Для передвижения инфузории туфельки служат. Среда обитания инфузории-туфельки и особенности ее жизнедеятельности

Класс инфузории - наиболее высокоорганизованные простейшие. Органоидами движения служат реснички, по строению сходные со жгутиками, но более короткие и многочисленные. Тело покрыто прочной эластичной оболочкой, придающей ей постоянную форму. У большинства инфузорий 2 ядра: большое и малое. Большое ядро имеет полиплоидный набор хромосом и регулирует процессы движения, питания, выделения, а также бесполое размножение, осуществляемое поперечное деление клетки пополам. Малое ядро имеет диплоидный набор хромосом и играет важную роль в половом процессе, выступая в качестве носителя наследственной информации. Впервые инфузорий обнаружили в воде, настоянной на различных травах («инфузум» означает «настойка»).

Рис.1. Питание сгруппировавшихся инфузорий зелеными водорослями

Инфузория-туфелька, парамеция хвостатая (лат. Paramecium caudatum) - вид инфузорий рода Paramecium. Обычно инфузориями-туфельками называют и другие виды рода Paramecium. Водная среда обитания, встречаются в пресных водах. Организм получил своё название за постоянную форму тела, напоминающую подошву туфли.

Инфузория туфелька наиболее распространенный представитель, обитатель пресных водоемов, длина тела 0,3 мм. Форма тела постоянная и напоминает подошву туфли. Все тело равномерно покрыто ресничками, расположенными рядами, их больше 10 тысяч. Работают они синхронно, совершая волнообразные движения, обеспечивается это плотными цитоплазматическими нитями - фибриллами (плавает тупым концом вперед). Между ресничками расположены мелкие веретеновидные тельца - трихоцисты - органоиды защиты и нападения, которые в ответ на раздражение с силой выбрасываются и вонзаются в тело жертвы или врага. Питаются инфузории бактериями и одноклеточными водорослями. Сбоку на теле имеется углубление - предротовое углубление, ведущее в рот. На дне глотки в цитоплазме образуется пищеварительная вакуоль, которая отделяется от глотки и увлекается током цитоплазмы. При обилии пищи и нормальных температурных условиях (15 градусов) пищеварительные вакуоли образуются, каждые 1-2 мин. В них пища переваривается и усваивается цитоплазмой, после чего пищеварительная вакуоль, пройдя по часовой стрелке, подходит к заднему концу тела, где через специальное отверстие в оболочке - порошицу выбрасывает не переваренные остатки пищи наружу. Функцию осморегуляции выполняют 2 сократительные вакуоли.

Размножается туфелька бесполым и половым способом. При бесполом размножении тело туфельки вытягивается в длину, по экватору появляется перетяжка, которая делит клетку пополам. Повторяется 1-2 раза в сутки, а через несколько поколений бесполого размножения сменяется половым, протекающим по типу конъюгации. В половом размножении большую роль играет малое ядро. В теле каждого участника большое ядро разрушается, а малое ядро делится на 4 части (процесс мейоза, при котором число хромосом уменьшается вдвое). Вскоре 3 новых ядра разрушаются, а четвертая вновь делится и образует в каждой инфузории одно женское и одно мужское ядро. Мужское ядро переходит в клетку своего партнера, где сливается с женским ядром. Таким образом, при половом процессе происходит обмен ядерным материалом между отдельными особями, которые получают новые признаки и свойства. Вскоре в каждой из них ядро делится на большое и малое. При половом размножении число особей не увеличивается, а обновляются наследственные свойства организма, и возрастает его способность приспосабливаться к условиям среды.

Форма тела постоянная благодаря плотной пелликуле. Органоиды движения реснички. Другой важный признак - наличие двух качественно различных ядер: крупного полиплоидного вегетативного ядра - макронуклеуса и мелкого диплоидного - генеративного ядра - микронуклеуса . Захват пищи осуществляется с помощью цитостома (клеточного рта) и цитофаринкса (клеточный глотки), глотка открывается непосредственно в эндоплазму. Переваривание пищи происходит в пищеварительных вакуолях, а не переваренные остатки выбрасываются через порошицу, содержимое сократительных вакуолей изливается через выделительные поры. В эктоплазме многих инфузорий находятся особые защитные приспособления - трихоцисты. При раздражении животного они выстреливают длинную упругую нить, парализующую добычу. При неблагоприятных условиях способны к инцистированию.

Рис.2. Строение инфузории туфельки

Бесполое размножение - поперечное митотическое деление, чередующееся с половым процессом (конъюгацией). Следует помнить, что половое размножение сопровождается увеличением числа особей. Конъюгация и половое размножение инфузорий туфелек происходит следующим образом:

Рис.3.Конъюгация и половое размножение инфузорий туфелек

1.Две инфузории соединяются друг с другом околоротовыми областями, в этом месте происходит разрушение пелликулы, и образуется цитоплазматический мостик, соединяющий обе инфузории.

2. Макронуклеусы разрушаются, микронуклеусы претерпевают мейотическое деление, образуются четыре гаплоидных ядра. Три ядра разрушаются, чВ это время в каждой инфузории по два гаплоидных ядра, одно женское, стационарное, ядро остается на месте, второе, мужское, мигрирует по цитоплазматическому мостику в другую инфузорию.

3. Происходит слияние мужских и женских ядер. После этого инфузории расходятся. Конъюгация продолжается несколько часов.

4. Диплоидное ядро претерпевает три митотических деления, в результате образуется 8 диплоидный ядер, из которых 4 становятся микронуклеусами, 4 - макронуклеусами. Три микронуклеуса разрушаются, образуется инфузория с 5 ядрами: 1 - микронуклеус (диплоидный), 4 - макронуклеусы, тоже диплоидный.

5. Каждый из эксконъюгантов делится, причем происходит митотическое деление генеративного ядра, а макронуклеусы расходятся попарно в дочерние инфузории. Образуется 4 инфузории с одним генеративным ядром и двумя макронуклеусами.

6. Каждая из этих четырех инфузорий делится, причем происходит митотическое деление генеративного ядра, а макронуклеусы расходятся в дочерние инфузории. Образуется 8 инфузорий, в каждой из которых один макронуклеус и один микронуклеус. Макронуклеус становится полиплоидный, микронуклеус остается диплоидный. Таким образом, в конъюгации принимали участие две особи, размножение закончилось образованием восьми особей.

Наиболее типичный широко распространенный представитель ресничных - инфузория туфелька (Paramecium). Она обитает в стоячей воде, а также в пресноводных водоемах с очень слабым течением, содержащих разлагающийся органический материал.

Рисунок дает представление о довольно сложном строении этих организмов, типичном для инфузории . Сложность строения клетки у парамеции объясняется тем обстоятельством, что ей приходится выполнять все функции, присущие целому организму, а именно питание, осморегуляцию и передвижение. Тело парамеции имеет характерную форму: передний конец у нее тупой, а задний несколько заострен.

Реснички инфузории туфельки расположены парами по всей поверхности клетки. Располагаясь продольными диагональными рядами, они, совершая биения, заставляют инфузорию вращаться и продвигаться вперед. Между ресничками находятся отверстия, ведущие в особые камеры, называемые трихоци-стами. Из этих камер под влиянием определенных раздражителей могут выстреливать тонкие остроконечные нити, используемые, вероятно, для удержания добычи.

Под пелликулой инфузории туфельки располагается эктоплазма - прозрачный слой плотной цитоплазмы консистенции геля. В эктоплазме находятся базальные тельца (идентичные центриолям), от которых отходят реснички, а между базальными тельцами имеется сеть тонких фибрилл, участвующих, по-видимому, в координировании биения ресничек.

Основная масса цитоплазмы инфузории туфельки представлена эндоплазмой, имеющей более жидкую консистенцию, чем эктоплазма. Именно в эндоплазме расположено большинство органелл. На вентральной (нижней) поверхности туфельки ближе к ее переднему концу находится околоротовая воронка, на дне которой находится рот, или цитостом.

Рот инфузории туфельки ведет в короткий канал - цитофаринкс, или глотку. Как околоротовая воронка, так и глотка могут быть выстланы ресничками, движения которых направляют к цитостому поток воды, несущей с собой различные пищевые частицы, такие, например, как бактерии. Вокруг попавших в цитоплазму путем эндоцитоза пищевых частиц образуется пищевая вакуоль. Эти вакуоли перемещаются по эндоплазме к так называемой порошице, через которую непереваренные остатки путем экзоцитоза выводятся наружу.

В цитоплазме инфузории туфельки имеются также две сократительные вакуоли, местоположение которых в клетке строго фиксировано. Эти вакуоли отвечают за осморегуляцию, т. е. поддерживают в клетке определенный водный потенциал. Жизнь в пресной воде осложняется тем, что в клетку постоянно поступает вода в результате осмоса; эта вода должна непрерывно выводиться из клетки, чтобы предотвратить ее разрыв.

Происходит это с помощью процесса активного транспорта, требующего затраты энергии. Вокруг каждой сократительной вакуоли инфузории туфельки расположен ряд расходящихся лучами каналов, собирающих воду, перед тем как высвободить ее в центральную вакуоль.

В клетке парамеции инфузории туфельки находятся два ядра. Большее из них - - полиплоидное; оно имеет более двух наборов хромосом и контролирует метаболические процессы, не связанные с размножением. Микронуклеус - диплоидное ядро. Оно контролирует размножение и образование макронуклеусов при делении ядра.

Парамеция инфузории туфельки может размножаться и бесполым путем (поперечным делением надвое) и половым (путем конъюгации).

Инфузория туфелька обитает в мелких стоячих водоемах. Формой тeлa она напоминает подошву туфли, в длину достигает 0,1-0,3 мм, покрыта прочной эластичной оболочкой - пелликулой, под которой в экто- и эндоплазме находятся скелетные опорные нити. Такое строение позволяет инфузории сохранять постоянную форму тела.

Органоиды движения - волосовидные реснички (у инфузории туфельки их 10-15 тыс.), покрывающие все тело. При исследовании ресничек с помощью электронного микроскопа выяснено, что каждая из них состоит из нескольких (около 11) волоконец. В основе каждой реснички лежит базальное тельце, расположенное в прозрачной эктоплазме. Туфелька быстро передвигается благодаря согласованной работе ресничек, которые загребают воду.

В цитоплазме инфузории отчетливо различаются эктоплазма и эндоплазма. В эктоплазме, между основаниями ресничек парамеции, располагаются органеллы нападения и защиты - маленькие веретеновидные тельца - трихоцисты. На фотографиях, сделанных с помощью электронного микроскопа, видно, что выброшенные трихоцисты снабжены гвоздеобразными наконечниками. При раздражении трихоцисты выбрасываются наружу, превращаясь в длинную, упругую нить, поражающие врага или добычу.

В эндоплазме располагаются - два ядра (большое и малое) и системы пищеварительных, а также выделительных органоидов.

Органоиды питания . На так называемой брюшной стороне находится предротовое углубление - перистом, ведущее в клеточный рот, который переходит в глотку (цитофаринкс), открывающуюся в эндоплазму. Вода с бактериями и одноклеточными водорослями, которыми питается инфузория, через рот и глотку загоняется особой группой ресничек перистома в эндоплазму, где окружается пищеварительной вакуолью. Последняя постепенно передвигается вдоль тела инфузории. По мере передвижения вакуоли заглоченные бактерии перевариваются в течение часа, вначале при кислой, а затем при щелочной реакции. Непереваренный остаток выбрасывается наружу через специальное отверстие в эктоплазме - порошицу, или анальную пору.

Органоиды осморегуляции . На переднем и заднем концах тела на границе экто- и эндоплазмы находится по одной пульсирующей вакуоли (центральный резервуар), вокруг которой расположены венчиком 5-7 приводящих канальцев. Вакуоль наполняется жидкостью из этих приводящих каналов, после чего наполненная жидкостью вакуоль (фаза диастолы) сокращается, изливает жидкость через маленькое отверстие наружу и спадается (фаза систолы). Вслед за этим жидкость, вновь наполнившая приводящие каналы, изливается в вакуоль. Передняя и задняя вакуоли сокращаются попеременно. Пульсирующие вакуоли выполняют двоякую функцию - отдачу излишней воды, что необходимо для поддержания постоянного осмотического давления в теле парамеции, и выделение продуктов диссимиляции.

Ядерный аппарат туфельки представлен по меньшей мере двумя качественно различными ядрами, расположенными в эндоплазме. Форма ядер обычно овальная.

Крупное вегетативное ядро называется макронуклеусом. В нем происходит транскрипция - синтез на матрицах ДНК информационной и других форм РНК, которые уходят в цитоплазму, где на рибосомах осуществляется синтез белка.

Мелкое генеративное - микронуклеус. Расположен рядом с макронуклеусом. В нем перед каждым делением происходит удвоение числа хромосом, поэтому микронуклеус рассматривают как "депо" наследственной информации, передаваемой из поколения в поколение.

Инфузория-туфелька размножается как бесполым, так и половым путем.

При бесполом размножении клетка перешнуровывается пополам по экватору и размножение осуществляется путем поперечного деления. Это предшествует митотическое деление малого ядра и характерные для митоза процессы в большом ядре.

После многократного бесполого размножения в жизненном цикле происходит половой процесс, или конъюгация.

Половой процесс заключается во временном соединении двух особей ротовыми отверстиями и обмене частями их ядерного аппарата с небольшим количеством цитоплазмы. Большие ядра при этом распадаются на части и постепенно растворяются в цитоплазме. Малые ядра сначала делятся дважды, происходит редукция числа хромосом, далее три из четырех ядер разрушаются и растворяются в цитоплазме, а четвертое снова делится. В результате этого деления образуются два гаплоидных половых ядра. Одно из них - мигрирующее, или мужское, - переходит в соседнюю особь и сливается с оставшимся в нем женским (стационарным) ядром. Такой же процесс происходит и в другом конъюганте. После слияния мужского и женского ядер восстанавливается диплоидный набор хромосом и инфузории расходятся. После чего в каждой инфузории новое ядро делится на две неравные части, вследствие чего формируется нормальный ядерный аппарат - большое и малое ядра.

Конъюгация не приводит к увеличению числа особей. Ее биологическая сущность состоит в периодической реорганизации ядерного аппарата, его обновлении и повышении жизнеспособности инфузории, приспособленности ее к окружающей среде.

Туфелька и некоторые другие свободноживущие инфузории питаются бактериями и водорослями. В свою очередь, инфузории служат пищей для мальков рыб и многих беспозвоночных животных. Иногда туфелек разводят для корма только что вылупившихся из икринок мальков рыб.

Инфузория-туфелька относится к типу Инфузории, который принадлежит Простейшим (одноклеточным эукариотам). Часто инфузориями-туфельками называют несколько похожих видов. Характерными особенностями всех инфузорий являются наличие ресничек (которые являются органами передвижения) и более сложное строение их клетки-организма по сравнению с другими простейшими (например, амебами и эвгленами).

Инфузория-туфелька обитает в пресноводных, обычно загрязненных, водоемах. Размеры клетки от 0,2 до 0,6 мм. Форма тела похожа на подошву туфельки. При этом передний конец, которым инфузория плывет вперед, - это «пятка туфельки»; а «носок» - это задний конец.

Тело инфузории-туфельки окружено ресничками. На рисунках и схемах реснички изображены только вокруг клетки. На самом деле они проходят своеобразными тяжами по всему телу (т. е. также сверху и снизу, чего мы не видим на плоском рисунке).

Двигается клетка благодаря волнообразным сокращениям ресничек (каждая следующая в ряду изгибается чуть позже предыдущей). При этом каждая ресничка резко двигается в одну сторону, после чего медленно возвращается на место. Скорость передвижение инфузории составляет около 2 мм в секунду.

Реснички крепятся к базальным тельцам . При этом половина из них ресничек не имеет. Базальные тельца, имеющие реснички и неимеющие их, чередуются.

Внешняя часть цитоплазмы (под клеточной мембраной) имеет структуры, позволяющие инфузории-туфельке сохранять свою форму. Эту часть цитоплазмы называют цитоскелетом .

В мембране есть трихоцисты , представляющие собой палочки, которые выбрасываются и «жалят» хищников, нападающих на инфузории-туфельки.

У клетки инфузории-туфельки есть достаточно глубокая впадина (как бы мембрана вогнута внутрь клетки). Это образование называют клеточным ртом , переходящим в клеточную глотку . Они окружены более длинными и толстыми ресничками, которые загоняют в них пищу. Чаще всего едой служат бактерии, одноклеточные водоросли. Инфузории их находят по выделяемым ими веществам.

От клеточной глотки отделяются пищеварительные вакуоли . Каждая такая вакуоль после своего образования проходит сначала в заднюю часть клетки, затем двигается в переднюю, после чего снова в заднюю. Это перемещение обеспечивается постоянным движением цитоплазмы. К пищеварительной вакуоли подходят лизосомы и различные ферменты, питательные вещества в вакуолях расщепляются и попадают в цитоплазму. Когда пищеварительная вакуоль обойдет круг и вернется в заднюю часть клетки, то ее содержимое будет выброшено за пределы через порошицу .

У инфузории-туфельки две сократительные вакуоли . Одна находится в передней части клетки, другая - в задней. Эти вакуоли более сложные, чем у эвглены. Она состоит из центрального резервуара и отходящих от него канальцев. Избытки воды и вредные вещества сначала оказываются в канальцах, после чего идут в резервуары. Заполненные резервуары отделяются от канальцев и через поверхность клетки, сокращаясь, выбрасывают раствор. Вакуоли сокращаются поочередно.

Дышит инфузория-туфелька кислородом, растворенным в воде. Однако при дефиците кислорода может переходить на бескислородный способ дыхания.

Инфузории-туфельки размножаются делением клетки надвое. В отличие от эвглены зеленой родительская клетка делится не вдоль, а поперек (т. е. одна дочерняя клетка получает заднюю часть клетки-родителя, а другая - переднюю, после чего они достраивают недостающие части).

Кроме бесполого способа размножения, у инфузорий есть половой процесс. При нем не происходит увеличения количества особей, но происходит обмен генетической информации.

У инфузории-туфельки два ядра - большое (макронуклеус) и малое (микронуклеус). Макронуклеус полиплоден (в нем несколько наборов хромосом). Микронуклеус диплоден. Макронуклеус отвечает за контроль жизнедеятельности клетки. На содержащемся в нем ДНК происходит синтез РНК, которая отвечает за синтез белков. Микронуклеус отвечает за половой процесс.

При половом процессе две инфузории-туфельки подходят друг к другу со стороны клеточных ртов. Между клетками образуется цитоплазматический мостик. В это время в каждой клетке макронуклеус растворяется, а микронуклеус делится мейозом. В результате получаются четыре гаплоидных ядра. Три из них растворяются, а оставшееся делится митозом. В результате получаются два гаплоидных ядра. Одно из низ остается в своей клетке, а другое по цитоплазматическому мостику уходит в другую инфузории. Из второй инфузории перемещается одно из ее гаплоидных ядер. Далее в каждой клетке сливаются два ядра (одно свое и одно чужое). Уже образованное диплоидное ядро (микронуклеус) потом делится, образуя макронуклеус.

Инфузория-туфелька – это простейший одноклеточный микроорганизм, который получил свое название за внешнее сходство с обувной подошвой. Ее размеры колеблются от 10 мкм до 4,5 мм , но такие крупные особи встречаются крайне редко. В основном можно встретить в пресных и стоячих водах.

Невооруженным глазом этот микроорганизм невозможно рассмотреть. Однако при большом скоплении в загрязненной и мутной воде можно увидеть продолговатые точки белого цвета – это и есть инфузории-туфельки. Они находятся в постоянном движении.

Инфузория-туфелька – это бактерия или нет?

Бактерия – одноклеточный организм, отличающийся отсутствием ядра, а инфузория-туфелька обладает двумя ядрами. Из этого можно сделать вывод, что данный представитель фауны не является бактерией .

Где обитает инфузория-туфелька?

Как уже говорилось выше, инфузория-туфелька обитает в пресноводных водоемах . Изучив воду из домашнего аквариума под микроскопом, можно заметить большое количество микроорганизмов, в том числе и инфузорий.

Можно самостоятельно создать искусственный водоем, в котором будет обитать этот простейший одноклеточный организм, для этого будет достаточно залить водой обычное сено, и дать настояться несколько дней.

Строение и функции

Внешнее покрытие этого представителя фауны представляет собой тонкую эластичную оболочку, которая называется мембраной . Она на протяжении всего жизненного цикла сохраняет форму тела. Это связано с наличием в слое цитоплазмы развитых опорных волокон. Эти волокна расположены плотно к оболочке. Инфузория-туфелька обладает двумя ядрами . За пищеварение отвечает большое ядро, а за размножение – малое.

На всей поверхности инфузории-туфельки расположены органы, отвечающие за ее передвижение. Эти органы называются ресничками , и их количество превышает 15 000 . Их движения напоминают движения весел. Перемещение инфузории осуществляется тупым концом вперед со скоростью до 3 мм/с . Во время передвижения этот микроорганизм вращается вокруг продольной оси своего тела. Это происходит за счёт медленных волнообразных движений ресничек.

Инфузория-туфелька – это высокоорганизованный простейший организм, который выполняет множество процессов для поддержания своей жизнедеятельности.

Дыхание организма осуществляется за счет попадания кислорода в цитоплазму через мембрану. Благодаря двум сократительным вакуолям, происходит газообмен, осуществляющийся за счет специальных канальцев. Удаление лишней жидкости, которая представляет собой результат процесса жизнедеятельности, происходит каждые 30 секунд. При неблагоприятной окружающей среде происходит замедление работы сократительных вакуолей, и инфузория-туфелька перестает питаться.

Размножение этого высокоорганизованного микроорганизма может быть как половым, так и бесполым.

Бесполое размножение у инфузорий-туфелек представляет собой обычный процесс деления клеток. Примерно раз в день большое и малое ядра расходятся в разные стороны организма и делятся на два. В результате деления образуется две инфузории-туфельки с таким же набором органов, как и у родительского организма.

Половое размножение свойственно только тем инфузориям, которые многократно проходили бесполое размножение или же при неблагоприятных условиях. В результате этого размножения не образуется двух особей. Два микроорганизма соединяются, создавая между собой соединительный мост.

Большие ядра инфузорий исчезают бесследно, а малые делятся на два. Ученые дали этому процессу название – конъюгация. Он может продолжаться более одиннадцати часов. При понижении температуры воды или изменении света две инфузории-туфельки могут превратиться в цисту, и просуществовать около десяти лет в состоянии анабиоза, хотя в среднем при благоприятных условиях их срок жизни длится не более суток.

Чем питается?

Рацион питания инфузории-туфельки состоит из бактерий и микроводорослей, которые содержатся в большом количестве в мутной застоявшейся воде. Питание происходит с помощью клеточного рта, по кругу которого расположены реснички. С их помощью микроорганизм может с легкостью захватывать как можно больше еды в рот. Изо рта пища проходит по клеточной глотке, попадая в вакуоли, в которых и происходит процесс пищеварения. Он может происходить в нескольких вакуолях сразу, и может длиться более часа.

Инфузория туфелька может питаться непрерывно, особенно когда температура воды более 17 градусов, прерываясь только для размножения.

Опасна ли для человека?

Заключение

Строение и внешний вид инфузорий-туфелек одинаковы для каждой особи. Они могут отличаться размерами. Жизненный цикл при благоприятных условиях у них тоже одинаковый. Эти микроорганизмы остро реагируют на температуру воды, освещение и содержание солей в водоеме. При неблагоприятных условиях они впадают в анабиоз, и их длительность жизни увеличивается в сотни, а то и в тысячи раз.