ряда ископаемых корненожек имеют в диаметре до 5-6 см. Общее количество известных видов превышает 25 тыс.
Строение простейших чрезвычайно разнообразно, но все они обладают чертами, характерными для организации и функции клетки. Общим в строении в строении простейших являются два основных компонента тела - цитоплазма и ядро.
Цитаплазма
Цитоплазма ограничена наружной мембраной, которая регулирует поступление веществ в клетку. У многих простейших она усложняется дополнительными структурами, увеличивающими толщину и механическую прочность наружного слоя. Таким образом возникают образования типа пелликулы и оболочки.
Цитоплазма простейших обычно распадается на 2 слоя - наружный более светлый и плотный - эктоплазму и внутренний, снабженный многочисленными включениями,- эндоплазму.
В цитоплазме локализуются общеклеточные органоиды. Кроме того, в цитоплазме многих простейших могут присутствовать разнообразные специальные органеллы. Особенно широко распространены различные фибриллярные образования - опорные и сократимые волоконца, сократительные вакуоли, пищеварительные вакуоли и др.
Ядро
Простейшие обладают типичным клеточным ядром, одним или несколькими. Ядро простейших имеет типичную двухслойную ядерную оболочку. В ядре распределен хроматиновый материал и ядрышки. Ядра простейших характеризуются исключительным морфологическим многообразием по размерам, числу ядрышек, количеству ядерного сока и т.д.
Особенности жизнедеятельности простейших
В отличие от соматических клеток многоклеточные простейшие характеризуются наличием жизненного цикла. Он слагается из ряда следующих друг за другом стадий, которые в существовании каждого вида повторяются с определенной закономерностью.
Чаще всего цикл начинается стадией зиготы, отвечающей оплодотворенному яйцу многоклеточных. За этой стадией следует однократно или многократно повторяющееся бесполое размножение, осуществляемое путем клеточного деления. Затем образуются половые клетки (гаметы), попарное слияние которых вновь дает зиготу.
Важной биологической особенностью многих простейших является способность к инцистированию. При этом животные округляются, сбрасывают или втягивают органеллы движения, выделяют на своей поверхности плотную оболочку и впадают в состояние покоя. В инцистированном состоянии простейшие могут переносить резкие изменения окружающей среды, сохраняя жизнеспособность. При возвращении благоприятных для жизни условий цисты раскрываются и простейшие выходят из них в виде активных, подвижных особей.
По строению органоидов движения и особенностей размножения тип простейшие делится на 6 классов. Основные 4 класса: Саркодовые, Жгутиковые, Споровики и Инфузории.
На Земле обитает более 2 млн животных, и список этот постоянно пополняется.
Наука, изучающая строение, поведение, особенности жизнедеятельности животных, называется зоологией.
Размеры животных колеблются от нескольких микрон до 30 м. Одни из них видны только в микроскоп, как, например, амеба и инфузории, а другие относятся к гигантам. Это киты, слоны, жирафы. Среда обитания животных самая разнообразная: это вода, суша, почва и даже живые организмы.
Имея общие черты с другими представителями эукариот, животные имеют и существенные отличия. Клетки животных лишены оболочки и пластид. Питаются они готовыми органическими веществами. Значительная часть животных активно двигается и имеет специальные органы движения.
Царство животных разделено на два подцарства: одноклеточные (простейшие) и многоклеточные.
Рис. 77. Простейшие: 1 - амеба; 2 - эвглена зеленая; 3 - фораминиферы (раковины); 4 - инфузория-туфелька (1 - большое ядро; 2 - малое ядро; 3 - клеточный рот; 4 - клеточная глотка; 5 - пищеварительная вакуоль; 6 - порошица; 7 - сократительные вакуоли; 8 - реснички)
Простейших делят на несколько типов, наиболее широко распространенные и значимые из них Саркодовые, Жгутиковые, Споровики и Инфузории.
Саркодовые (Корненожки). Типичным представителем саркодовых является амеба. Амеба - это пресноводное свободноживущее животное, не имеющее постоянной формы тела. Клетка амебы при движении образует псевдоподии, или ложноножки, которые служат также для захвата пищи. В клетке хорошо заметны ядро и пищеварительные вакуоли, которые образуются на месте захвата амебой пищи. Кроме того, имеется и сократительная вакуоль, через которую удаляются избыток воды и жидкие продукты обмена. Размножается амеба простым делением. Дыхание происходит через всю поверхность клетки. Амеба обладает раздражимостью: положительной реакцией на свет и пищу, отрицательной - на соль.
Раковинные амебы - фораминиферы имеют наружный скелет - раковину. Она состоит из органического слоя, пропитанного известняком. Раковина имеет многочисленные отверстия - дырочки, через которые высовываются псевдоподии. Величина раковин обычно небольшая, однако у некоторых видов она может достигать 2-3 см. Раковины отмерших фораминифер образуют на морском дне отложения - известняки. Там же обитают и другие раковинные амебы - радиолярии (лучевики). В отличие от фораминифер, они обладают внутренним скелетом, который располагается в цитоплазме и образует иголочки - лучи, часто ажурной конструкции. Кроме органического вещества в состав скелета входят соли стронция - случай в природе единственный. Эти иголки образуют минерал - целестин.
Жгутиковые. Эти микроскопические животные имеют постоянную форму тела и передвигаются с помощью жгутиков (одного или нескольких). Эвглена зеленая - одноклеточный организм, обитающий в воде. Ее клетка имеет веретеновидную форму, на конце ее находится один жгутик. У основания жгутика расположены сократительная вакуоль и светочувствительный глазок (стигма). Кроме того, в клетке имеются хроматофоры, содержащие хлорофилл. Поэтому эвглена на свету фотосинтезирует, в темноте питается готовыми органическими веществами.
После нескольких бесполых поколений в эритроцитах появляются клетки, из которых развиваются гаметы. Для дальнейшего развития они должны попасть в кишечник комара анофелеса. Когда комар кусает больного малярией, гаметы с кровью попадают в пищеварительный тракт, где происходит половое размножение и образование спорозоитов.
Инфузории - самые сложноорганизованные представители простейших, их насчитывается более 7 тыс. видов. Один из наиболее известных представителей - инфузория-туфелька. Это довольно крупное одноклеточное животное, обитающее в пресных водоемах. Ее тело по форме напоминает след туфельки и покрыто плотной оболочкой с ресничками, синхронное движение которых обеспечивает передвижение инфузории. У нее имеется клеточный рот, окруженный ресничками. С их помощью инфузория создает ток воды, с которым в «рот» попадают бактерии и другие мелкие организмы, которыми она питается. В теле инфузории образуется пищеварительная вакуоль, которая может перемещаться по всей клетке. Непереваренные остатки пищи выбрасываются наружу через специальное место - порошицу. У инфузории два ядра - большое и малое. Малое ядро принимает участие в половом процессе, а большое управляет синтезом белков и ростом клетки. Размножается туфелька как половым, так и бесполым путем. Бесполое размножение через несколько поколений сменяется половым. Далее (§ 58-65) рассматриваются многоклеточные организмы Царства животных.
| |
§ 56. Семенные растения
§ 58. Царство животных. Многоклеточные: губки и кишечнополостные
Главное преимущество культивируемых клеток - это возможность прижизненного наблюдения клеток с помощью микроскопа.
Существенно, что при работе с культурами клеток в эксперименте используются здоровые клетки, и они сохраняют жизнеспособность в течение всего эксперимента. При опытах на целом животном состояние почек, например, можно оценить лишь в конце эксперимента, и к тому же обычно лишь качественно.
Культуры клеток представляют собой генетически однородную популяцию клеток, растущих в постоянных условиях. Более того, исследователь может изменять эти условия в определённых пределах, что позволяет ему оценивать влияние на рост клеток самых различных факторов - рН, температуры, концентрации аминокислот, витаминов и др. Рост может быть оценен в течение короткого периода времени либо по увеличению числа или размеров клеток, либо по включению радиоактивных предшественников в клеточную ДНК.
Эти реальные преимущества по сравнению с исследованиями на целых животных ставят клеточные культуры как экспериментальную систему в один ряд с культурами микроорганизмов.
Более того, при работе с культурами клеток существенные результаты могут быть получены при использовании очень небольшого числа клеток. Эксперименты, требующие для выяснения того или иного вопроса использования 100 крыс или 1000 человек, могут быть с равной статистической достоверностью поставлены на 100 культурах на покровных стёклах. Т. о. одна клетка может заменить целую клинику больных. Это является важным преимуществом, когда дело касается человека, и, кроме того, снимает многие этические проблемы, возникающими при необходимости использовать для эксперимента большую группу животных.
Поскольку клетки в культуре легко доступны для различных биохимических манипуляций, то при работе с ними радиоактивные предшественники, яды, гормоны и др. могут быть введены в заданной концентрации и в течение заданного периода. Количество этих соединений может быть на порядок меньше, чем при экспериментах на целом животном. Исчезает также опасность того, что исследуемое соединение метаболизируется печенью, запасается мышцами или экскретируется почками. При использовании клеточных культур, как правило, бывает нетрудно установить, что при определённой концентрации добавленное в культуру вещество находится в контакте с клетками в течение данного периода времени. Это обеспечивает получение реальных значений скорости включения или метаболизма исследуемых соединений.
Культура клеток используется в различных научных и практических областях:
Генетика
Способность клеток к росту в культуре привела к развитию следующих
методов:
- Клонирование
- Хранение и слияние клеток
- Получение и работа с мутантными клетками.
Гибридомная технология: клетки, синтезирующие интересующие ученых антитела, подвергают процедуре слияния с клетками миеломы, которые продуцируют антитела с неизвестной специфичностью.
Полученные гибридомы позволили наладить производство моноклональных антител: мышь иммунизируется неочищенным препаратом антигена и затем клетки её селезёнки гибридизуют с клетками миеломы. Среди полученных гибридных клеток найдётся по крайней мере одна, продуцирующая антитела, специфические к исходному антигену.
Биотехнология
Культуры клеток могут стать ценным источником гормонов и других секретируемых
материалов. Культуры клеток уже сейчас оказываются важными продуцентами
видоспецифического противовирусного агента интерферона.
Вирусология и трансформация клеток
Прогресс в области вирусологии в значительной степени обусловлен возможностью
выращивать вирусы в культурах клеток.
В результате применения этих методов выяснилось, что вирусы способны
не только инфицировать и убивать клетки, но могут также вызывать изменения
в характере роста клеток - феномен, известный как вирусная трансформация
клеток. Эти изменения, приводящие к появлению клеток, не реагирующих на своих
соседей так, как это характерно для нетрансформированных клеток, вызывают
особый интерес в связи с тем, что они могут помочь понять природу трансформации,
поскольку сходные изменения, происходящие с клетками in vitro, играют определенную
роль в индукции опухоли.
Так как в настоящее время большая часть вирусных заболеваний лечится
путем введения антисыворотки, выращивание вирусов имеет важное значение
как для идентификации вирусов, так и для их использования в получении вакцины.
Эти задачи решаются в основном с использованием клеточных культур.