Подцарство одноклеточные, или Простейшие
ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ. Дать общую характеристику типа простейших и записать их классификацию. Изучить и зарисовать строение Амебы и Эвглены зелёной. Изучить и зарисовать схему биологического цикла кокцидий. Рассмотреть отдельные стадии развития кокцидий. Рассмотреть эритроциты человека, больного малярией. Изучить строение, цикл развития малярийного плазмодия
Общая характеристика типа простейших и их классификация.
В настоящее время известно более 40 000 видов простейших. Они широко распространены в различных средах: это обитатели морей, океанов и пресных вод, влажных почв. Более 3,5 тыс. видов простейших паразитируют в других животных, растениях и человеке.
Тело простейших состоит из одной клетки, их размеры очень невелики. Например, внутриклеточные паразиты достигают всего 2…4 мкм, а длина самых крупных видов (грегарины) может достигать 1 тыс. мкм. Простейшие имеют разнообразую форму тела: овальную, шаровидную или веретеновидную, как у жгутиковых, удлинённую и обтекаемую.
Классификация простейших
Подцарство Одноклеточные, или Простейшие
Тип Саркомастигофоры (Sarcomastigophora)
Подтип Жгутиконосцы (Mastigophora)
Класс Растительные жгутиконосцы (Phytomastigophorea)
Отряд Эвгленовые (Euglenoidea)
Отряд Панцирные жгутиконосцы (Dinoflagellata)
Отряд Вольвоксовые (Volvocida)
Класс Животные жгутиконосцы (Zoomastigophorea)
Отряд Кинетопластиды (Kinetoplastida)
Отряд Отряд Трихомонадовые (Trichomonadida)
Отряд Многожгутиковые (Hypermastigina)
Подтип Опалины (Opalinida)
Класс Опалины (Opalinida)
Подтип Саркодовые (Sarcodina)
Класс Корненожки (Rhizoroda)
Класс Радиолярии, или Лучевики (Radiolaria)
Класс Солнечники (Heliozoa)
Тип Апикомплексы (Apicomplexa)
Класс Споровики (Sporozoea)
Отряд Грегарины (Gregarinida)
Отряд Кокцидии (Coccidia)
Подотряд Гемоспоридии
Тип Инфузории (Ciliophora)
Класс Ресничные инфузории
Класс Сосущие инфузории
Рассмотрим некоторых представителей подцарства простейших.
Начинать рассмотрение амёб следует при малом увеличении, предварительно притенив диафрагмой поле зрения микроскопа.
Наиболее подходящим видом и одновременно удобным объектом для изучения является амёба – протей (Amoeba proteus) (рисунок 2).
1 – эктоплазма, 2 – эндоплазма, 3 – ядро, 4 – сократительная вакуоль, 5 – пищеварительная вакуоль, 6 - псевдоподии
Рисунок 2 – Амёба
Для неё характерны многочисленные длинные лопастевидные псевдоподии, или ложноножки. Псевдоподии такого типа называются лобоподиями. Часто они составляют значительную часть тела амёбы. Псевдоподии непрерывно меняют свои размеры и форму, могут исчезать или вытягиваться в направлении движения животного. Таким образом, форма тела амёбы непостоянная.
В цитоплазме амёбы чётко выделяется светлый тонкий наружный однородный (гомогенный) слой - эктоплазма (лучше заметна при медленном вращении на пару оборотов вперёд - назад микровинта микроскопа). Она же образует тончайшую покровную мембрану - плазмалемму. Клетка, то есть тело амёбы не имеет ещё какой - либо оболочки. Внутренний гетерогенный зернистый слой цитоплазмы - эндоплазма - содержит многочисленные включения. При рассмотрении клетки при большом увеличении хорошо заметны токи цитоплазмы в её центральной части, где она менее вязкая, нежели в периферической. Постоянные токи цитоплазмы обеспечивают образование и изменение формы псевдоподобий. При направленном движении амёбы легко наблюдать перетекание цитоплазмы и переход плазмозоля в плазмогель и обратно. Такой тип движения этих простейших носит название амёбоидного. Таким образом, псевдоподобии амёб являются непостоянными органеллами движения. Их число и форма различаются у разных видов амёб и являются важным систематическим признаком.
Пищей амебам служат одноклеточные водоросли, бактерии, частицы органики. Для изучения питания амёб следует перенести на предметное стекло небольшое количество осадка со дна культурального сосуда, где должно быть достаточно органики ибактерий. На препарате можно наблюдать, как амеба обтекает пищевую частицу псевдоподиями и включает пузырек с нею в цитоплазму. Окружённая мембраной частица представляет собой пищеварительную вакуоль. В неё из цитоплазмы поступают ферменты, и вакуоль становится пищеварительной. По завершению процесса пищеварения и всасывания питательных веществ непереваренные остатки из вакуоли, называемой на этой стадии дефекационной, выводятся наружу. Как пищевые, так и дефекационные вакуоли образуются и опорожняются в любом месте клетки. Поэтому они рассматриваются как непостоянные пищеварительные органеллы.
Наблюдая за амёбой последовательно при малом и большом увеличении микроскопа, можно обнаружить сократительную или пульсирующую вакуоль. Она имеет вид небольшого прозрачного пузырька, который то медленно увеличивается, то резко уменьшается. При его сокращении через временную пору в эктоплазме наружу выбрасывается избыточная вода с растворёнными в ней углекислотой и продуктами углеводного и азотистого обмена. Удаление воды обеспечивает осморегуляцию, поддержание в клетке на необходимом уровне концентрации растворённых низкомолекулярных соединений, главным образом минеральных солей. Эта главная функция сократительной вакуоли у пресноводных простейших. Вместе с водой из клетки удаляются также растворённый углекислый газ (функция газообмена) и продукты диссимиляции (выделительная функция).
Ядро у живых амёб видно редко, так как оптическая плотность цитоплазмы и ядерного вещества (кариоплазмы) почти одинаковы. Лучше всего ядро различимо у Amoeba limax. Оно выглядит как светлое пятно, но чаще маскируется включениями зернистой цитоплазмы. Поэтому ядро следует рассматривать на окрашенном тотальном препарате, обратив внимание на его центральное положение в клетке.
При длительном наблюдении или в период активного массового размножения можно наблюдать процесс бесполого размножения амёб делением.
Вопрсы для самоконтроля:
1. Как называют структурный компонент амёбы, в котором происходит переваривание пищи?
2. Назовите участок тела амёбы обыкновенной, из которого непосредственно в пищеварительную вакуоль поступает пищеварительный сок.
3. Назовите участок поверхности тела амебы обыкновенной, где из пищеварительной вакуоли непереваренные остатки пищи выбрасываются наружу.
Подтип Жгутиконосцы (Mastigophora).
Жгутиконосцы обьединяют простейших, обладающих жгутиками как органеллами движения. Форма тела их относительно постоянная благодаря наличию клеточной оболочки – пелликулы. Разнообразите типов питания (автотрофного, гетеротрофного, миксотрофного) позволяет рассматривать жгутиконосцев как группу организмов, пограничную между растительным и животным царствами. Изучение растительных (эвглена зелёная, цератиум) и животных (трипанозома, опалина) жгутиконосцев позволяет выявить важнейшие особенности их строения, связанные с различиями в условиях обитания и питания.
Отряд эвгленовые (Euglenoidea).
Эвглена зелёная (рисунок 3). имеет веретеновидное тело, заострённое на конце. Длина клетки достигает 50…60 мкм. Форма тела может изменяться благодаря эластичности покровного слоя цитоплазмы, образующего оболочку – пелликулу. Эту способность к быстрому изменению формы – метаболированию – легко наблюдать под микроскопом. Эвглены замедляют или прекращают движение и округляются, как перед инцистированием.
На переднем конце тела у эвглены располагается один жгутик, основание которого погружено в резервуар, хорошо заметный при затемнении поля зрения микроскопа. Более точное представление о расположении и размерах жгутика можно получить, если в капле культуры эвглены добавить немного смеси йодной тинктуры с формалином (цвет смеси светло – коричневый).
1 – жгутик, 2 – резервуар сократительной вакуоли, 3 – сократительная вакуоль, 4 – несущие хлорофилл хроматофоры, 5 – ядро, 6 - глазок
Рисунок 3 - Эвглена зелёная
Наблюдение за живыми эвгленами позволяет изучить их поступательное винтообразное движение. Жгутиконосцы как бы ввинчиваются в окружающую жидкую среду. Движение эвглен связано со способностью реагировать на изменение освещения в среде их обитания. Эвглена зелёная отрицательно реагирует как на сильное затемнение так и на резкий свет. Для восприятия светового раздражения служит светочувствительный глазок, или стигма, расположенная у основания жгутика, и представляющая собой скопление мелкозернистого красного пигмента.
В цитоплазме эвглены зелёной имеются овальные или слегка удлинённые хроматофоры, содержащие зелёный пигмент – хлорофилл. Благодаря наличию хроматофоров с хлорофиллом эвглена способна к фотосинтезу. Такой способ питания растительных жгутиконосцев называется автотрофным или голофитным.
Помимо храмотофоров, в цитоплазме эвглены всегда присутствуют зёрна парамила – углевода, близкого к крахмалу. Это – запасные вещества.
Если культуру эвглены зелёной поместить в тёмную камеру, в раствор, содержащий органические частицы, эвглена утрачивает хлорофилл, становится бесцветной и переходит к гетеротрофному (голозойному, анимальному) питанию, усваивая готовые органические вещества из окружающей среды. Если эвглена осмотически поглощает растворённую органику, её способ питания называется сапрофитным. Сочетание автотрофного питания на свету и гетеротрофного в темноте и в среде, богатой органикой, получило название смешанного или миксотрофного.
Около основания жгутика при большом увеличении микроскопа хорошо различим резервуар сократительной вакуоли. Сама сократительная вакуоль в виде прозрачного пузырька расположенного рядом с основание жгутика и стигмой и окружена мелкими собирательными, или приводящими, канальцами. Сначала вода и продукты метаболизма собираются в приводящие канальцы, затем поступают в сократительную вакуоль, а из неё в резервуар жгутика и через выводной канал и пору выводятся наружу.
Вопрсы для самоконтроля:
1. Какой из двух концов тела эвглены зелёной является более острым?
2. Назовите структуру, с помощью которой эвглена зеленая перемещается.
3. Какую форму тела имеет эвглена зеленая?
4. Как называют процесс, в ходе которого в теле эвглены зелёной на свету образуются органические вещества?
5. Какая (ие) структура (ы) эвглены зеленой придаёт (ют) ей зеленый цвет?
6. Что обязательно произойдёт с эвгленой зелёной, если её на длительное время поместить в темноту?
Класс Животные жгутиконосцы (Zoomastigina).
Отряд Кинетопластиды (Kinetoplastida).
С представителями данного отряда студенты знакомятся на примере жгутиконосца Trypanosoma Icwisi паразита крови крыс. При отсутствии живого материала изучение трипанозом проводится на микроскопических препаратах мазка крови. Вполне могут использоваться препараты (специально фиксированные мазки крови) других трипанозом, включая виды, патогенные для человека. На препарате, кроме жгутиконосцев, видны форменные элементы крови: эритроциты и лейкоциты.
Трипанозомы паразитируют в плазме крови человека и многих позвоночных животных. Размеры их очень малы (20…25 мкм), поэтому изучать препарат следует в сочетании объектива 90х и окуляров - 10х, 15х, т.е. при увеличении в 900 или 1350 раз, с масляной иммерсией. Использование иммерсионного масла уменьшает рассеивание светового потока в пространстве между препаратом и объективом 90 - кратного увеличения и улучшает освещенность объекта. Техника работы с иммерсией следующая: на препарат наносится капля иммерсионного масла и под визуальным контролем объектив опускается до соприкосновения с ней. Между объективом и препаратом образуется столбик масла, уменьшающий рассеивание световых лучей. Медленным поворотом макровинта (от себя) достигается фокусировка изображения.
Тело трипанозомы удлиненное, веретсновидное (рисунок 4)
А - трипанозома среди эритроцитов (общий вид); Б - строение; 1 - жгутик; 2 - ундулирующая мембрана; 3 - кинетопласт; 4 - кинетосома; 5 – ядро