что такое инфузория туфелька в биологии

Инфузория туфелька – самая сложная из простейших

Содержание:

Жизнь на нашей планете отличается невероятным многообразием всевозможных живых организмов, имеющих подчас невероятно сложное строение. Все это многообразие жизни: от простейших насекомых и растений до нас, людей (пожалуй, самых «сложных организмов») состоит из клеток, этих маленьких кирпичиков живой материи. И если человек – венец биологической эволюции, то весьма любопытным будет рассмотреть ее начало: простейшие одноклеточные организмы, которые, по сути, на заре истории стали родоначальниками всего живого. Инфузория туфелька (наряду с амебой и эвгленой зеленой) является одним из самых известных простых одноклеточных существ. Какое строение инфузории туфельки, среда обитания, как она питается и размножается, обо всем этом читайте далее.

Описание и характеристика. Как выглядит инфузория туфелька?

На самом деле инфузория туфелька это вовсе не один простейший одноклеточный организм, за этим названием скрывается более 7 тысяч разных видов инфузорий. Всех их объединяет форма, которая чем-то напоминает подошву туфли, отсюда и «туфелька» в названии. (Впрочем, «туфелька» в названии прижилась только у нас, в английском языке «инфузория туфелька» значится под латинским названием «Paramecium caudatum», что переводится как «парамеция хвостатая»).

Также все инфузории обладают способностью к осморегуляции, то есть могут регулировать давление внутренней среды своего организма. В этом деле им помогают две сократительные вакуоли, они сжимаются и разжимаются, таким образом, выталкивая излишки жидкости из тела инфузории.

Размеры инфузории туфельки составляют от 1 до 5 десятых миллиметра.

Фото инфузории туфельки.

Хотя инфузория туфелька и является простейшим одноклеточным существом, то есть все ее тело состоит только из одной клетки, тем не менее, она имеет способность самостоятельно дышать, питаться, размножаться, передвигаться. Иными словами, обладает всеми теми функциями и способностями, которые имеет всякое другое животное. Более того среди других простейших одноклеточных организмов именно инфузория туфелька является самой сложной. В частности среди ее органоидов (элементов клетки) есть такие, которых нет у других ее одноклеточных «коллег»: амеб и эвглен.

Среди «передовых» органоидов инфузории можно отметить:

Обладая ртом, порошицей, пищеварительными вакуолями, инфузории практикуют голозойный тип питания, то есть захватывают органические частицы внутрь своего тела.

Так выглядит инфузория туфелька под микроскопом.

Интересный факт: дыхание инфузории туфельки осуществляется не с помощью рта, а всем телом: кислород через покровы клетки поступает в цитоплазму, где при его помощи происходит окисление органических веществ, превращение их в углекислый газ, воду и другие соединения.

Еще одной удивительной особенностью инфузории, которая ее делает «самой сложной из простейших» является наличие в ее клетке целых двух ядер. Одно из ядер большое, его зовут макронуклеусом, а второе маленькое соответственно зовется микронуклеусом. Оба ядра хранят одинаковую информацию, однако если большое ядро постоянно пребывает в работе и его информация постоянно эксплуатируется, а значит, может быть повреждена (подобно ходовым книгам в библиотеке). Если такое повреждение случается, то на этот случай как раз и предусмотрено второе маленькое ядро, служащее чем-то вроде резерва на случай сбоя основного ядра.

Как видите наша сегодняшняя героиня, инфузория туфелька, является самым совершенным среди простейших одноклеточных организмов.

Строение

Несмотря на внешнюю простоту строение инфузории отнюдь не простое. Снаружи она защищена тонкой эластичной оболочкой, которая также помогает телу инфузории сохранять постоянную форму. Защитные опорные волокна инфузории расположены в слое плотной цитоплазмы, которая прилегает к оболочке.

Помимо этого в цитоскелет инфузории входят различные микротрубочки, цистерны альвеолы, базальные тельца с ресничками, фибриллы и филамены и другие органоиды.

По причине наличия цитоскелета инфузория в отличие от амебы не может произвольно менять форму своего тела.

Схематический рисунок строения инфузории.

Классификация

Также строение инфузории зависит от ее класса. Так различают два класса инфузории туфельки:

Далее подробно остановимся на них.

Ресничные инфузории

Названы так, поскольку их тело покрыто маленькими ресницами, которые также именуются цилиями. Длина ресницы составляет не более 0,1 микрометра. Ресницы могут, как распределятся равномерно по телу нашей простейшей красавицы, так и собираться в пучки, которые биологи называют «цирры». Сами ресницы представляют собой пучок фибрилл, которые являются нитевидными белками.

Каждая ресничная инфузория может иметь несколько тысяч таких вот ресниц. Передвижение инфузории также осуществляется при помощи ресниц.

Сосущие инфузории

Сосущие инфузории совсем не имеют не только ресничек, но и рта, глотки и пищеварительных вакуолей, столь характерных для их «волосатых» сородичей. Зато у них есть своеобразные щупальца, представляющие собой плазматические трубочки. Именно эти щупальца-трубочки у сосущих инфузорий выполняют функцию рта и глотки, так как захватывают и проводят питательные вещества в эндоплазму клетки.

Не имея ресниц сосущие инфузории не способны передвигаться. Впрочем, им это и не нужно, имея особую ножку-присоску, они прикрепляются к коже какого-нибудь краба или рыбы и на них живут. Сосущих инфузорий всего лишь несколько десятков видов, против тысячи видов их ресничных собратьев.

Среда обитания

Инфузории туфельки обычно живут в мелких пресных водоемах со стоячей водой и гниющей органикой. Стоячая вода им необходима, чтобы не преодолевать силу течения, которая их снесет, поэтому инфузорий нет в реках. В мелких водоемах Солнце достаточно прогревает воду, и гниющая органика служит источником их пищи. К слову по насыщенности того или иного водоема инфузориями можно судить о степени его загрязнения, чем их больше, тем более грязный водоем.

А вот соленую воду инфузории не любят, поэтому их нет в морях и океанах.

Питание

Чем питается инфузория туфелька? Питание инфузории зависит от ее класса. Так сосущие инфузории являются подлинными хищниками одноклеточного мира: источником их пищи служат другие более мелкие одноклеточные организмы, на свою беду проплывающие мимо. Своими щупальцами сосущие инфузории хватают других одноклеточных. Изначально жертва захватывается одним щупальцем, а потом «к столу» подходят и другие «собратья». Щупальца растворяют клеточную оболочку жертвы и поглощают ее внутрь.

А вот ресничная инфузория в этом плане «вегетарианка», источником ее пищи обычно служат одноклеточные водоросли, которые захватываются ротовым углублениями, оттуда они попадают в пищевод, а потом к пищеварительным вакуолям. Переработанная пища выбрасывается через порошицу.

Интересный факт: во рту ресничной инфузории также имеются реснички, которые колышась, создают течение, чем увлекают частицы пищи в ротовую область.

Размножение

Размножение инфузории может быть как половым, так и бесполым – посредством деления клетки.

Функции

Инфузории, как впрочем, и другие простейшие организмы выполняют ряд важных биологических функций. Они уничтожают многие виды бактерий, и сами в свою очередь служат пищей для мелких беспозвоночных организмов. Порой их специально разводят в качестве корма для мальков некоторых аквариумных рыбок.

Рекомендованная литература и полезные ссылки

Видео

И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи.

Источник

Инфузория туфелька. Описание, особенности, строение и размножение инфузории туфельки

Инфузория туфелька — обобщающее понятие. За названием скрываются 7 тысяч видов. У всех постоянная форма тела. Она напоминает подошву туфли. Отсюда и название простейшего. Еще все инфузории владеют осморегуляцией, то есть регулируют давление внутренней среды организма. Для этого служат две сократительные вакуоли. Они сжимаются и разжимаются, выталкивая излишки жидкости из туфельки.

Описание и особенности организма

Инфузория туфелька — простейшее животное. Соответственно, оно одноклеточное. Однако в клетке этой есть все, чтобы дышать, размножаться, питаться и выводит отходы наружу, двигаться. Это список функций животных. Значит, к ним относятся и туфельки.

Простейшими одноклеточных называют за примитивное в сравнение с прочими животными устройство. Среди одноклеточных даже есть формы, относимые учеными как к животным, так и к растениям. Пример — эвглена зеленая. В ее теле есть хлоропласты и хлорофилл — пигмент растений. Эвглена осуществляет фотосинтез и почти неподвижна днем. Однако ночью одноклеточное переходит на питание органикой, твердыми частицами.

Инфузория туфелька и эвглена зеленая стоят на разных полюсах цепи развития простейших. Героиня статьи признана среди них наиболее сложным организмом. Организмом, кстати, туфелька является, поскольку имеет подобие органов. Это элементы клетки, отвечающие за те или иные функции. У инфузории есть отсутствующие у прочих простейших. Это и делает туфельку передовиком среди одноклеточных.

К передовым органеллам инфузории относятся:

Тело инфузории туфельки содержит две сократительные вакуоли. Накапливая токсины, они выбрасывают их вместе с излишками жидкости, попутно поддерживая внутриклеточное давление.

Еще совершенным простейшим инфузорию делают 2 ядра. Одно из них большое, именуется макронуклеусом. Второе ядро малое — микронуклеус. Информация, хранящаяся в обоих органеллах идентична. Однако в микронуклеусе она не тронута. Информация макронуклеуса рабочая, постоянно эксплуатируется. Поэтому возможны повреждения каких-то данных, как книг в читальном зале библиотеки. В случае таких сбоев резервом служит микронуклеус.

Инфузория туфелька под микроскопом

Большое ядро инфузории имеет форму боба. Малая органелла шаровидная. Органоиды инфузории туфельки хорошо видны под увеличением. Все простейшее в длину не превышает 0,5 миллиметра. Для простейших это гигантизм. Большинство представителей класса не превышают в длину 0,1 миллиметра.

Строение инфузории туфельки

Строение инфузории туфельки отчасти зависит от ее класса. Их два. Первый называется ресничным, поскольку его представители покрыты ресничками. Это волосковидные структуры, иначе именуются цилиями. Их диаметр не превышает 0,1 микрометра. Реснички на теле инфузории могут распределяться равномерно или собираться в своеобразные пучки — цирры. Каждая ресничка — пучок фибрилл. Это нитевидные белки. Два волокна являются стержнем реснички, еще 9 располагаются по периметру.

Когда обсуждается реснитчатый класс, инфузории туфельки могут иметь несколько тысяч ресничек. В противовес встают сосущие инфузории. Они представляют отдельный класс, лишены ресничек. Нет у сосущих туфелек и рта, глотки, пищеварительных вакуолей, характерных для «волосатых» особей. Зато, у сосущих инфузорий есть подобие щупалец. Таковых видов несколько десятков против многих тысяч реснитчатых.

Строение инфузории туфельки

Щупальца сосущих туфелек — полые плазматические трубочки. Они проводят питательные вещества в эндоплазму клетки. Питанием служат другие простейшие. Иначе говоря, сосущие туфельки — хищники. Ресничек сосущие инфузории лишены, поскольку не двигаются. У представителей класса есть особая ножка-присоска. С ее помощью одноклеточные закрепляются на ком-то, к примеру, крабе или рыбе, или внутри их и других простейших. Реснитчатые же инфузории активно передвигаются. Собственно за этим и нужны цилии.

Среда обитания простейшего

Обитает героиня статьи в пресных, мелких водоемах со стоячей водой и обилием разлагающейся органики. Во вкусах сходятся инфузория туфелька, амеба. Стоячая вода им нужна, дабы не преодолевать течение, которое попросту снесет. Мелководье гарантирует прогрев, необходимый для активности одноклеточных. Обилие же гниющей органики — пищевая база.

По насыщенности воды инфузориями, можно судить о степени загрязненности пруда, лужи, старицы. Чем больше туфелек, тем больше питательной базы для них — разлагающейся органики. Зная интересы туфелек, их можно разводить в обычных аквариуме, банке. Достаточно положить туда сено и залить прудовой водой. Скошенная трава послужит той самой разлагающейся питательной средой.

Среда обитания инфузории туфельки

Нелюбовь инфузорий к соленой воде наглядна, при помещении в обычную частиц поваренной соли. Под увеличением видно, как одноклеточные уплывают подальше от нее. Если же простейшие засекают скопление бактерий, напротив, направляются к ним. Это именуется раздражимостью. Сие свойство помогает животным избегать неблагоприятных условий, находить пищу и других особей своего рода.

Питание инфузории

Питание инфузории зависит от ее класса. Хищные сосальщики орудуют щупальцами. К ним прилипают, присасываются, проплывающие мимо одноклеточные. Питание инфузории туфельки осуществляется за счет растворения клеточной оболочки жертвы. Пленка разъедается в местах контакта со щупальцами. Изначально жертва, как правило, захватывается одним отростком. Прочие щупальца «подходят к уже накрытому столу».

Реснитчатая форма инфузории туфельки питается одноклеточными водорослями, захватывая их ротовым углублением. Оттуда еда попадает в пищевод, а затем, в пищеварительную вакуоль. Она закрепляется на коне «глотки», отцепляясь от нее каждые несколько минут. После, вакуоль проходит по часовой стрелке к заду инфузории. Во время пути цитоплазмой усваиваются полезные вещества пищи. Отходы выбрасываются в порошицу. Это отверстие, подобное анальному.

Во рту инфузории тоже есть реснички. Колышась, они создают течение. Оно увлекает частицы пищи в ротовую полость. Когда пищеварительная вакуоль перерабатывает еду, образуется новая капсула. Она тоже стыкуется с глоткой, получает пищу. Процесс цикличен. При комфортной для инфузории температуре, а это около 15 градусов тепла, пищеварительная вакуоль образуется каждые 2 минуты. Это указывает на скорость обмена веществ туфельки.

Размножение и продолжительность жизни

Инфузория туфелька на фото может быть в 2 раза больше, чем по стандарту. Это не зрительная иллюзия. Дело в особенностях размножения одноклеточного. Процесс бывает двух типов:

Как видно, при половом размножении число инфузорий остается прежним. Это называется конъюгацией. Происходит лишь обмен генетической информацией. Число клеток остается прежним, но сами простейшие по факту получаются новыми. Генетический обмен делает инфузорий живучее. Поэтому к половому размножению туфельки прибегают в неблагоприятных условиях.

Если условия становятся критическими, одноклеточные образуют цисты. С греческого это понятие переводится как «пузырь». Инфузория сжимается, становясь шаровидной и покрывается плотной оболочкой. Она защищает организм от неблагоприятных влияний среды. Чаще всего туфельки страдают от пересыхания водоемов.

Размножение инфузории туфельки

Когда условия становятся пригодными для жизни, цисты расправляются. Инфузории принимают обычную форму. В цисте инфузория может прибывать несколько месяцев. Организм находится в своеобразной спячке. Обычное же существование туфельки длится пару недель. Далее, клетка делится или обогащает свой генетический фонд.

Источник

Инфузория-туфелька: чем питается, как передвигается и размножается, сколько живёт простейшее

Инфузория-туфелька известна ещё со школьных уроков биологии. Это один из видов ресничных одноклеточных организмов, который не относится к царству животных, растений или грибов, а входит в промежуточную группу протистов. Обитает существо в пресной воде, а интересное название оно получило за постоянную форму тела, подобную отпечатку подошвы туфли.

Инфузория туфелька – ресничный одноклеточный организм, который входит в промежуточную группу протистов

Научная классификация

Вид инфузорий относится к надцарству эукариотов, то есть организмов, обладающих ядром. Им соответствует тип ресничных, класс Oligohymenophorea и род парамеций. Особенностью представителей этого ранга является предпочтение кислыми условиями среды.

Исследователи в своё время затратили множество усилий на расшифровку генома некоторых видов, относящихся к парамециям. Оказалось, что он содержит 40 000 генов, кодирующих белки, тогда как у человека их всего около 28 000. Увеличение количества генов произошло в результате нескольких дупликаций первоначального генома. Способ кодирования последовательности аминокислотных остатков у инфузорий уникален наличием единичного, а не тройственного, как в универсальном генетическом коде, кодона, который завершает синтез полипептидной цепи.

Общее описание

Оптимальная среда обитания для организма — пресная стоячая вода, в которой есть разлагающиеся органические соединения. В частности, этим условиям соответствует домашний аквариум, в пробе илистой воды которого часто обнаруживаются простейшие.

Среда обитания инфузории туфельки – стоячая вода

Рассмотреть инфузорию можно только под микроскопом, так как её размер не превышает 0,1−0,3 мм. Почти на 7% клетка состоит из сухого вещества, химический состав которого представлен следующими компонентами:

Тело инфузории-туфельки покрыто плотным слоем цитоплазмы, под наружной мембраной которой расположены такие элементы цитоскелета, как альвеолы и микротрубочки. Организм состоит из следующих элементов:

Каждый органоид выполняет важные функции.

Ядро и ядрышко

У инфузории есть два ядра, каждое из которых имеет своё строение и функции. Малое обладает округлой формой, содержит в себе наследственный материал. С его генома плохо считываются матричные РНК, поэтому наследственная информация не преобразуется в белок или иной функциональный продукт, и экспрессия генов отсутствует. В случае разрушения ядрышка жизнь туфельки продолжается, но она будет только размножаться бесполым путём, половой процесс будет невозможен.

Созревание большого ядра бобовидной формы приводит к сложным перестройкам в наследственном материале. С его генов считываются все мРНК, поэтому именно от него зависит синтез белков. Разрушает ядро половой процесс, но по его окончании макронуклеус снова восстанавливается.

Реснички и трихоцисты

Ресничек у маленькой клетки насчитывается от 10 до 15 тысяч. Они вырастают из базальных телец, которые формируют сложную систему цитоскелета, включающую в себя посткинетодесмальные фибриллы и филаменты. В основании органелл образуются парасомальные мешочки, возникающие вследствие впячивания наружной мембраны.

Ресничек у инфузории насчитывается от 10 до 15 тысяч

Между плотно расположенными инфузорными ресничками ещё остаётся место для 5−8 тысяч органоидов защиты, называемых трихоцистами. Они представляют собой одну из разновидностей секреторных пузырьков, выталкиваемых инфузорией в процессе экзоцитоза. Выглядят они как тела с наконечником, поперечно исчерченные через каждые 7 нм, располагаются в мембранных мешочках. Защитная функция проявляется в моментальном удлинении и выстреливании в случае опасности. Однако некоторые представители инфузорий лишены таких органелл и при этом вполне жизнеспособны.

Изгибая тело, инфузория может поменять направление. При неожиданном столкновении с препятствием она резко подастся назад, так как в её мембране резко уменьшится разность потенциалов, и внутрь проникнут ионы кальция. Затем туфелька будет в течение некоторого времени совершать движения вперёд и обратно, за время которых кальций выйдет из клетки, и вскоре продолжит путь по изначальной траектории.

Органы, обеспечивающие питание

Рот туфельки выглядит как углубление на теле, переходящее в клеточную глотку. Вокруг ротового отверстия расположены сложные структуры, сформированные из цилий. Питается инфузория-туфелька в основном водорослями, бактериями и другими мелкими одноклеточными организмами, которых находит по выделяемым ими химическим веществам. Волосковидные структуры вокруг рта загоняют добычу в глотку вместе с потоком воды.

Рот инфузории выглядит как углубление на теле

Далее еда поступает в пищеварительную вакуоль, образованную в процессе фагоцитоза, и под действием цитоплазматического потока перемещается в задний конец клетки, возвращается к передней части и снова уходит назад. Вакуоль сливается с лизосомами, что сопровождается возникновением кислотной среды, которая постепенно сдвигается в сторону слабощелочной.

Фагосома мигрирует и увеличивает скорость всасывания путём отделения мелких мембранных пузырьков. Всё, что не может быть переварено, выбрасывается через порошицу, лишённую развитой цитоплазмы. Переваренные продукты рассредоточиваются по межклеточному пространству и используются для осуществления жизнедеятельности.

Интересно, что обилие пищи влияет на то, сколько живёт инфузория-туфелька. Продолжительность жизни составляет всего несколько дней при избыточном питании и несколько месяцев (иногда до года) при скудном рационе.

Сократительные вакуоли

Сократительные вакуоли расположены на передней и задней частях клеток. Каждая из них состоит из резервуара, открывающегося наружу порой, и отходящих радиальных каналов, окружённых множеством тонких трубочек, перекачивающих жидкость из цитоплазмы. Всю хрупкую систему удерживает цитоскелет.

Основная функция этих внутренних органоидов — осморегуляция. Диффузия молекул воды внутрь клетки приводит к избытку жидкости, который и выводится вакуолями. Приводящие каналы откачивают воду в резервуар, который затем сокращается и отделяется от трубок, через пору выбрасывая воду за пределы клетки. Две вакуоли работают попеременно, каждая сокращается по 10−25 секунд в зависимости от температуры окружающей среды. Спустя час выброшенный объём жидкости приравнивается к объёму самой клетки.

Процесс размножения

Инфузория-туфелька размножается бесполым способом, который заключается в поперченном делении и сопровождается сложными процессами регенерации. Так как из единой особи получается две, каждой из новых туфелек достаётся по одной сократительной вакуоли, и они вынуждены достраивать недостающую самостоятельно. Клеточный рот достаётся только одной инфузории, а второй в это время приходится образовывать ротовое отверстие с необходимыми структурами вокруг него. Базальные тельца и новые реснички каждая представительница формирует самостоятельно.

Инфузориям свойственен и половой процесс, называемый конъюгацией, он заключается в переносе ядер между клетками партнёров. В процессе принимают участие туфельки, образованные делением разных материнских клеток. Они склеиваются ротовыми полостями, в результате чего образуется цитоплазматический мостик.

Инфузории могут размножаться как бесполым, так и половым способом

В это время у каждой особи разрушаются большие ядра, а малые делятся, вдвое уменьшая при этом количество хромосом. В результате получается 4 ядра, 3 из которых разрушаются. Оставшееся делится на два генетически идентичных ядра, и у каждого партнёра образуются мужской и женский пронуклеусы. Женские ядра остаются каждое в своей клетке, а мужскими инфузории обмениваются. При обмене происходит слияние женского и мужского пронуклеусов и образуется новое ядро, делящееся ещё на два. Они и становятся новыми большим и малым ядрами.

Возможности изучения

Рассказ про инфузорию-туфельку можно услышать ещё в школе, но как именно исследователи изучали крохотный организм, знают не все. На самом деле в наблюдении за ним нет ничего сложно, кроме того, размер в десятые миллиметра является довольно большим для простейших. Всё это означает, что исследования можно провести даже в домашних условиях, но сначала для этого нужно развести культуру инфузорий.

Поскольку туфельки присутствуют во всех водоёмах, вода берётся из этих источников. Для чистоты эксперимента нужно взять три стеклянные ёмкости и в одну из них положить разлагающиеся веточки и листья, в другую — живые растения, в третью — ил со дна. Все материалы берутся из водоёма, оттуда же добывается и жидкость и заливается в банки.

Если при этом видны веретеновидные тела, перемещающиеся быстро и плавно и вращающиеся вокруг своей оси, значит, получилось развести туфелек. Если в капле присутствует кусочек зелени или бактериальная плёнка, сразу множество инфузорий будет скапливаться вокруг пищи.

Для ускорения процесса размножения инфузорий нужно поместить их в благоприятную среду

Отделить туфелек от других животных несложно. Обычно они двигаются намного быстрее остальных организмов, этим и нужно воспользоваться. Для этого каплю, в которой есть несколько типов существ, помещают на стекло и ставят в хорошо освещённое место. Рядом с ней приливают небольшое количество свежей воды и проводят зубочисткой линию от одной жидкости к другой так, чтобы получился тонкий водяной мостик, соединяющий две среды. Инфузории быстро пройдут расстояние и окажутся в новой капле.

Бывает, что не удаётся рассмотреть ничего живого в воде, в таком случае можно добавить в ёмкость несколько капель кипячёного молока и подождать ещё два дня. Спустя это время можно ещё раз попытаться изучить развившиеся организмы.

Разведённые таким образом организмы могут использоваться для наблюдения за ними в исследовательских целях либо приносить практическую пользу. Поскольку инфузории — естественные санитары пресных вод, они могут дезинфицировать жидкость в аквариумах с рыбами, а также служить кормом для мальков.

Таким образом, инфузории-туфельки — это удивительные организмы, обладающие уникальными особенностями (например, половым процессом без размножения), они могут быть изучены даже в домашних условиях.

Источник