Органеллы простейших и их функции. Зоология беспозвоночных. Инверсией зародышевых листков у губок называется

Тело простейшего состоит из цитоплазмы и одного или нескольких ядер. Ядро окружено двойной мембраной и содержит хроматин, в состав которого входит дезаксирибонуклеиновая кислота (ДНК), определяющая генетическую информацию клетки. Большинство простейших имеет пузырьковидное ядро с небольшим содержанием хроматина, собранного по периферии ядра или во внутриядерном тельце, кариосоме. Микронуклеусы инфузорий относятся к ядрам массивного типа с большим количеством хроматина. К обычным компонентам клетки большинства простейших относятся митохондрии и аппарат Гольджи.

Поверхность тела амебоидных форм (саркодовые, а также некоторые стадии жизненного никла других групп) одета клеточной мембраной толщиной около 100 А. У большинства простейших имеется более плотная, но эластичная оболочка, пелликула. Тело многих жгутиконосцев одето перипластом, образованным серией слитых с пелликулой продольных фибрилл. У многих простейших имеются специальные опорные фибриллы, как, например, опорная фибрилла ундулирующей мембраны у трипаносом и трихомонад.

Плотные и жесткие оболочки имеют покоящиеся формы простейших, цисты. Раковинные амебы, фораминиферы и некоторые другие простейшие заключены в домики или раковинки.

В отличие от клетки многоклеточного организма клетка простейшего представляет собой целостный организм. Для выполнения многообразных функций организма в теле простейшего могут специализироваться структурные образования, органеллы. По своему назначению органеллы простейших делятся на органеллы движения, питания, выделения и др.

Весьма разнообразны органеллы движения простейших. Амебоидные формы перемещаются посредством образования выпячиваний цитоплазмы, псевдоподии. Этот тип движения носит название амебовидного а встречается у многих групп простейших (саркодовые, бесполые формы споровиков и др.). Специальными органеллами движения служат жгутики и реснички. Жгутики свойственны классу жгутиконосцев, а также гаметам представителей других классов. Они у большинства форм немногочисленны (от 1 до 8). Количество ресничек, являющихся органеллами движения инфузорий, может достигать нескольких тысяч у одной особи. Электронномикроскопическое изучение показало, что жгутики и реснички у Protozoa, Metazoa и растительных клеток построены по единому типу. Основой их является пучок фибрилл, состоящий из двух центральных и девяти парных, периферических.

Жгут окружен оболочкой, являющейся продолжением клеточной мембраны. Центральные фибриллы имеются лишь в свободной части жгута, а периферические заходят в глубь цитоплазмы, образуя базальное зерно - блефаропласт. Жгут может на значительном протяжении соединяться с цитоплазмой тонкой перепонкой - ундулирующей мембраной. Ресничный аппарат инфузорий может достигать значительной сложности и дифференцироваться на зоны, выполняющие самостоятельные функции. Реснички часто сливаются группами, образуя шипы и мембранеллы. Каждая ресничка начинается от базалытого зерна, кинетосомы, залегающей в поверхностном слое цитоплазмы. Совокупность кинетосом образует инфрацилиатуру. Кннетосомы воспроизводятся только делением надвое и не могут возникать заново. При частичной или полной редукции жгутикового аппарата инфрацилиатура остается и в дальнейшем дает начало новым ресничкам.

Движение простейших происходит при помощи временных или постоянных органоидов движения. К первым относятся псевдоподии, или ложноножки,- временно образующиеся выросты эктоплазмы, например, у амебы, в которые как бы «переливается» эндоплазма, благодаря чему само простейшее как бы «перетекает» с места на место. Постоянными органоидами движения являются бичи, или жгутики, и реснички.

Все эти органоиды являются выростами протоплазмы простейшего. Жгут имеет по оси более плотную эластическую нить, одетую как бы футляром из более жидкой плазмы. В теле простейшего основание жгута соединяется с базальным зерном, которое считается гомологом центрозомы. Свободным концом жгут бьет по окружающей жидкости, описывая кругообразные движения.

Реснички, в противоположность бичам, очень коротки и чрезвычайно многочисленны. Реснички быстро наклоняются в одну сторону и затем медленно выпрямляются; движение их происходит последовательно, благодаря чему глаз наблюдателя получает впечатление мерцания пламени, и самое движение называется мерцательным.
Некоторые простейшие могут одновременно иметь псевдоподии и жгут или псевдоподии и реснички. У других же простейших могут наблюдаться различные способы передвижения в разных стадиях жизненного цикла.
У некоторых простейших в протоплазме диференцируются сократительные волокна, или мионемы, благодаря работе которых тело простейших может быстро изменять форму.

В первом случае заглатывание пищи производится работой псевдоподий так называемое фагоцитарное питание,- например заглатывание цист простейших и бактерий кишечной амебой или же ресничками, загоняющими частицы в клеточный рот (цитостом например, инфузории Balantidium coll и зерна крахмала). Эндосмотическое питание свойственно простейшим, не имеющим органоидов питания, например, трипанозомам, лейшманиям, грегаринам, некоторым инфузориям и мн. др. Питание в таких случаях происходит за счет всасывания органических растворенных веществ из окружающей среды; такая форма питания называется также сапрофитной.

Заглатываемые пищевые вещества поступают в эндоплазму где и происходит их переваривание. Неиспользованные остатки выбрасываются наружу или в любом месте поверхности тела простейшего или в определенном его участке (аналогия процесса дефекации).

В эндоплазме простейшего отлагаются запасные питательные вещества в виде гликогена, парагликогена (нерастворимого в холодной воде и в спирту), жира и других веществ.
В эндоплазме заложен также и экскреторный аппарат, если он вообще морфологически выражен у данного вида простейшего. Органоидами экскреции, а также осморегуляции, частично и дыхания являются пульсирующие вакуоли, которые, ритмически сокращаясь, опорожняют наружу свое жидкое содержимое, снова набирающееся в вакуоль из прилежащих частей эндоплазмы. В эндоплазме же заложено ядро простейшего. Многие простейшие имеют два или более ядер, обладающих у различных Protozoa разнообразным строением.
Ядро является необходимой составной частью простейшего, ибо все жизненные процессы могут протекать только при его наличии; безъядерные участки протоплазмы простейшего в условиях эксперимента могут лишь некоторое время переживать.

У простейших отмечается специфичность и к переносчикам. Некоторые виды их адаптируются лишь к одному определенному переносчику, для других-переносчиками могут быть несколько видов, относящихся часто к какому-либо одному классу.

Знаете ли вы, какое строение имеет клетка простейших? Если нет, то эта статья для вас.

Какая наука изучает клетку?

Эта наука называется цитологией. Она является отраслью биологии. Она и может ответить на вопрос, какое строение имеет клетка простейших. Также данная наука изучает не только структуру, но и процессы, которые происходят в клетке. Это обмен веществ, размножение и фотосинтез. Способ размножения простейших — простое деление клетки. Некоторые клетки простейших способны осуществлять фотосинтез — выработку органических веществ из неорганических. Клеточное дыхание происходит при расщеплении глюкозы. В этом и заключается главная функция простых углеводов в клетке. При их окислении клетка получает энергию.

Кто такие простейшие?

Перед тем как рассматривать вопрос о том, какое строение имеет клетка простейших, давайте разберемся, что из себя представляют эти "существа".

Это организмы, которые Они называются еще эукариотами, так как в их клетках есть ядро. Клетка простейших во многом похожа на клетку многоклеточного организма.

Классификация

Существует шесть типов простейших:

• инфузории;
• радиолярии;
• солнечники;
• споровики;
• саркожгутиконосцы;
• жгутиковые.

Представители первого типа населяют соленые водоемы. Некоторые виды также могут жить в почве.

Радиолярии, как и инфузории, обитают в океанах. Они имеют твердые оболочки из диоксида кремния, из которых формируются некоторые горные породы.

Особенность солнечников заключается в том, что они передвигаются с помощью псевдоподий.

Саркожгутиконосцы также используют такой способ передвижения. К этому типу относятся амебы и многие другие простейшие.

Какое строение имеет клетка простейших?

Структуру клетки можно разделить на три основных части: плазматическую мембрану, цитоплазму и ядро. Количество ядер в клетках простейших равняется одному. Этим они отличаются от клеток бактерий, которые вообще не имеют ядер. Итак, рассмотрим детально каждый из трех компонентов клетки.

Плазматическая мембрана

Простейших обязательно предусматривает наличие этой составляющей. Она отвечает за поддержание гомеостаза клетки, защищает ее от воздействий внешней среды. Плазматическая мембрана состоит из липидов трех классов: фосфолипидов, гликолипидов и холестерола. Преобладают в структуре мембраны фосфолипиды.

Цитоплазма: как она устроена?

Это вся та часть клетки, за исключением ядра, которая находится внутри плазматической мембраны. Она состоит из гиалоплазмы и органоидов, а также включений. Гиалоплазма — это внутренняя среда клетки. Органоиды являются постоянными структурами, которые выполняют определенные функции, а включения —это непостоянные структуры, которые выполняют в основном запасающую функцию.

Строение клетки простейших: органоиды

В клетке простейших присутствуют многие органоиды, которые свойственны для животных клеток. Кроме того, в отличие от клеток большинство клеток простейших обладают органоидами движения — всевозможными жгутиками, ресничками и другими структурами. Наличием таких образований могут похвастаться очень немногие клетки многоклеточных животных — только сперматозоиды.

К органоидам, которые присутствуют в клетках простейших, относятся митохондрии, рибосомы, лизосомы, эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи. В клетках некоторых простейших также находятся хлоропласты, которые характерны для растительных клеток. Рассмотрим строение и функции каждого из них в таблице.

Кроме того, клетки простейших снабжены органоидами движения. Это могут быть жгутики и реснички. В зависимости от вида, организм может обладать как одним, так и несколькими жгутиками.

Простейшие - одноклеточные животные, и морфологически тело их соответствует одной клетке многоклеточного организма. Физиологически же каждая особь простейших представляет самостоятельный организм в отличие от клетки, являющейся частью многоклеточного организма.

Каждому простейшему животному присущи все основные жизненные функции, характерные для целого организма: обмен веществ с ассимиляцией и диссимиляцией, раздражимость, движение, размножение, приспособление к среде и т. д. В теле простейших дифференцируются отдельные клеточные участки, выполняющие различные жизненные функции и в этом смысле аналогичные органам многоклеточных животных. Но так как эти приспособления не имеют клеточного строения и не состоят из тканей, они называются не органами, а органеллами, или органоидами.

Органеллами движения служат либо ложноножки (псевдоподии), представляющие собой временные выступы протоплазмы, возникающие по мере необходимости в различных местах тела, либо постоянно существующие образования в виде длинных и немногочисленных жгутов или же коротких многочисленных ресничек. У некоторых форм под оболочкой расположены сократительные тяжи (мионемы), у ряда простейших имеется сложно устроенная система скелетных образований.

Органеллами питания служат у некоторых простейших клеточный рот, различно устроенная глотка, пищеварительные вакуоли. У многих форм имеются сократительные (пульсирующие) вакуоли, служащие для экскреции и регулирования осмотического давления внутри организма.

Организация простейших может в связи с наличием тех или других органелл достигать значительной сложности (особенно у некоторых инфузорий).

Споровики: кокцидии, малярийный плазмодий.

Инфузории: балантидии.

Саркодовые: амеба дизентерийная.

Простейшие - древнейшая группа живых организмов. Когда возникли первые простейшие, неизвестно. В западной литературе простейших не рассматривают в качестве животных и относят к царству протистов. А согласно новейшим системам среди простейших выделяют несколько царств.

Делит все клетки (или живые организмы ) на два типа: прокариоты и эукариоты . Прокариоты - это безъядерные клетки или организмы, к которым относятся вирусы, прокариот-бактерии и сине-зеленые водоросли, у которых клетка состоит непосредственно из цитоплазмы, в которой расположена одна хромосома - молекула ДНК (иногда РНК).

Эукариотические клетки имеют ядро , в котором находятся нуклеопротеиды (белок гистон + комплекс ДНК), а также другие органоиды . К эукариотам относятся большинство современных известных науке одноклеточных и многоклеточных живых организмов (в том числе, и растений).

Строение ограноидов эукариотов.

Ядро клетки является главным и самым сложным органоидом клетки, поэтому его мы рассмотрим

ПОДЦАРСТВО ПРОСТЕЙШИЕ,
ИЛИ ОДНОКЛЕТОЧНЫЕ (PROTOZOA)

К подцарству одноклеточных относят животных, тело которых состоит из одной клетки. Морфологически они сходны с клетками многоклеточных животных, но физиологически отличаются тем, что кроме обычных функций клетки (обмен веществ, синтез белка и др.) они выполняют функции целостного организма (питание, движение, размножение, защита от неблагоприятных условий среды). Отдельные функции у многоклеточных организмов выполняются специальными органами, тканями или клетками, а у одноклеточных функции организма выполняют структурные элементы одной клетки - органеллы. Деление клеток у многоклеточных животных приводит к росту организма, а у простейших - к размножению.

Таким образом, простейшие - это организмы на одноклеточном уровне организации. Целостность организма простейших поддерживается функциями одной клетки, а у многоклеточных - за счет взаимодействия клеток, тканей и органов.

Жизненный цикл простейших складывается из фаз развития с одноклеточной организацией, а у многоклеточных чередуются одноклеточные фазы развития с многоклеточными.

В настоящее время известно более 39 тыс. видов простейших, однако ежегодно обнаруживаются десятки и сотни новых видов, что является показателем недостаточной изученности этой группы животных.

Впервые простейшие были обнаружены голландским ученым А. ван Левенгуком - первым изобретателем микроскопа (1675). Его микроскопы представляли собой сильно увеличивающие лупы, которые давали увеличение в 100 и даже в 200 раз. Особенно много простейших первые микроскописты обнаруживали в настоях трав (infusum - означает "настойка"), поэтому первое время этих животных называли "настоечными" или инфузориями. Теперь это название сохранилось лишь за одной группой простейших. В первой системе животных К. Линнея (1759) простейшие были отнесены к одному роду - Chaos - класса червей. Только

в XIX в. Келликер и Зибольд их выделили в самостоятельный тип (1845). На Международном конгрессе протозоологов в 1977 г. была принята новая система простейших, отразившая последние достижения науки. Согласно новым принципам, опубликованным в 1980 г. (Левайн и др.), простейшие объединены в подцарство одноклеточных и подразделены на семь типов.

Форма тела простейших чрезвычайно разнообразна. Среди них имеются виды с непостоянной формой тела, как амебы. Разнообразны типы симметрии у простейших. Широко распространены формы с радиальной симметрией: радиолярии, солнечники. Это в основном плавающие планктонные простейшие. Двусторонняя симметрия наблюдается у некоторых

жгутиковых, фораминифер, радиолярий. Поступательно-вращательная симметрия характерна для фораминифер со спиральнозакрученной раковиной. У некоторых видов наблюдается метамерия - повторяемость структур по продольной оси. Разнообразны жизненные формы простейших, или морфоадаптивные типы. Наиболее широко распространенными формами являются: амебоидных , которые ведут ползающий образ жизни на различных субстратах в воде или в жидкой среде в теле хозяина; раковинные - малоподвижные бентосные формы; активно плавающие жгутиконосцы и ресничные , парящие в составе планктона радиальные, или лучистые , формы; сидячие - стебельчатые , узкотелые или плоскотелые скважники субстратов - интерстициалы , а также округлые неподвижные, покоящиеся формы (цисты, споры).

Строение клетки простейших характеризуется всеми основными признаками клеточного строения эукариот. Ультраструктура строения простейших изучена биологами благодаря использованию электронно-микроскопической техники. Разрешающие способности современного электронного микроскопа позволяют получать увеличение в 200- 300 тыс. раз.

Клетка простейших типична для эукариотных организмов и состоит из цитоплазмы и одного или нескольких ядер. Цитоплазма ограничена снаружи трехслойной мембраной. Общая толщина мембраны около 7,5 наномикрон (1 нм = 10 - 6 мм). В цитоплазме простейших различают наружный, более прозрачный и плотный слой - эктоплазму и внутренний, зернистый слой - эндоплазму. В эндоплазме сосредоточены все основные органеллы клетки: ядро, митохондрии, рибосомы, лизосомы, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи и др. Кроме того, у простейших имеются особые органеллы: опорные, сократительные фибриллы, пищеварительные и сократительные вакуоли и др. Ядро покрыто двуслойной мембраной с порами. Внутри ядра находится кариоплазма, в которой распределены хроматин и ядрышки. Хроматин представляет собой деспирализованные хромосомы, состоящие из ДНК и белков типа гисто-нов. Ядрышки подобны рибосомам и состоят из РНК и белков. Ядра простейших разнообразны по составу, форме, размерам.

У простейших можно выделить особые функциональные комплексы органелл, которые соответствуют системам органов и тканей многоклеточных.

Покровные и опорные органеллы . Часть видов одноклеточных не обладает покровными и опорными структурами. Клетка таких простейших ограничена лишь мягкой цитоплазматической мембраной. Такие виды не имеют постоянной формы тела (амебы). У других видов имеется плотная эластичная оболочка - пелликула, образующаяся за счет уплотнения периферического слоя эктоплазмы и наличия в нем различных

опорных фибрилл. В этом случае простейшие обладают определенной формой тела (инфузории, эвглены) и вместе с тем они сохраняют гибкость и могут изгибаться при движении, частично сокращаться. Другие одноклеточные выделяют снаружи панцирь из чешуек, что препятствует изменению формы тела (диатомовые жгутиковые). Форму тела дополнительно могут поддерживать и другие опорные структуры - фибриллы, образующие, например у некоторых инфузорий, кортекс.

К опорным образованиям относится еще и скелет. Скелет простейших может быть наружным (раковина) или внутренним (скелетные капсулы, иглы). Раковина выделяется эктоплазмой клетки, и при этом образуется внеклеточное образование, имеющее защитную функцию. Внутренний скелет образуется в эндоплазме клетки. Формирование скелетных капсул и игл происходит путем биокристаллизации. Скелетные образования состоят из органических и минеральных веществ. Чаще всего скелеты простейших включают карбонат кальция (СаСО 3) или оксид кремния (SiO 2), реже сульфат стронция (SrSO 4).

Двигательные органеллы . Наиболее примитивным способом движения у простейших можно считать амебоидное движение при помощи ложных ножек, или псевдоподий. При этом образуются особые выступы клетки, в которые перетекает цитоплазма. Такие органеллы движения присущи одноклеточным с непостоянной формой тела.

Более сложное движение свойственно простейшим, имеющим в качестве органелл движения жгутики или реснички. Строение жгутика и ресничек сходно (рис. 16). Каждый жгутик снаружи покрыт трехслойной цитоплазматической мембраной. Внутри жгутика имеются фибриллы: две центральные и девять двойных периферических. Жгутик крепится в цитоплазме при помощи базального тельца - кинетосомы. Обычно жгутики производят вращающее движение, а реснички - гребное. Жгутики свойственны жгутиконосцам, а реснички - инфузориям.

Рис. 16. Схема строения жгутика (по Нуаро-Тимотэ): А - продольный разрез жгутика, Б, В, Г, Д - поперечные разрезы жгутика на разных уровнях; 1 - центральные фибриллы, 2 - периферические фибриллы. 3 - наружная мембрана жгутика, 4 - аксиальная гранула, 5 – кинетосома

Некоторые простейшие способны к быстрому сокращению тела за счет особых сократительных фибрилл - мионем. Например, сидячие инфузории - сувойки способны резко сокращать свой длинный стебелек и сворачивать его в спираль. Радиолярии способны то растягивать тело клетки на радиальных иглах, то сокращать его за счет сократительных волокон. Это обеспечивает им регуляцию свободного плавания в толще воды. При неблагоприятных условиях многие простейшие инцистируются, т.е. выделяют вокруг себя плотную оболочку и превращаются в цисту.

Типы питания и трофические органеллы . По типу питания простейшие разнообразны. Среди них имеются автотрофы, способные к фотосинтезу. Это одноклеточные водоросли из жгутиковых. У них имеются в цитоплазме хлорофилловые зерна, или хроматофоры.

Большинство простейших гетеротрофы, питающиеся как животные, готовыми органическими веществами. Часть из них обладает голозойным способом питания, проглатывая твердые комочки пищи. Другие питаются сапрофитным способом, поглощая растворенные органические вещества. Частицы пищи заглатывают амебы, инфузории. У них в цитоплазме образуются пищеварительные вакуоли, где происходит переваривание пищи. Такое заглатывание твердой пищи клеткой получило название фагоцитоза . При сапрофитном способе питания пищеварительные вакуоли не образуются. Однако известно, что многие простейшие могут заглатывать жидкость через временное впячивание мембраны - особую воронку. Такое поглощение жидкости называется пиноцитозом .

Некоторые виды обладают смешанным типом питания (миксотрофы). Они способны к фотосинтезу, как растения, и к питанию готовым органическим веществом, как животные. У них имеются в цитоплазме хлорофилловые зерна, но могут образовываться и пищеварительные вакуоли. К таким простейшим со смешанным типом питания относятся, например, эвглены, питающиеся на свету как растения, а в темноте как животные.

Ядерный аппарат состоит из одного или нескольких ядер. Ядра регулируют обменные процессы клеток простейших и обеспечивают размножение. Ядра простейших варьируют по форме, числу, плоидности, функциям. У некоторых многоядерных простейших различают два типа ядер: генеративные и вегетативные. Это явление получило название ядерного дуализма. Вегетативные ядра регулируют все жизненные процессы в клетке, а генеративные участвуют в половом процессе. Ядерный дуализм характерен для инфузорий, некоторых фораминифер. Ядра простейших могут быть гаплоидными на определенном этапе жизненного цикла, или диплоидными, или полиплоидными. Большинство простейших одноядерные (моноэнергидные). Виды, у которых много ядер, называют полиэнергидными.

При бесполом размножении простейших ядра делятся путем митоза. Ядра простейших, для которых известен половой процесс, претерпевают мейоз, или редукционное деление. В отличие от многоклеточных, мейоз у одноклеточных разнообразен. В примитивном случае мейоз осуществляется в процессе одного деления клетки, в других, как у высших животных, в результате двух последовательных делений. В одних случаях редукционное деление происходит после образования зиготы (зиготическая редукция), в других, как у многоклеточных, при формировании гамет (гаметическая редукция).

Типы размножения простейших разнообразны. Им свойственно бесполое и половое размножение. Бесполое размножение осуществляется путем деления клетки на две или множество клеток (агамогамия) при митотическом делении ядер. Половое размножение простейших характеризуется образованием половых клеток - гамет (гамогамия) с их последующим слиянием (копуляция), что приводит к формированию зиготы, из которой развивается новый дочерний организм. У некоторых простейших (инфузории) половой процесс - конъюгация происходит путем слияния не гамет, а слиянием генеративных ядер из разных клеток. При процессе копуляции сливающиеся гаметы могут быть одинаковыми по размеру и форме (изогамия) или разными (гетерогамия). В случае резких различий между гаметами, когда одна из гамет крупная, неподвижная, без жгутиков (оогамета), а другая мелких размеров, со жгутиками, такая копуляция получила название оогамии. При этом макрогамета (оогамета) приравнивается к яйцеклетке многоклеточных, а микрогамета - к спермию.

Жизненный цикл простейших представляет собой циклически повторяющийся отрезок развития вида между двумя одноименными фазами (например, от зиготы до зиготы). Жизненный цикл простейших может характеризоваться только бесполым типом размножения (от деления до деления), или только половым размножением (от зиготы до зиготы), или

чередованием полового и бесполого размножения (метагенез). В дальнейшем будут рассмотрены более подробно различные типы жизненных циклов простейших.

Классификация . Согласно современным концепциям, в протозоологии простейшие подразделены на семь типов:

В основу подразделения простейших на типы положены принципы строения их ядерного аппарата, органелл движения, ряда микроструктур, типов размножения и жизненных циклов.

Инфузории передвигаются при помощи органелл движения - ресничек или их производных; обладают ядерным дуализмом и полиэнергидностью. Половой процесс осуществляется при помощи конъюгации.

Лабиринтулы обитают на водных морских растениях и представляют собой лабиринт цитоплазматических тяжей, по которым передвигаются веретеновидные клетки. Размножаются зооспорами со жгутиками.

Сравнительная характеристика типов простейших приведена в таблице 1.