Общая характеристика простейших

Обзор строения простейших

Этот тип представлен одноклеточными организмами, тело которых состоит из цитоплазмы и одного или нескольких ядер. Клетка простейшего — это самостоятельная особь, проявляющая все основные свойства живой материи. Она выполняет функции всего организма, тогда как клетки многоклеточных составляют лишь часть организма, каждая клетка зависит от многих других.

Принято считать, что одноклеточные существа более примитивны, нежели многоклеточные. Однако, поскольку все тело одноклеточных по определению состоит из одной клетки, эта клетка должна уметь делать все: и питаться, и двигаться, и нападать, и спасаться от врагов, и переживать неблагоприятные условия среды, и размножаться, и избавляться от продуктов обмена, и защищаться от высыхания и от чрезмерного проникновения воды внутрь клетки.

Многоклеточный организм тоже все это умеет, но каждая его клетка, взятая в отдельности, хорошо умеет делать только что-нибудь одно. В этом смысле клетка простейшего — отнюдь не примитивнее клетки многоклеточного организма.

Большинство представителей класса имеет микроскопические размеры — 3—150 мкм. Только наиболее крупные представители вида (раковинные корненожки) достигают 2—3 см в диаметре.

Известно около 100 000. видов простейших. Среда их обитания — вода, почва, организм хозяина (для паразитических форм). Строение тела простейшего типично для эукариотической клетки. Имеются органеллы общего (митохондрии, рибосомы, клеточный центр, ЭПС и др.) и специального назначения. К последним относятся органы движения: ложноножки, или псевдоподии (временные выросты цитоплазмы), жгутики, реснички, пищеварительные и сократительные вакуоли. Органоиды общего значения присущи всем эукариотическим клеткам. Органоиды пищеварения — 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. Большинство простейших имеет одно ядро, но есть представители с несколькими ядрами. Ядра некоторых простейших характеризуются полиплоидностью. Цитоплазма неоднородна. Она подразделяется на более светлый и гомогенный наружный слой, илиэктоплазму, и зернистый внутренний слой, или эндоплазму. Наружные покровы представлены либоцитоплазматической мембраной (у амебы), либо пелликулой (у эвглены). Фораминиферы и солнечники, обитатели моря, имеют минеральную, или органическую, раковину. Особенности жизнедеятельности простейших Подавляющее большинство простейших — гетеротрофы. Их пищей могут служить бактерии, детрит, соки и кровь организма хозяина (для паразитов). Непереваренные остатки удаляются через порошицу (специальное, постоянно существующее отверстие (у инфузорий)) или через любое место клетки (у амебы). Через сократительные вакуоли осуществляется осмотическая регуляция, удаляются продукты обмена. Дыхание, т. е. газообмен, происходит через всю поверхность клетки. Раздражимость представлена таксисами (двигательными реакциями). Встречаются фототаксис, хемотаксис и др. 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. В такой форме простейшие легко переносятся на большие расстояния животными, ветром и расселяются. При попадании в благоприятные условия обитания происходит эксцистирование, клетка начинает функционировать в состоянии трофозоита. Таким образом, инцистирование не является способом размножения, но помогает клетке переживать неблагоприятные условия среды. 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. Заболевания, вызываемые простейшими, называются протозойными. Раздел медицинской паразитологии, изучающий эти заболевания и их возбудителей, носит название протозоологии. Медицинское значение имеют представители простейших, относящиеся к классам саркодовые, жгутиковые, инфузории и споровики.

 

2. Паразитические представители Простейших. Ученые считают, что простейшие появились на Земле около 1,5 млрд лет назад, а самыми древними из них являются жгутиконосцы. От них, видимо, произошли современные амебы, споровики и инфузории. Саркодовые — упрощенные потомки жгутиконосцев, о чем свидетельствуют развивающиеся у некоторых саркодовых (радиолярий и фораминифер) жгутики. Кроме того, известны амебообразные жгутиконосцы, захватывающие ложноножками добычу. Инфузории произошли также от жгутиконосцев путем усложнения строения тела (например, увеличения числа ресничек и ядер).

 

Простейшие распространены по всему миру. Они малы, но их очень много, поэтому суммарная их масса достаточно велика. Простейшие поедают бактерий и микроскопические водоросли. Простейшими (например, инфузориями) питаются маленькие планктонные рачки и мальки рыб. Поэтому простейшие играют важную роль в круговороте веществ на Земле. Древние морские простейшие, имеющие минеральный скелет, отмирая и оседая на дно в течение миллионов лет, образовывали огромные пласты осадочных пород, которые используются в строительстве.

 

Среди простейших много паразитов, вызывающих заболевания человека и животных. К ним относится дизентерийная амеба (рис. 34). У нее короткие и широкие ложноножки. Живет она обычно в толстом кишечнике человека, питаясь его содержимым и не вызывая болезненных явлений. Однако эти амебы могут внедряться в слизистую оболочку кишечника и питаться клетками крови — эритроцитами, вызывая таким образом заболевание (амебную дизентерию) и нанося вред здоровью человека. Если не прибегать к лечению, то эта болезнь переходит в хроническую форму, ведет к тяжелому истощению человека, а иногда и к смерти. Дизентерийные амебы способны образовывать цисты, которые долго могут переносить неблагоприятные условия. При сильном заражении больной дизентерией выводит из своего организма до 300 млн цист ежедневно. Проглоченные цисты служат для человека источником заражения. Другой представитель болезнетворных простейших — малярийный плазмодий (рис. 35), относится к споровикам (Sporozoa). Это простейшие животные, ведущие паразитический образ жизни и обитающие внутри клеток других организмов. В кровь человека малярийный плазмодий проникает при укусе малярийного комара на стадии очень мелких (длиной 5—15 мкм и шириной 1 мкм) червеобразных одноядерных клеток. Они с током крови попадают в печень человека, где растуг и размножаются делением. Образовавшиеся в процессе размножения плазмодии попадают в кровяное русло и внедряются в клетки крови — эритроциты, где также размножаются. Когда паразиты выходят из эритроцитов, ядовитые продукты их жизнедеятельности попадают в кровь — происходит изнуряющий больного приступ лихорадки. При сосании крови больного человека малярийным комаром плазмодии попадают в желудок насекомого. Там происходит половое размножение малярийного плазмодия, в результате чего снова образуется множество очень мелких клеток. Они проникают в слюнные железы комара, а в момент укуса комаром через его хоботок в кровь человека вновь проникают паразиты. Вызываемая малярийным плазмодием малярия — очень опасная и тяжелая болезнь. Раньше от нее умирало много людей. Распространена малярия в тропиках и субтропиках. С ней борются при помощи лекарств, действующих на малярийного плазмодия. Кроме того, осушают болота, в которых выводятся малярийные комары. А на Кавказе для борьбы с малярией была акклиматизирована небольшая рыбка гамбузия, которая поедает личинок малярийных комаров. Простейшие — разнообразная группа животных, широко распространенная на Земле. Простейших разделяют на саркодовых, жгутиконосцев, инфузорий, споровиков и др. Среди простейших есть паразиты человека и других животных, например возбудители дизентерии и малярии.

 

3.Тип Саркожгутиконосцы. Этот тип включает свободнодвижущих и паразитирующих простейших, органоидами движения которых служат ложноножки или жгутики. В тип включены два класса: саркодовые и жгутиконосцы. К этому типу относятся свободноживущие или пара- зитические простейшие, органоидами движения которых служат непостоянные выросты цитоплазмы-ложно- ножки или жгутики. Тип саркожгутиконосцы включает классы саркодовые (корненожки) и жгутиковые. Класс саркодовые, или корненожки Большинство представителей саркодовых - обита- тели морей. Наряду с морскими видами имеются пресно- водные, живущие в почве, и небольшое число паразитов. Саркодовые характеризуются непостоянной формой тела, органоидами движения служат выросты тела - ложноножки. Питание гетеротрофное, дыхание осу- ществляется всей поверхностью тела, размножение бесполое, путем митоза. хорошие стихи стих Существует также половой процесс. Амеба. Типичный представитель саркодовых - аме- ба обыкновенная, обитающая в пресных водах. Размер ее достигает 0,5 мм (рис. III). Форма тела непостоянна. Движение происходит с помощью ложноножек, тело как бы перетекает из одной части в другую. Микрорайон служат и для захвата пищи. Амеба питается бакте- риями. одноклеточными водорослями, мелкими простей- шими и т.п. Ее тело обтекает пищевые частицы со всех сторон, и они оказываются внутри цитоплазмы. Возни- кает пищеварительная вакуоль, в которую из цитоплаз- мы проникают ферменты, осуществляющие внутрикле- точное пищеварение. Продукты расщепления органи- ческих веществ поступают в цитоплазму. Вакуоль с не- переваренными остатками пищи перемещается к по- верхности тела, и они выбрасываются наружу. Способ заглатывания оформленных частичек пищи с помощью ложноножек называется фагоцитозом. Растворенные вещества из окружающей среды поглощаются путем пиноцитоза. В теле амебы имеется также сократитель- ная, или пульсирующая, вакуоль. Функция сократитель- ной вакуоли - регуляция осмотического давления внутри тела простейшего. Концентрация растворенных веществ в теле амебы выше, чем в окружающей среде. Благодаря разности осмотического давления внутри и вне тела амебы вода непрерывно поступает в цитоплаз- му через наружную мембрану. Избыток воды выводится наружу с помощью сократительной вакуоли. Вместе с водой в окружающую среду выделяются и продукты обмена веществ. У амебы одно ядро. Размножение бес- полое, осуществляется путем митоза с последующим делением тела амебы надвое. Некоторые виды амеб, паразитируя в кишечнике человека и животных, могут быть причиной заболева- ний. Например, дизентерийная амеба вызывает изъяз- вление слизистой оболочки толстого кишечника. В не- благоприятных условиях амебы образуют цисты.

 

4.(9)Тип Апикомплексы. Тип апикомплексы

Все представители типа апикомплексы (Apicomplexa) — паразиты. Стадии паразитов, которые проникают в клетку хозяина, на переднем конце тела имеют специальный апикальный комплекс. Он образован кольцом, коноидом, микротрубочками, которые тянутся к заднему концу клетки. К апикальному комплексу также относятся роптрии (грушевидной формы) и нитевидные микронемы. Вероятно, эти органеллы выделяют ферменты, обеспечивающие проникновение паразита в клетку хозяина.

В жизненном цикле присутствует чередование бесполого размножения и полового процесса. Половой процесс протекает по типу копуляции: изогамный и анизогамный. Первое деление зиготы — мейоз, то есть в жизненном цикле присутствует зиготическая редукция. В результате формируются спорозоиты, стадия, служащая для распространения вида и заражения хозяина. Форма тела постоянна за счет эластичной пелликулы.

Большое хозяйственное значение имеют кокцидии (Coccidiida), паразитирующие в домашних животных — кроликах, птицах, крупном рогатом скоте и т. д. Большинство кокцидий имеют единственного хозяина, а спорогония (образование спорозоитов) протекает во внешней среде. Есть виды, развивающиеся со сменой хозяев, при этом половой процесс и процесс спорогонии протекает в одном хозяине, а бесполое размножение (шизогония) — в другом. Вторая группа — кровяные споровики — паразиты позвоночных животных: рептилий, птиц, млекопитающих, в том числе человека. В их жизненном цикле присутствуют два хозяина — окончательный (кровососущее насекомое) и промежуточный (позвоночное животное). Половой процесс и спорогония протекают в организме окончательного хозяина.

К кровяным споровикам принадлежит малярийный плазмодий, возбудитель опасного заболевания — малярии. Плазмодии паразитируют в эритроцитах крови. Инкубационный период длится 2 недели. Заболевание сопровождается приступами лихорадки, наступающими через определенные промежутки времени. Приступ совпадает с выходом мерозоитов из эритроцитов в кровь. Вместе с паразитами в кровь попадают продукты их метаболизма, ядовитые для организма человека. Они вызывают резкое повышение температуры, озноб, судороги. Малярия распространена в тропических странах Азии, Африки и Южной Америки. Тип Апикомплексы (Apicomplexa) в настоящее время подразделяют на два класса: класс Перкинсеи (Perkinsea) — со слабо выраженным апикальным комплексом и отсутствием полового процесса и класс Споровики (Sporozoea) — с совершенным апикальным комплексом и наличием полового процесса. Мы остановимся на изучении лишь основного центрального класса этого типа — споровиков, к которым относится множество опасных паразитов человека и животных..

 

5(8).Тип Ресничные. Многообразие инфузорий. К инфузориям относятся наиболее сложно организованные простейшие. Общее их число — 7000 видов (рис. 32). Их длина — от 10 мкм до 3 мм. Обитают они в морях, пресных водоемах в составе бентоса и планктона, некоторые виды — в почве и мхах. Среди инфузорий встречаются и паразиты. У паразитических инфузорий (например, паразитов червей) клеточный рот отсутствует (редуцирован), и питание осуществляется всей поверхностью тела. Хищная инфузория-бурсария обитает в пресных водоемах. Тело ее имеет форму мешка и в длину достигает 2 мм. От переднего конца в глубь на две трети длины тела вдается околоротовое углубление, куда за счет биения длинных сросшихся ресничек попадает добыча, в том числе и инфузории-туфельки. Представители характеризуются органеллами движения — ресничками (хотя бы на некоторых стадиях развития), расположенными на поверхности клетки в определенном порядке, а также своеобразным ядерным аппаратом, состоящим из двух ядер — мелкого генеративного микронуклеуса и крупного вегетативного макронуклеуса (рис. 10). Бесполое размножение происходит путем поперечного деления и половое — конъюгацией. Это наиболее сложно дифференцированные одноклеточные с постоянными цито-плазматическими структурами. Стенки клетки инфузорий имеют «альвеолярное строение» с четырьмя мембранами и полостями — «альвеолами» — посередине. Кроме того, стенка содержит трихоцисты. Это защитные приспособления в виде палочек, расположенных под пелликулой. При раздражении животного трихоцисты выстреливаются наружу.

Половой процесс сопровождается перестройкой ядерного аппарата. При конъюгации в клетках партнеров происходит распад макронуклеуса и редукционное деление микронуклеуса. Получаются четыре ядра, три из них отмирают. Оставшееся ядро делится на два пронуклеуса — мужской и женский. Между особями происходит обмен: одно ядро переходит в соседнюю клетку, другое — приходит из нее. Эти гаплоидные ядра сливаются, образуя диплоидное ядро — синкарион. Затем партнеры расходятся, а синкарионы в каждом из них путем деления создают новый ядерный аппарат. Половой процесс с такой же перестройкой ядерного аппарата может идти и без партнера. Слияние пронуклеусов в данном случае является самооплодотворением и носит название автогамии.

Свободноживущие инфузории живут в пресной и соленой воде, в толще прибрежного песка и почве. Питаются они бактериями, водорослями или одноклеточными животными. Нередки колониальные и сидячие формы. Многочисленные паразитические формы инфузорий обитают в желудке жвачных млекопитающих, на коже рыб (рис. 11), в толстых кишках человека. Инфузория балантидий (Balantidium coli) вызывает у людей тяжелые колиты. В настоящее время предложено несколько вариантов классификации инфузорий. Согласно традиционной системе тип делится на два класса: ресничные инфузории и сосущие. Представители первого из них обладают ресничками в течение всей жизни, у них есть строго локализованное место приема пищи — клеточный рот. Сосущие инфузории — это сидячие формы, во взрослом состоянии не имеют рта, но зато снабжены щупальцами, служащими для ловли добычи и приема пищи. Подобно ресничным, у них два ядра (микро- и макронуклеус), и половой процесс идет по типу конъюгации. Ресничками обеспечены только стадии бесполого размножения — «бродяжки», которые отпочковываются от родительской особи и уплывают. Через некоторое время «бродяжки» садятся на субстрат, теряют реснички и образуют сосательные щупальца. Доказано, что сосущие инфузории происходят от ресничных. Некоторые инфузории обитают в кишечнике крупных травоядных копытных животных (рис. 33). У коров, овец, коз, антилоп, оленей инфузории в огромных количествах населяют передние отделы желудка. Эти инфузории питаются бактериями, зернами крахмала, грибками, частичками растительных тканей. Более крупные инфузории пожирают более мелких. В других отделах желудка травоядных животных инфузории перевариваются. Таким образом, эти инфузории приносят пользу тем животным, в чьих желудках они обитают. Заражение инфузориями происходит в момент группового кормления или водопоя.

Среди инфузорий встречаются и паразиты. В толстых кишках человека изредка встречается инфузория болантидий. У человека она может вызывать тяжелые, напоминающие дизентерию расстройства. У балантидия яйцевидная форма тела длиной 0,02-0,15 мм, которое густо покрыто короткими ресничками. На переднем конце тела имеется клеточный рот в виде неглубокой щели. По его краю расположены сильно развитые реснички. В клетке балантидия две сократительные вакуоли. Пока болантидий живет в просвете толстой кишки, он питается содержимым кишечника и вреда хозяину не приносит. Иногда он активно внедряется в слизистую оболочку кишечника и переключается на питание клетками хозяина, в основном эритроцитами. При этом внутренние стенки кишечника изъязвляются, что сопровождается кровавым поносом. Кроме человека болантидий обитает в кишечнике свиней, которым он не приносит вреда. Заражение человека от свиней происходит с помощью цист, долгое время (около двух месяцев) сохраняющих жизнеспособность.