Строение саркодовых на примере
амебы протея
- Amoeba proteus
Форма тела, дифференцировка протоплазмы и движение амебы;вакуоли и ядро
Работа 1. Форма тела, дифференцировка протоплазмы и движение амебы. Наименование "голые амебы" эти животные получили из-за отсутствия у них оболочки; нет у них также и раковины. Живая протоплазма постоянно медленно перетекает то в одном, то в другом направлении, вследствие чего форма тела особи все время меняется.
У амебы можно ясно видеть послойную дифференцировку цитоплазмы. Наружный слой, эктоплазма , стекловидный: прозрачный, бесструктурный, гомогенный по своему внутреннему строению; это вязкий уплотненный слой протоплазмы; он одевает наподобие чехла все тело амебы, выполняя, в частности, функцию защиты от внешних воздействий (рис. 4). Внутренний слой, эндоплазма , более темный, жидкий, с зернистой структурой; эндоплазма находится в состоянии постоянной текучести. Два слоя протоплазмы- это два состояния одного и того же коллоидного вещества, переходящего из одного в другое; между слоями не существует какой-либо пограничной структуры.
На одном из участков тела амебы протоплазма вытекает из центра к периферии, образуя ложноножку, или псевдоподию ; одновременно в противоположном участке протоплазма течет в обратном направлении, в сторону центральной части тела, и другая псевдоподия втягивается. Так вся протоплазма перетекает в определенном направлении, и амеба медленно перемещается с одного места на другое. Такое движение животного с помощью временных образований, специфичное, для саркодовых, получило название амебоидного. На переднем конце псевдоподии эндоплазма, достигая поверхности тела, превращается в эктоплазму; при втягивании же псевдоподии эктоплазма внутри тела переходит в эндоплазму. В процессе
формирования псевдоподий особенно ясно выступает описанная выше послойная дифференцировка протоплазмы.
Число псевдоподий у амебы зависит от вида, к которому она принадлежит (рис. 4). У Amoeba limax - единственная псевдоподия на стороне тела по направлению движения. У A. proteus их несколько, до десятка. Форма псевдоподий различна. Однако и число, и форма псевдоподий зависят в большей мере от внешних условий.
По выполняемой функции псевдоподия подобна органам движения многоклеточных животных, а по строению существенным образом от них отличается, так как образована не многими клетками, а лишь участком одноклеточного тела; такого рода приспособления к выполнению функций у простейших называют, в отличие от органов, органеллами .
Рис. 4. Свободноживущие амебы. А
- схема строения Amoeba proteus; Б
- Amoeba Umax; В
- A.
radiosa,
с характерной для каждого вида формой псевдоподии:
1
- псевдоподии; 2
- эктоплазма; 3 - эндоплазма; 4
- пищевая вакуоль; 5
- сократительная вакуоль; 6 -
ядро
Ход работы. Саркодовые изучаются в основном на живом материале. Отсутствие живых животных лишь частично возмещается использованием готовых микропрепаратов.
Из капли культуры изготовить временный препарат; покровное стекло снабдить восковыми "ножками". Под микроскопом при малом увеличении отыскать амебу; спокойно и длительно наблюдать за ней в слегка затененном поле при большом увеличении, не допуская толчков и сотрясения препарата. При наблюдении над амебой в живом виде рассмотреть: а) неопределенную форму тела; зарисовать контуры
тела на четырех-пяти последовательных стадиях изменения формы тела; б) различающиеся слои протоплазмы; указать их на рисунке и отметить функцию эктоплазмы; в) проследить процесс формирования (или вытекания) псевдоподии и ее исчезновения (втягивания); изобразить на рисунке число и форму псевдоподий, приблизительно соответствующие наблюдениям, и отметить их функцию.
При отсутствии амеб задание может быть выполнено на арцелле.
Работа 2. Вакуоли и ядро. Амеба питается мелкими водорослями, бактериями и т. п., которых захватывает псевдоподиями. Перемещаясь с места на место, она наталкивается на пищевые объекты и обтекает их до полного окружения. Пища с небольшим количеством воды оказывается внутри протоплазмы. Так формируется пищевая, или пищеварительная, вакуоль ; сюда из окружающей вакуоль протоплазмы притекают ферменты, под воздействием которых осуществляется пищеварение. Пищевая вакуоль образуется в любом участке тела амебы, который пришел в соприкосновеннее пищей. Переваренная пища в растворенном виде непосредственно переходит в протоплазму и ассимилируется. Непереваримые же остатки выбрасываются через поверхность тела в любом месте, куда приблизится пищевая вакуоль, после чего она исчезает, так как не имеет собственной стенки. Следовательно, прием пищи и удаление нелереваримых остатков, т.е. дефекация , не приурочены к определенному участку тела.
По выполняемой функции органелла пищеварения - пищевая вакуоль - подобна пищеварительной системе многоклеточных животных.
Сократительная, или пульсирующая, т.е. периодически появляющаяся и исчезающая, вакуоль представлена у амебы пузырьком под эктоплазмой (см. рис. 4). По мере наполнения пузырек медленно увеличивается в размере, по достижении предельной величины - лопается, и содержимое изливается через эктоплазму наружу. Темп пульсации вакуоли зависит от внешних условий (температуры и др.). При комнатной температуре для ее заполнения требуется несколько минут.
Сократительная, или пульсирующая, вакуоль у амебы не имеет постоянного местоположения. Так как концентрация солей и соответственно осмотическое давление в протоплазме выше, чем в пресной воде, в тело амебы все время проникает извне вода; избыток ее выводится наружу (откачивается)
действием пульсирующей вакуоли, выполняющей тем самым роль осморегуляторного аппарата.
В сократительную вакуоль вместе с водой поступают из протоплазмы конечные продукты химического разложения белков и углеводов, т. е. продукты диссимиляции , и выводятся наружу. Сократительная вакуоль служит поэтому и органеллой выделения подобно почкам, органам высших животных с той же функцией. С водой через сократительную вакуоль удаляется, в частности, растворенная в ней углекислота; так частично осуществляется и дыхание, в основном протекающее через всю поверхность тела.
Ход работы. 1. Продолжая при большом увеличении микроскопа наблюдения над амебой: а) найти пищевые вакуоли и выделительную вакуоль; отметить их на рисунке; б) проследить за наполнением и исчезновением вакуоли. 2. У живой амебы ядро с трудом обнаруживается. Рассмотреть его на специальном заранее приготовленном микропрепарате, где амебы убиты (фиксированы) и окрашены; дорисовать ядро в общий рисунок.
Amoeba proteus (Pal.)
| Систематика на Викивидах |
Изображения на Викискладе |
|
Амёба обыкновенная (лат. Amoeba proteus ), или амёба протей (корненожка) - относительно крупный (0,2-0,5 мм) амебоидный организм , представитель класса Lobosa (лобозные амёбы). Полиподиальная форма (характеризуется наличием многочисленных (до 10 и более)) псевдоподий - лобоподий. Псевдоподии постоянно меняют свою форму, ветвятся, исчезают и появляются вновь.
Строение клетки
Амёбы обыкновенные снаружи покрыты только плазмалеммой . Цитоплазма амёбы отчётливо подразделяется на две зоны, эктоплазму и эндоплазму (см. ниже).
Эктоплазма, или гиалоплазма , тонким слоем залегает непосредственно под плазмалеммой. Оптически прозрачна, лишена каких-либо включений. Толщина гиалоплазмы в разных участках тела амёбы различна. По боковым поверхностям и у основания псевдоподий это как правило тонкий слой, а на концах псевдоподий слой заметно утолщается и образует так называемый гиалиновый колпачок, или шапочку.
Эндоплазма
Эндоплазма , или гранулоплазма - внутренняя масса клетки. Содержит все клеточные органоиды и включения. При наблюдении за движущейся амёбой заметно различие в движении цитоплазмы. Гиалоплазма и периферические участки гранулоплазмы остаются практически неподвижными в то время как центральная её часть находится в непрерывном движении, в ней хорошо заметны токи цитоплазмы с вовлечёнными в них органоидами и гранулами. В растущей псевдоподии цитоплазма перемещается к её концу, а из укорачивающихся - в центральную часть клетки. Механизм движения гиалоплазмы тесно связан с процессом перехода цитоплазмы из состояния золя в гель и изменениями в цитоскелете.
Включения
- липидные капли
- кристаллы
Обмен веществ
Амёба протей питается путём фагоцитоза , поглощая бактерий , одноклеточные водоросли и мелких простейших . Образование псевдоподий лежит в основе захвата пищи. На поверхности тела амёбы возникает контакт между плазмалеммой и пищевой частицей, в этом участке образуется «пищевая чашечка». Её стенки смыкаются, в эту область (с помощью лизосом) начинают поступать пищеварительные ферменты . Таким образом формируется пищеварительная вакуоль . Далее она переходит в центральную часть клетки, где подхватывается токами цитоплазмы. Вакуоль с непереваренными остатками пищи подходит к поверхности клетки и сливается с мембраной, таким образом выбрасывая наружу содержимое. Кроме фагоцитоза, амебе свойствен пиноцитоз - заглатывание жидкости. При этом образуются на поверхности клетки впячивания в форме трубочки, по которой поступает внутрь цитоплазмы капелька жидкости. Образующая вакуоль с жидкостью отшнуровывается от трубочки. После всасывания жидкости вакуоль исчезает. Осморегуляция заключается в том, что в клетке периодически образуется пульсирующая сократительная вакуоль - вакуоль, содержащая излишнюю воду и выводящая её наружу.
Самый простейший организм – амеба протей, хотя существуют разные виды амеб. Свое название она получила в честь Протея – персонажа греческой мифологии, особенностью которого было менять свою внешность. Существо – прокариот, поскольку это не бактерия, как думает множество людей. Это бесцветный организм гетеротрофного типа, эукариот, который способен питаться микроорганизмами и одноклеточными водорослями. Несмотря на свою простоту и короткий жизненный цикл, этот тип животного играет важную роль в природе.
Согласно классификации, амебу обыкновенную относят к царству «Животные», подцарству «Простейшие», классу свободноживущих саркодовых. Строение существа примитивное, а передвигается оно благодаря временно появляющимся выпячиваниям цитоплазмы (называют еще корненожка). Тело протей состоит всего лишь из единственной клетки, являющейся независимым и полноценным организмом.
Амёба обыкновенная – эукариот, одноклеточное независимое животное. Характеристика его такова: тело полужидкое, размер достигает 0,2-0,7 мм в длину, и хорошо разглядеть существо можно только под микроскопом. По всей поверхности амебная клетка покрыта цитоплазмой, защищающей собой «внутренности». Сверху находится цитоплазматическая оболочка. У амебы строение цитоплазмы – двухслойное. Внешний слой – прозрачный и плотный, внутренний ‑ зернистый и текучий. В цитоплазме располагаются сократительная вакуоль амебы (за счет нее происходит выделение ненужных веществ наружу), ядро и пищеварительная вакуоль. При движении постоянно меняется форма цитоплазмы. Исследовав изображения, ученые определили, что у Протея более пятисот хромосом, настолько мелких, что за ними нет возможности наблюдать.
Дыхание осуществляется всем телом. Скелет отсутствует. Размножение амебы бесполое. Органом чувств (в том числе дыхания) амебная клетка также не располагает.
Тем не менее, одноклеточная амеба дышит, чувствительна к химическим веществам, раздражителям механического типа и избегает солнечных лучей.
Одно из особенностей животного – способность к регенерации. Это означает, что в случае повреждения клетка сможет самостоятельно восстановиться, достроив отсутствующие фрагменты. Единственное условие – полное сохранение ядра, поскольку оно является носителем всех информационных данных о строении. Без ядра амебный организм просто погибнет.
Передвижение амеб происходит при помощи ложноножек, так называемых непостоянных выростов цитоплазмы, которые еще именуют псевдоподиями. Мембрана клетки очень эластична и способна растягиваться в любом месте. Чтобы образовать ложноножку, сначала происходят выпячивания цитоплазмы наружу тела, так, чтобы они выглядели наподобие толстых щупалец. После – выполняются те же действия, только в обратном порядке – цитоплазма движется внутрь, ложноножка прячется и появляется в другой части тела. Именно такой способ передвижения не дает животному иметь постоянную форму тела. Несмотря на малый размер, передвигаются существа сравнительно быстро – около 10 мм/час.
Амеба двигается при помощи ложноножек, именно поэтому она не имеет постоянную форму тела
Как питаются и дышат одноклеточные?
Амебный жизненный цикл полностью зависит от того, как питается животное и какова окружающая среда. В рацион протея входят остатки гниения, одноклеточные водоросли, бактерии, а также микроорганизмы, имеющие подходящий размер. Питание амебы происходит путем захвата «добычи» ложноножками и затягивания внутрь тела. Вокруг пищи формируется вакуоль, в которую затем и поступает пищеварительный сок. Интересно то, что процесс захватывания и дальнейшее переваривание могут происходить в любом участке тела и даже в нескольких частях одновременно. Получаемые при переваривании питательные вещества попадают в цитоплазму и расходуются на построение тела амебы. В процессе рассасывания водорослей и бактерий простейшие незамедлительно выводят наружу остатки жизнедеятельности, причем это может также происходить любым участком цитоплазмы.
Как и все простейшие класса одноклеточных, у протей отсутствуют специальные органеллы. Дыхание у амебы происходит за счет поглощения растворенного в воде (или жидкости) кислорода поверхностным аппаратом. Клеточная мембрана животного проницаема, и через нее свободно проходят углекислый газ и кислород.
Как размножаются?
Для вывода потомства используется бесполое размножение с разделением тела на две одинаковые части. Подробнее, сколько стадий проходит клетка при делении.
Процесс происходит только в теплую пору и включает в себя несколько стадий:
- Первым делом делению подвергается ядро. Оно выпячивается, растягивается, в нем появляются перетяжки, с помощью которых затем и происходит деление на две совершенно идентичные части. При этом наблюдается расхождение дочерних хромосом к противоположным полюсам материнской клетки.
- Далее происходит разделение цитоплазмы между двумя ядрами. Ее зоны располагаются и сосредотачиваются вокруг ядер, тем самым формируя две новые клетки.
- Поскольку в теле амебы сократительная вакуоль имеется только в единичном экземпляре, она достается лишь одной новой клетке. В другой она формируется заново. Подробнее описание процесса деления и расхождения хромосом демонстрирует рисунок.
Деление клетки таким способом называется митозом, поэтому полученные два организма являются копией «мамы». Половой процесс отсутствует, поэтому обмен хромосом также не происходит.
Размножаются обыкновенные амебы очень быстро. Если судить по времени, существо каждые 3 часа делится на 2 клетки, поэтому живет амебный организм мало.
Особенности существования и развития
Жизненный цикл прост. Единственная клетка, являющаяся по совместительству и телом животного, в процессе развития растет, а по достижению взрослого состояния «размножается», делясь на два тела бесполым путем с расхождением материнских хромосом «детям». Попадая в негативные для жизни условия (холодное время года, высыхание водоема), такая клетка способна «умереть» на время. При этом тело претерпевает изменения: псевдоподии втягиваются, из цитоплазмы выделяется вода и покрывает весь амебный организм, образуя двойную оболочку с последующим формированием цисты. Протея «замирает». Когда окружающая среда станет пригодной для жизни, существо «возрождается», циста амебы вскрывается, выпускаются ложноножки (чтобы передвигаться), и существо размножается. Подробно узнать, что такое амеба, можно на видео.
Животное имеет огромное значение в природе. Оно – источник еды многоклеточных организмов (амёбами питаются черви, ракообразные, мальки рыб, различные моллюски). Обитающая в водоемах протея в процессе жизни очищает водоемы, поедая различного типа микроорганизм, бактерии и гниющие части водорослей, простейшие раковинные амебы участвуют в формировании меловых отложений и известняков.
Наиболее просто устроенными организмами среди корненожек являются голые амебы (Amoebina), образующие первый отряд подкласса корненожек.
Чтобы познакомиться со строением и образом жизни голых амеб, рассмотрим сначала какого-нибудь одного характерного и часто встречающегося представителя.
Амеба протей (Amoeba proteus).
В пресных водах, в небольших прудах и канавах с илистым дном, нередко удается обнаружить амебу протея (Amoeba proteus). Культуру этого вида легко развести в лабораторных условиях. Амеба протей - одна из крупных свободноживущих амеб. В активном состоянии она достигает размера 0,5 мм, ее видно простым глазом.
Рисунок справа - амёбы в капле воды.
Если наблюдать под микроскопом за живой амебой (рис.), видно, что она образует несколько довольно длинных лопастных, тупо заканчивающихся псевдоподий. Псевдоподии все время меняют свою форму, часть их втягивается внутрь, часть, напротив, удлиняется, иногда разветвляется. Тело амебы как бы переливается в псевдоподии, которые в нескольких точках прикрепляются к субстрату, и благодаря этому образование ложных ножек приводит к поступательному движению всей амебы. Псевдоподии служат не только для движения, но и для заглатывания пищи. Если псевдоподия в процессе своего образования наталкивается на какую-либо органическую частицу (водоросль, мелкое простейшее и т. п.), она «обтекает» ее со всех сторон (рис.) и включает внутрь цитоплазмы вместе с небольшим количеством жидкости.
Таким образом в цитоплазме образуются пузырьки с пищевыми включениями, которые называют пищеварительными вакуолями. В них происходит переваривание пищи (внутриклеточное пищеварение).
Непереваренные остатки пищи через некоторое время выбрасываются наружу (рис.).
Вся цитоплазма амебы ясно подразделена на два слоя. Наружный, светлый, вязкий, всегда лишенный пищеварительных вакуолей, носит название эктоплазмы. Внутренний, зернистый, гораздо более жидкий, несущий многочисленные пищевые включения, называют эндоплазмой. В состав псевдоподий входят оба слоя цитоплазмы. Эктоплазма и эндоплазма не представляют собой резко разграниченных частей тела амебы. Они могут превращаться друг в друга. В области образования и нарастания псевдоподии, куда устремляется жидкая эндоплазма, периферические части ее желатинизируются (уплотняются) и превращаются в эктоплазму.
Напротив, на противоположном конце тела протекает обратный процесс - разжижение эктоплазмы и частичное превращение ее в эндоплазму. Это явление обратимого превращения эндоплазмы в эктоплазму и обратно лежит в основе образования псевдоподий.
Кроме пищевых включений (часто сосредоточенных в пищеварительных вакуолях), в цитоплазме амебы протея обычно отчетливо бывает виден светлый пузырек, который периодически -то появляется, то исчезает. Это сократительная вакуоля, играющая очень важную роль в жизненных отправлениях амебы. Сократительная вакуоля заполняется жидкостью (в основном водой), которая поступает в нее из окружающей цитоплазмы. Достигнув определенного, характерного для данного вида амеб размера, сократительная вакуоля сокращается. Ее содержимое при этом изливается наружу через пору. Весь период наполнения и сокращения вакуоли при комнатной температуре длится у амебы протея обычно 5-8 минут.
Концентрация различных растворенных органических и неорганических веществ в теле амебы выше, чем в окружающей пресной воде. Поэтому в силу законов осмоса вода проникает в протоплазму амебы. Если бы избыток ее не выводился наружу, то через короткий промежуток времени амеба «расползлась» бы и растворилась в окружающей воде. Благодаря деятельности сократительной вакуоли этого не происходит. Таким образом, сократительная вакуоля - это прежде всего органоид осморегуляции, регулирующий постоянно осуществляемый ток воды через тело простейшего. Однако наряду с этим она связана и с другими жизненными функциями. Вместе с выводимой из тела амебы жидкостью выводятся и продукты обмена веществ. Следовательно, сократительная вакуоля участвует в функции выделения.
Постоянно поступающая в цитоплазму вода содержит кислород. Поэтому сократительная вакуоля косвенно участвует и в функции дыхания.
Как и во всякой клетке, в теле амебы есть ядро. На живом объекте оно почти не видно. Для выявления ядра применяют некоторые красители, избирательно окрашивающие нуклеиновые вещества ядра. У амебы протея ядро довольно крупное, расположено в эндоплазме, примерно в центре тела.
Как размножаются амебы? Единственной известной у них формой размножения является деление надвое в свободноподвижном состоянии. Процесс этот начинается с кариокинетического деления ядра (стр. 60). Вслед за тем на теле амебы появляется перетяжка, которая в конце концов перешнуровывает тело ее на две равные половинки, в каждую из которых отходит по одному ядру.
Темп размножения амебы протея зависит от условий, и прежде всего от питания и температуры. При обильном питании и температуре 20-25° С амеба делится один раз в течение 1 - 2 суток.
В пресной и морской воде живет несколько десятков видов амеб . Они различаются размерами, формой псевдоподий (рис.). Ложные ножки могут сильно отличаться по форме и размерам. Есть виды амеб (рис.), у которых образуется всего одна толстая короткая псевдоподия, у других - несколько длинных заостренных, у третьих - много коротких тупых и т. п.
Следует отметить, что даже в пределах одного вида амеб форма псевдоподий может довольно широко варьировать в зависимости от условий окружающей среды (солевой состав, кислотность среды и т. п.).