ОБЗОР СВОБОДНОЖИВУЩИХ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ

Подцарство Одноклеточные

В подцарстве Одноклеточные выделяют пять типов животных: Тип Саркомастигофоры, Тип Споровики, Тип Микроспоридии, Тип Книдоспоридии, Тип Инфузории. Свободноживущие виды встречаются среди представителей типов Саркомастигофоры и Инфузории.

Амеба обыкновенная – вид Amoeba proteus (тип Саркомастигофоры, класс Саркодовые) обитает в воде в прудах, канавах с илистым дном. Похожа эта Амеба на крошечную капельку киселя, которая постоянно изменяет форму своего тела. Размеры ее тела достигают 0,2 - 0,7 мм.

Строение. Тело Амебы покрыто цитоплазматической мембраной, за которой идет слой прозрачной плотной эктоплазмы. Далее располагается полужидкая эндоплазма, составляющая основную массу амебы. В цитоплазме есть ядро. Цитоплазма находится в непрерывном движении, в результате которого возникают цитоплазматические выросты - псевдоподии, или ложноножки. Псевдоподии служат для передвижения и для поглощения частиц пищи.

Питание. Амеба охватывает пищевые частицы (бактерии, водоросли) ложноножками и втягивает их внутрь тела. Вокруг бактерий образуются пищеварительные вакуоли. В них благодаря ферментам происходит переваривание пищи. Вакуоли с не переваренными остатками подходят к поверхности тела, и эти остатки выбрасываются наружу.

Выделение. Жидкие продукты жизнедеятельности выделяются через сократительную, или иначе пульсирующую вакуоль. Вода из окружающей среды постоянно поступает в тело Амебы осмотически через наружную мембрану. Концентрация веществ в теле Амебы выше, чем в пресной воде. Это создает разность осмотического давления внутри и вне тела простейшего. Сократительная вакуоль периодически удаляет избыток воды из тела Амебы. Промежуток между двумя пульсациями равен 1-5 мин. Сократительная вакуоль выполняет также функцию дыхания.

Обзор свободноживущих одноклеточных

Дыхание. Амеба дышит растворенным в воде кислородом всей поверхностью тела. Насыщенная диоксидом углерода вода удаляется из организма через сократительную вакуоль.

Размножение. Амеба размножается бесполым путем - делением тела (клетки) на двое. Сначала втягиваются псевдоподии и Амеба округляется. Затем происходит деление ядра митозом. На теле Амебы появляется перетяжка, которая перешнуровывает его на две равные части. В каждую из них отходит по одному ядру. Летом при благоприятных условиях в теплой воде Амеба размножается раз в сутки.

При наступлении холодов осенью или при отсутствии пищи, или наступлении иных не благоприятных условий Амеба инцистируется - покрывается плотной защитной оболочкой и превращается в цисту. Цисты очень малы и легко разносятся ветром, что способствует расселению Амебы.

Значение в природе.Амеба обыкновенная является элементом разнообразия жизни на Земле. Она участвует в круговороте веществ в природе. Она является составной частью пищевых цепей: Амеба питается бактериями и детритом, ею питаются мальки рыб, гидры, какие-то черви, мелкие ракообразные.

Вопросы для самоконтроля

Назовите систематическое положение Амебы обыкновенной.

Где живет Амеба обыкновенная?

Какое строение имеет Амеба обыкновенная?

Чем покрыто тело Амебы обыкновенной?

С помощью чего передвигается Амеба обыкновенная?

Как питается Амеба обыкновенная?

Как происходит выделение продуктов жизнедеятельности у амебы?

Как размножается Амеба обыкновенная?

Каково значение Амебы обыкновенной в природе?

Обзор свободноживущих одноклеточных

Рис. Амеба обыкновенная.

1 - пищеварительная вакуоль с «заглоченной» пищевой частицей; 2 - выделительная (сократительная) вакуоль; 3 - ядро; 4 - пищеварительная вакуоль; 5 - псевдоподии; 6 - эндоплазма; 7 - эктоплазма.

Рис. Питание и движение Амебы обыкновенной.

Обзор свободноживущих одноклеточных

Рис. Размножение Амебы обыкновенной.

Рис. Циста Амебы обыкновенной (сильно увеличено).

А - циста; Б - выход амебы из цисты.

Обзор свободноживущих одноклеточных

Эвглена зеленая – вид Euglena viridis (тип Саркомастигофоры, класс Жгутиковые, подкласс Растительные жгутиковые) обитает в пресных водах, канавах, болотах (в стоячей воде). Это очень своеобразный организм, находящийся на грани между растительным и животным мирами.

Строение. Тело Эвглены длиной около 0,05 мм, имеет вытянутую веретенообразную форму. На переднем конце тела Эвглены находится длинный и тонкий протоплазматический вырост - жгутик, с помощью которого Эвглена осуществляет передвижение. Жгутик производит винтообразные движения, как бы ввинчиваясь в воду. Действие его можно сравнить с действием винта моторной лодки или парохода. Такое движение более совершенно, чем передвижение с помощью ложноножек. Эвглена передвигается значительно быстрее, чем Инфузория туфелька или Амеба обыкновенная. Покрыто тело Эвглены цитоплазматической мембраной, но наружный слой цитоплазмы Эвглены плотный, он образует вокруг тела плотную оболочку - пелликулу. Благодаря этой оболочке форма тела Эвглены не изменяется. В цитоплазме находятся, ядро, резервуар, сократительная вакуоль, стигма (глазок), хроматофоры (содержат хлорофилл).

Питание. Эвглена зеленая соединяет в себе черты растительных и животных организмов. В цитоплазме находится большое количество хроматофоров, содержащих хлорофилл. Благодаря присутствию хлорофилла Эвглена способна к фотосинтезу, как растение. На свету из углекислого газа и воды с помощью хлорофилла Эвглена образует органические вещества. Это автотрофный тип питания. В темноте она питается готовыми органическими веществами, как животное. Это гетеротрофный тип питания. Таким образом, Эвглена зеленая имеет смешанный (миксотрофный) тип питания.

Двоякий способ питания Эвглены – чрезвычайно интересное явление. Оно указывает на общее происхождение растений и животных.

Выделение и дыхание. Выделительную функцию выполняет сократительная вакуоль. Она находится на переднем конце тела. Жидкие

Обзор свободноживущих одноклеточных

продукты жизнедеятельности из сократительной вакуоли выводятся в резервуар, затем во внешнюю среду. Эвглена дышит всей поверхностью тела растворенным

в воде кислородом, а выделяет углекислый газ. Сбоку от резервуара располагается органелла ярко-красного цвета - светочувствительный глазок, или стигма. Эвглена проявляет положительный фототаксис, т.е. предпочитает хорошо освещенные участи водоема и активно сюда устремляется.

Размножение. Размножается Эвглена бесполым путем - продольным делением на двое. Сначала делятся ядро, хроматофоры, затем делится цитоплазма. Жгутик отпадает или переходит к одной особи, а у другой он образуется снова.

При не благоприятных условиях, например при высыхании водоёма, при наступлении холодов, при попадании в водоем каких-либо моющих или загрязняющих веществ эвглены, подобно Амёбам, образуют цисты. В таком виде они могут разноситься с пылью.

Значение в природе.Эвглена зеленая является элементом разнообразия жизни на Земле. Она участвует в круговороте веществ в природе. Она является составной частью пищевых цепей: Эвглена зеленая как водоросль продуцирует органическое вещество, ею питаются рыбы, гидры, какие-то мелкие черви, мелкие ракообразные. Вместе с Сине-зелеными Эвглена зеленая участвует в явлении «цветения» воды.

Вопросы для самоконтроля

Назовите систематическое положение Эвглены зеленой.

Где обитает Эвглена зеленая?

Какое строение имеет Эвглена зеленая?

Чем покрыто тело Эвглены зеленой?

С помощью чего передвигается Эвглена зеленая?

Как питается Эвглена зеленая?

Как происходят выделение и дыхание у Эвглены зеленой?

Как происходит размножение Эвглены зеленой?

Каково значение Эвглены зеленой в природе?

Обзор свободноживущих одноклеточных

Рис. Строение Эвглены зеленой.

1 - жгутик; 2 - глазок; 3 - хроматофоры; 4 - ядро; 5 - пелликула; 6 - сократительная вакуоль; 7 - запасные питательные вещества.

Рис. Деление Эвглены зеленой.

Обзор свободноживущих одноклеточных

Вольвоксы – род Volvox (тип Саркомастигофоры, класс Жгутиковые, подкласс Растительные жгутиковые) это несколько видов колониальных жгутиковых одноклеточных, которые подобно Эвглене зеленой относятся одновременно и к царству Животные, и к царству Растения (ботаники изучают их как представителей отдела Зеленые водоросли). Вольвоксы обитают в летнее время в воде прудов, озер, самые обычные представители гидробионтов.

Строение. Вольвокс это колониальное одноклеточное, по форме напоминающее полый шар. По периметру шара в один слой располагаются отдельные клетки колонии, которые соединены друг с другом цитоплазматическими мостиками. Размеры колонии у разных видов различны. Колонии вида Volvox globator достигают 2 мм в поперечнике. У Volvox aureus в состав колонии входит 500—1000 отдельных клеток, а у Volvox globator — до 20 тыс. Внутри колонии находится студенистое вещество, образующееся в результате ослизнения клеточных оболочек.

Каждая клетка имеет в основных чертах такое же строение, как и одиночные Эвглены зеленые, только у каждой клетки колонии Вольвокс по два жгутика. Не все клетки колонии одинаковы. 9/10,т.е. подавляющее большинство, это вегетативные клетки, которые обеспечивают движение, питание и вегетативный рост Вольвокса. Вегетативные клетки мелкие, грушевидной формы, у каждой есть 2 жгутика, хроматофор, ядро, стигма, сократительные вакуоли. 1/10 часть клеток колонии это генеративные клетки, которые несколько крупнее, округлые и они обеспечивают половое размножение.

Движение. Движение Вольвокса осуществляется благодаря совместному действию жгутиков всех клеток колонии. Движения не беспорядочны: Вольвокс стремится в самые освещенные и теплые участки водоема.

Питание. Питается Вольвокс также как Эвглена зеленая.

Размножение. Вольвокс может размножаться и бесполым, и половым способами. Бесполое размножение заключается в следующем. В какой-то

Обзор свободноживущих одноклеточных

благоприятный момент времени какая-то вегетативная клетка колонии «уходит» внутрь колонии. Там она начинает делиться на двое (в основе деления ядра лежит

митоз, деление осуществляется также как у Эвглены зеленой). Но клетки не расходятся, а остаются соединенными цитоплазматическими мостиками. Вновь появившиеся дочерние клетки в свою очередь тоже делятся, и так далее пока не образуется маленькая дочерняя колония, располагающаяся внутри материнской колонии. В одном материнском шаре можно увидеть сразу несколько дочерних колоний, которые растут и через некоторое время разрывают материнскую колонию и выходят наружу. Материнская колония при этом погибает.

Как правило, с наступлением не благоприятных условий начинается половое размножение Вольвокса. Из генеративных клеток возникают гаметы (в основе деления ядра генеративных клеток лежит редукционное деление – мейоз). Часть гамет преобразуется в макрогаметы (яйцевые клетки), другие же гаметы превращаются в подвижные микрогаметы (мужские половые клетки). Макро- и микрогаметы сливаются, образуется зигота (оплодотворенная яйцеклетка). Зигота после некоторого периода покоя дает начало новой колонии. Зимует Вольвокс в состоянии зиготы.

Значение.Значение Вольвокса в природе и в жизни человека велико. Прежде всего - это активные санитары загрязненных и сточных вод. Развиваясь в массе в многочисленных мелких и сильно загрязненных водоемах, Вольвоксы принимают самое активное участие в процессах самоочищения загрязненных вод. Благодаря способности Вольвокса выдерживать различную степень загрязнения среды обитания их используют в качестве индикатора загрязнения вод. Вольвоксы принимают также активное участие в отложении сапропелей (донные отложения мертвого органического вещества), являются одним из звеньев в цепи питания гидробионтов. Некоторые из них способны вызывать зеленое и красное «цветение» воды в крупных водоемах, где создаются оптимальные условия для их массового развития. Из некоторых видов, вызывающих красное «цветение»,

Обзор свободноживущих одноклеточных

можно получать каротин, препараты которого широко используются в медицинской практике.

Вопросы для самоконтроля.

Назовите систематическое положение Вольвокса.

Где обитают Вольвоксы?

Какое строение имеет Вольвокс?

С помощью чего передвигается Вольвокс?

Как питается Вольвокс?

Как происходят выделение и дыхание у Вольвокса?

Как происходит размножение Вольвокса?

Каково значение Вольвокса в природе?

Обзор свободноживущих одноклеточных

Рис. Колония Volvox aureus с дочерними колониями внутри материнской колонии.

Рис. Небольшой участок колонии Volvox aureus (схема).

1 - вегетативная клетка (особь) колонии, 2- цитоплазматический мостик, 3 - более крупная вегетативная клетка, из которой в будущем появятся дочерние колонии.

Обзор свободноживущих одноклеточных

Инфузория туфелька -Paramecium caudatum (тип Инфузории, класс Ресничные Инфузории) самый обычный обитатель стоячих вод, встречается также в пресноводных водоемах с очень слабым течением, содержащих разлагающийся органический материал. Из всех одноклеточных, Инфузория туфелька имеет наиболее сложную организацию.

Строение. Тело (клетка) Инфузории напоминает след человеческой туфельки (отсюда название). Размеры тела 0,1-0,3 мм. Инфузория имеет постоянную форму, так как эктоплазма уплотнена и образует пелликулу. В теле выделяют передний конец, он у нее тупой, и задний, который несколько заострен. Она передвигается с помощью ресничек, плавая тупым концом вперед. Реснички покрывают все тело, расположены парами. Ресничек у Инфузории более 15 тысяч. Располагаясь продольными диагональными рядами, реснички, совершая биения, заставляют Инфузорию вращаться и продвигаться вперед. Скорость движения - около 2 мм/c.

Между ресничками в эктоплазме находятся отверстия, ведущие в особые камеры, называемые трихоцистами, это защитные образования. При раздражении трихоцисты выстреливают наружу, превращаясь в длинные нити, парализующие жертву. После использования одних трихоцист на их месте в эктоплазме развиваются новые.

Тело Инфузории покрыто пелликулой. Под пелликулой располагается цитоплазма. Наружный слой цитоплазмы - эктоплазма - это прозрачный слой плотной цитоплазмы консистенции геля. Но основная масса цитоплазмы Инфузории туфельки представлена эндоплазмой, имеющей более жидкую консистенцию, чем эктоплазма. Именно в эндоплазме расположено большинство органелл. На нижней поверхности Инфузории ближе к ее переднему концу находится околоротовая воронка, на дне которой находится клеточный рот, или цитостом, или перистом.

Обзор свободноживущих одноклеточных

В эндоплазме Инфузорий находятся два ядра. Большее из них – макронуклеус, или вегетативное ядро - полиплоидное; оно имеет более двух наборов хромосом и контролирует метаболические процессы, не связанные с

размножением. Микронуклеус, или генеративное ядро - диплоидное. Оно контролирует размножение и образование макронуклеусов при делении ядра.

Питание.На нижней стороне тела у Инфузории есть околоротовая воронка, на дне которой находится клеточный рот (перистом, цитостом), переходящий в клеточную глотку. Как околоротовая воронка, так и глотка могут быть выстланы ресничками, движения которых направляют к цитостому поток воды, несущей с собой различные пищевые частицы, такие, например, как бактерии, кусочки мертвого органического вещества. Вода с бактериями через клеточный рот попадает в клеточную глотку, далее в эндоплазму, где образуются пищеварительные вакуоли. Вакуоли передвигаются вдоль тела инфузории. Первые стадии пищеварения протекают при кислой, последующие при щелочной реакции. Не переваренные остатки пищи, оставшиеся внутри вакуоли, путем экзоцитоза удаляются наружу через порошицу - отверстие, расположенное неподалеку от заднего конца тела Инфузории.

Выделение.В цитоплазме (эндоплазме) Инфузории туфельки имеются также две сократительные вакуоли, местоположение которых в клетке строго фиксировано: одна расположена в передней части тела, другая - в задней. Эти вакуоли отвечают за осморегуляцию, т. е. поддерживают в клетке определенную концентрацию воды. Эти вакуоли также удаляют жидкие продукты жизнедеятельности. Жизнь в пресной воде осложняется тем, что в клетку постоянно поступает вода в результате осмоса. Эта вода должна непрерывно выводиться из клетки, чтобы не произошло ее разрыва. Каждая вакуоль состоит из округлого резервуара и подходящих к нему в виде звезды (расходящихся лучами) 5-7 приводящих канальцев. Жидкие продукты и вода из цитоплазмы сначала поступают в приводящие канальцы; резервуар в это время сокращен. Затем канальцы все сразу сокращаются и изливают содержимое в резервуар.

Обзор свободноживущих одноклеточных

После этого через маленькое отверстие жидкость выбрасывается наружу при сокращении резервуара. Канальцы в это время вновь наполняются. Две вакуоли работают в противофазе (сокращаются поочередно), каждая при нормальных физиологических условиях сокращается один раз в 10-15 с. За час вакуоли выбрасывают из клетки объём воды, примерно равный объёму клетки.

Дыхание.Инфузория туфелька дышит всей поверхностью клетки. Но она способна существовать также и за счёт гликолиза при низкой концентрации кислорода в воде. Продукты азотистого обмена также выводятся через поверхность клетки и частично через сократительную вакуоль.

Размножение. Инфузории размножаются как бесполым, так и половым способами. Бесполое размножение осуществляется поперечным делением клетки на двое. Размножение сопровождается делением макро- и микронуклеусов (в основе деления ядер лежит митоз). Размножение повторяется 1 - 2 раза в сутки. Бесполое размножение повторяется много раз подряд.

Время от времени в жизненном цикле Инфузории происходит половое размножение, которое протекает в форме конъюгации. Происходит это следующим образом. Две инфузории подходят друг к другу брюшными сторонами, соединяются. Пелликула на месте их соприкосновения растворяется. Между Инфузориями образуется цитоплазматический мостик. Одновременно макронуклеус распадается, а микронуклеус делится мейозом на 4 части (ядра). Три из них растворяются. Оставшееся ядро делится на 2. Одно из них подвижно и соответствует мужскому (мигрирующему) ядру, второе (женское) - стационарное ядро. По цитоплазматическому мостику Инфузории обмениваются мигрирующими ядрами. Оба половых ядра (стационарное и мигрирующее) сливаются, и таким образом, восстанавливается диплоидный набор хромосом. К концу конъюгации каждая Инфузория имеет по одному ядру двойственного происхождения - синкариону. Затем Инфузории расходятся, восстанавливается макронуклеус. После конъюгации инфузории усиленно делятся бесполым путем. Таким образом, при половом процессе число Инфузорий не увеличивается, а

Обзор свободноживущих одноклеточных

обновляются наследственные свойства ядер и возникают новые комбинации генетической информации, что с эволюционной точки зрения весьма прогрессивно.

При неблагоприятных условиях Инфузории, как и прочие простейшие (одноклеточные) образуют цисты.

Значение в природе.Инфузория туфелька является элементом биологического разнообразия на Земле. Она участвует в круговороте веществ в природе. Она является составной частью пищевых цепей: Инфузория питается бактериями и детритом, ею питаются мальки рыб, гидры, какие-то черви, мелкие ракообразные.

Вопросы для самоконтроля.

Назовите систематическое положение Инфузории туфельки.

Где обитает Инфузория туфелька?

Какое строение имеет Инфузория туфелька?

Чем покрыто тело Инфузории туфельки?

С помощью чего передвигается Инфузория туфелька?

Как питается Инфузория туфелька?

Как происходят выделение и дыхание у Инфузории туфельки?

Как происходит размножение Инфузории туфельки?

Каково значение Инфузории туфельки в природе?

Обзор свободноживущих одноклеточных

Рис. Строение инфузории-туфельки.

1 -реснички; 2 - цитоплазма; 3 - большое ядро; 4 - малое ядро; 5 - пелликула; 6 - сократительная вакуоль; 7 -пищеварительная вакуоль; 8 – клеточный рот; 9 - порошица; 10 - трихоцисты.

Рис. Питание Инфузории туфельки.

1 - пищеварительные вакуоли; 2 -ротовое отверстие; 3 - порошица;

4 - реснички.

Обзор свободноживущих одноклеточных

Рис. Бесполое размножение Инфузории-туфельки.

Рис. Конъюгация у Инфузорий (схема).

A - начало конъюгации, у левой особи ядерный аппарат без изменений, в правой микронуклеус вздут; Б - первое мейотическое деление микронуклеуса, у левой особи метафаза, у правой - анафаза, начало распада макронуклеуса; В - в левой Инфузории окончание первого деления микронуклеуса, а в правой - начало второго деления микронуклеуса, распад макронуклеуса; Г - второе деление микронуклеуса; Д - один микронуклеус в каждой особи приступает к третьему делению, по 3 микронуклеуса в каждой особи дегенерируют; Е - обмен мигрирующими пронуклеусами; Ж - слияние пронуклеусов, образование синкариона; 3 – Инфузория, участвовавшая в конъюгации (эксконъюгант), деление синкариона; И - начало превращения одного из продуктов деления синкариона в новый макронуклеус; К - развитие ядерного аппарата закончено, восстановлены новые макро- и микронуклеусы, фрагменты старого макронуклеуса окончательно разрушены в цитоплазме.