Самые мелкие простейшие относятся к роду
Некоторые простейшие покрыты органическими или минерализованными чешуйками, панцирями и раковинками, различными по строению и составу, или же обладают жестким внутриклеточным скелетом, обычно представляющим собой сложную решетчатую структуру.
Физиология . Простейшие фотосинтезируют органику (автотрофы) либо поглощают из среды органику (гетеротрофы), или же используют оба способа питания (миксотрофы). Гетеротрофы либо всасывают растворенные вещества поверхностью клетки (осмотрофы), либо заглатывают с помощью различных механизмов твердую пищу (фаготрофы), включая другие организмы (в том числе простейших), иногда преследуя для этого добычу. Твердые продукты обмена удаляются из клетки в окружающую среду путем слияния содержащих их вакуолей с наружной мембраной, иногда в специализированном ее участке (клеточной порошице, цитопрокте). Избыток воды с некоторыми растворенными метаболическими отходами активно выкачивается наружу сократительными вакуолями.Дыхание простейших бывает анаэробным (бескислородным) или аэробным (требующим кислородной среды). Для облигатных анаэробов кислород вреден, и в богатой им среде они гибнут. Некоторые облигатные анаэробные простейшие в бедных кислородом водных местообитаниях дышат с помощью симбиотических бактерий. Интенсивность дыхания прямо пропорциональна температуре, а также зависит от типа метаболизируемого субстрата, т.е. молекул, расщепляемых для получения энергии, и таксономической группы.
- Размер простейших обычно составляет около 10-40 метров. В отдельных случая организмы или колонии организмов могут достигать нескольких мм.
- Среда обитания простейших - вода и почва, в которой они заселяют все трофические уровни.
- Питание простейших . Могут питаться одноклеточными или нитчатыми водорослями, другими видами простейших, микроскопическими грибами, а также бактериями и детритом (продукт разложения тканей).
- Размножение простейших происходит путем деления на две части или множественным делением. Есть простейшие, которые размножаются только половым или бесполым путем, но большинство видов - и тем, и другим.
Значение простейших.
Простейшие являются частью микрофауны и мейофауны, служат пищей для микроскопических беспозвоночных и мальков рыб. Простейшие переносят водорослевую и бактериальную продукцию на следующие трофические уровни. Являются возбудителями многих болезней. Жгутиконосцы и инфузории помогают своим хозяевам расщеплять целлюлозу.
Классификация простейших.
Простейшие делятся на:
- Инфузории;
- Радиолярии;
- Жгутиковые;
- Споровики;
- Солнечники;
- Корненожки.
Строение тела простейшего типично для эукариотической клетки.
Инфузория туфелька
Компоненты тела можно подразделить на три группы:
- общеклеточные структуры,
- специальные органеллы
- включения.
К общеклеточным
структурам относятся: цитоплазма, ядро, митохондрии, эндоплазматическая сеть, рибосомы, лизосомы, аппарат Гольджи, центриоль.
Цитоплазма подразделяется на экто- и эндоплазму
(у лучевиков на внекапсулярную и внутрикапсулярную цитоплазму). Цитоплазма ограничена снаружи клеточной мембраной (фосфоролипидный биослой). К плазматической мембране снаружи прилегает гликокаликс.
Он образован белками и углеводными цепями, отходящими от наружной поверхности мембраны, содержит рецепторные молекулы и связан с информационной системой клетки. С помощью гликокаликса клетки способны накапливать из окружающей среды различные вещества, которые затем включаются в нее путем эндоцитоза.
Имеется либо одно ядро, либо несколько ядер. Ядро имеет двухслойную мембрану с многочисленными порами , кариоплазму , в которой распределены хроматин и ядрышки .
В зависимости от числа ядер простейшие подразделяются на моноэнергидных и полиэнергидных . Организмы с многочисленными одинаковыми ядрами называются гомокариотными . Если ядра клетки различаются между собой - организмы гетерокариотные . Явление, при котором ядра выполняют разные функции (мелкое - микронуклеус - генеративное и крупное - макронуклеус - соматическое), называется ядерным дуализмом.
Внеклеточными образованиями являются чешуйки, системы фибрилл, внеклеточные домики, у растительных протистов клеточные стенки. Это характерно для инфузорий: каждая клетка содержит от 1 до 20 диплоидных микронуклеусов, количество макронуклеусов также измен-чиво. Макронуклеусы имеют разнообразную форму и структурно сложны.
Специальными органеллами клетки являются: сократительные и пищеварительные вакуоли, микрофиламенты, микротрубочки, экструсомы, порошица, стигма, жгутики и реснички. Микрофиламенты - нити сократительного белка актина - участвуют в процессах сокращения, клеточном делении, образуют фибриллы . Микротрубочки - полые цилиндры, стенка которых состоит из полимеров тубулина - выполняют функцию цитоскелета , принимают участие в делении ядра, в формировании ротового аппарата, удерживают в определенном положении органеллы, участвуют в динамических процессах в клетках
Пищеварительные вакуоли с пищеварительными ферментами (сходны по происхождению с лизосомами). Питание происходит путем пино- или фагоцитоза . Непереваренные остатки выбрасываются наружу. Некоторые простейшие имеют хлоропласты и питаются за счет фотосинтеза .
Пресноводные простейшие имеют органы осморегуляции - сократительные вакуоли , которые периодически выделяют во внешнюю среду излишки жидкости и продукты диссимиляции.
Включениями являются: липидные капельки, белковые кристаллы, гранулы резервных полисахаридов, симбиотические организмы.
Форма тела разнообразная, имеются животные с непостоянной формой. Покровы тела образованы мембраной, пелликулой . Пелликула представляет собой уплотненный периферический слой цитоплазмы с опорными белковыми фибриллами (микрофиламентами, микротрубочками) .
Выделяют следующие органеллы движения:
- Псевдоподии.
- Жгутики. Один или несколько.
- Реснички. Строение подобно строению жгутика. Способ движения - гребля.
- Мионемы - волоконца, сокращающие клетку, и ламеллы, вытягивающие клетку до исходного состояния.
- Метаболия (эвгленоидное движение) - перистальтические волны деформации клетки.
Дыхание , т. е. газообмен, происходит через всю поверхность клетки.
Размножение простейших
Бесполое
- митозом ядра и делением клетки надвое (у амебы, эвглены, инфузории), а также путем шизогонии - многократного деления (у споровиков).
Половое
- копуляция. Клетка простейшего становится функциональной гаметой; в результате слияния гамет образуется зигота.
Для инфузорий характерен половой процесс - конъюгация
. Он заключается в том, что клетки обмениваются генетической информацией, но увеличения числа особей не происходит.
Многие простейшие способны существовать в двух формах - трофозоита (вегетативной формы, способной к активному питанию и передвижению) и цисты , которая образуется при неблагоприятных условиях. Клетка обездвиживается, обезвоживается, покрывается плотной оболочкой, обмен веществ резко замедляется. При попадании в благоприятные условия обитания происходит эксцистирование , клетка начинает функционировать в состоянии трофозоита .
Для многих представителей типа Protozoa характерно наличие жизненного цикла, состоящего в закономерном чередовании жизненных форм. Как правило, происходит смена поколений с бесполым и половым размножением. Образование цисты не является частью закономерного жизненного цикла. Время генерации для простейших составляет 6-24 ч. Это означает, что, попав в организм хозяина, клетки начинают размножаться по экспоненте и теоретически могут привести его к гибели. Однако этого не происходит, так как вступают в силу защитные механизмы организма хозяина.
К подцарству Простейшие относятся одноклеточные животные. Некоторые виды образуют колонии.
Клетка простейших имеет такую же схему строения как клетка многоклеточного животного: ограничена оболочкой, внутреннее пространство заполнено цитоплазмой, в которой находятся ядро (ядра), органоиды и включения.
Клеточная оболочка у одних видов представлена наружной (цитоплазматической) мембраной, у других - мембраной и пелликулой. Некоторые группы простейших формируют вокруг себя раковинку. Мембрана имеет типичное для эукариотической клетки строение: состоит из двух слоев фосфолипидов, в которые на различную глубину «погружаются» белки.
Количество ядер - одно, два или более. Форма ядра - обычно округлая. Ядро ограничено двумя мембранами, эти мембраны пронизаны порами. Внутреннее содержимое ядра - ядерный сок (кариоплазма), в котором находятся хроматин и ядрышки. Хроматин состоит из ДНК и белков и представляет собой интерфазную форму существования хромосом (деконденсированные хромосомы). Ядрышки состоят из рРНК и белков и являются местом, в котором образуются субъединицы рибосом.
Наружный слой цитоплазмы обычно более светлый и плотный - эктоплазма, внутренний - эндоплазма.
В цитоплазме находятся органоиды, характерные как для клеток многоклеточных животных, так и органоиды, свойственные только этой группе животных. Органоиды простейших, общие с органоидами клетки многоклеточного животного: митохондрии (синтез АТФ, окисление органических веществ), эндоплазматическая сеть (транспорт веществ, синтез различных органических веществ, компартменализация), комплекс Гольджи (накопление, модификация, секреция различных органических веществ, синтез углеводов и липидов, место образования первичных лизосом), лизосомы (расщепление органических веществ), рибосомы (синтез белков), клеточный центр с центриолями (образование микротрубочек, в частности, микротрубочек веретена деления), микротрубочки и микрофиламенты (цитоскелет). Органоиды простейших, характерные только для этой группы животных: стигмы (световосприятие), трихоцисты (защита), акстостиль (опора), сократительные вакуоли (осморегуляция) и др. Органоиды фотосинтеза, имеющиеся у растительных жгутиконосцев, называются хроматофорами. Органоиды движения простейших представлены псевдоподиями, ресничками, жгутиками.
Питание - гетеротрофное; у растительных жгутиконосцев - автотрофное, может быть миксотрофным.
Газообмен происходит через клеточную оболочку, подавляющее большинство простейших - аэробные организмы.
Ответная реакция на воздействия внешней среды (раздражимость) проявляется в виде таксисов.
При наступлении неблагоприятных условий большинство простейших образуют цисты. Инцистирование - способ переживания неблагоприятных условий.
Основной способ размножения простейших - бесполое размножение: а) деление материнской клетки на две дочерних, б) деление материнской клетки на множество дочерних (шизогония), в) почкование. В основе бесполого размножения лежит митоз. У ряда видов имеет место половой процесс - конъюгация (инфузории) и половое размножение (споровики).
Среды обитания: морские и пресные водоемы, почва, организмы растений, животных и человека.
Классификация простейших
- Подцарство Простейшие, или Одноклеточные (Protozoa)
- Тип Саркомастигофоры (Sarcomastigophora)
- Подтип Жгутиконосцы (Mastigophora)
- Класс Растительные жгутиконосцы (Phytomastigophorea)
- Класс Животные жгутиконосцы (Zoomastigophorea)
- Подтип Опалины (Opalinata)
- Подтип Саркодовые (Sarcodina)
- Класс Корненожки (Rhizopoda)
- Класс Радиолярии, или Лучевики (Radiolaria)
- Класс Солнечники (Heliozoa)
- Подтип Жгутиконосцы (Mastigophora)
- Тип Апикомплексы (Apicomplexa)
- Класс Перкинсеи (Perkinsea)
- Класс Споровики (Sporozoea)
- Тип Миксоспоридии (Myxozoa)
- Класс Миксоспоридии (Myxosporea)
- Класс Актиноспоридии (Actinosporea)
- Тип Микроспоридии (Microspora)
- Тип Инфузории (Ciliophora)
- Класс Ресничные инфузории (Ciliata)
- Класс Сосущие инфузории (Suctoria)
- Тип Лабиринтулы (Labirinthomorpha)
- Тип Асцетоспоридии (Ascetospora)
- Тип Саркомастигофоры (Sarcomastigophora)
Простейшие появились около 1,5 млрд. лет назад.
Простейшие относятся к примитивным одноклеточным эукариотам (надцарство Eucariota). В настоящее время считается общепризнанным, что эукариоты произошли от прокариот. Существуют две гипотезы происхождения эукариот от прокариот: а) сукцесивная, б) симбиотическая. Согласно сукцессивной гипотезе, мембранные органоиды возникают постепенно из плазмалеммы прокариот. Согласно симбиотической гипотезе (эндосимбиотической гипотезе, гипотезе симбиогенеза), эукариотическая клетка возникает в результате серии симбиозов нескольких древних прокариотических клеток.
Простейшие – организмы с клеточным уровнем организации. Морфологически они сходны с клетками многоклеточных животных, но физиологически отличаются, т.к. кроме обычной функции клетки (обмен веществ, синтез белка), они выполняют функции целостного организма (питание, движение, размножение, защита от неблагоприятных воздействий). Эти функции выполняют структурные элементы одной клетки = органеллы.
Общее число видов более 40 000 видов.
Классификация по Догелю В.А.
Подцарство: Одноклеточные
Тип: Саркомастигофоры
Тип Споровики (Апикомплекса)
Тип Книдоспоридии
Тип Микроспоридии
Тип: Ресничные, или инфузории.
В основу подразделения простейших на типы положены принципы строения их ядерного аппарата, органелл движения, ряда микроструктур, типов размножения и жизненных циклов.
К типу саркомастигофоры относят:
Подтип Саркодовые
Подтип Жгутиконосцы
Класс растительные жгутиконосцы
Класс животные жгутиконосцы
Из типа Апикомплекса медицинское значение имеет класс Споровики отряд кровяные споровики.
Характерные черты подцарства Простейшие:
1. Тело представлено одной клеткой, функционирующей как целостный организм. Два основных компонента – ядро и цитоплазма. В цитоплазме находятся органеллы и включения.
2. Ядро простейших типичного эукариотного строения. Одно или несколько. Во всех случаях деления ядра присутствует митоз.
3. Цитоплазма дифференцируется на 2 слоя: наружный, более светлый и гомогенный (эктоплазма) и внутренний, зернистый (эндоплазма). Органеллы – это части клетки, имеющие постоянную мембранную структуру и выполняющие определенную функцию. К органеллам общего назначения относят митохондрии, комплекс Гольджи, ЭПС, рибосомы и т.д. Органеллами специального назначения считают пищеварительные и сократительные вакуоли, жгутики, реснички. Эти структуры обеспечивают функции движения, питания, защиты, выделения, осморегуляции.
4. Покровные органеллы – плазматическая мембрана, которая может быть усилена дополнительными структурами, увеличивающими ее плотность. Например, пелликула у эвглены или наружный кальциевый скелет у фораминифер.
5. Органеллы движения могут быть временными – псевдоподии, или постоянными (жгутики, реснички).
6. По типу ассимиляции протисты могут быть гетеротрофами или миксотрофами. Питаются бактериями, органическими остатками = фагоцитоз. В пищеварительных вакуолях идет процесс переваривания. Его продукты могут накапливаться в виде включений (запасные питательные вещества или отбросы).
8. Дыхание осуществляется всей поверхностью тела с частичным участием сократительной вакуоли.
9. Раздражимость – ответная реакция организма на внешние воздействия, проявляющаяся таксисами.
10. Размножение: бесполое, половое и половой процесс. Бесполое размножение осуществляется митотическим делением ядер, цитоплазмы. В результате клетка делится бинарным делением пополам (амеба), продольно (эвглена), поперечно (инфузории). Возможно множественное деления ядра – шизогония у споровиков. При половом размножении клетка простейшего функционально преобразуется в гамету. Слияние гамет с образованием зиготы = копуляция. У инфузорий отмечен половой процесс – обмен генетической информацией при слиянии двух генеративных ядер без изменения числа особей.
11. Жизненный цикл простейших – периодически повторяющийся отрезок развития вида между двумя одноименными фазами. Или: Период существования организма от момента его образования путем деления материнской клетки или образования зиготы до ее собственного деления или смерти.
12. Способность к инцистированию.
Ароморфозы:
· Увеличение числа органелл движения;
· Усложнение ядерного аппарата (ядерный дуализм);