Создание и поддержание культур бактерий,одноклеточных водорослей,простейших.Наблюдение за их жизнедеятельности и строением. Подготовил: Пупин Евгений, - презентация

1 Создание и поддержание культур бактерий,одноклеточных водорослей,простейших.Наблюдение за их жизнедеятельности и строением. Подготовил: Пупин Евгений, студент 1- курса Содержание. 1.Бактерии. 2. Одноклеточные водоросли. 3.Простейшие.

2 Бактерии История изучения бактерии. Бактерии являются древнейшими живыми организмами из ныне существующих на Земле. Предполагают, что бактерии появились около 3,5 млрд лет назад и были единственными живыми организмами на Земле около 1 млрд лет. Впервые бактерии увидел в оптический микроскоп и описал в 1676 году голландский натуралист Антони ван Левенгук. Как и всех микроскопических существ, он назвал их «анималькули».оптический микроскоп 1676 году голландский натуралист Антони ван Левенгук Название «бактерии» ввёл в употребление в 1828 году Христиан Эренберг.1828 году Христиан Эренберг В 1850-х годах Луи Пастер положил начало изучению физиологии и метаболизма бактерий, а также открыл их болезнетворные свойства.1850-х годах Луи Пастер Дальнейшее развитие медицинская микробиология получила в трудах Роберта Коха, которым были сформулированы общие принципы определения возбудителя болезни (постулаты Коха). В 1905 году он был удостоен Нобелевской премии за исследования туберкулёза.Роберта Кохапостулаты Коха 1905 году Нобелевской премии туберкулёза Основы общей микробиологии и изучения роли бактерий в природе заложили Бейеринк Мартинус Виллем и Виноградский Сергей Николаевич.Бейеринк Мартинус Виллем Виноградский Сергей Николаевич Изучение строения бактериальной клетки началось с изобретением электронного микроскопа в 1930-е годы. В 1937 году Э. Чаттонпредложил делить все организмы по типу клеточного строения на прокариот и эукариот, и в 1961 году Стейниер и Ван Ниль окончательно оформили это разделение. Развитие молекулярной биологии привело к открытию в 1977 году К. Вёзе коренных различий и среди самих прокариот: между бактериями и археями.электронного микроскопа 1930-е годы 1937 годуЭ. Чаттон 1961 году СтейниерВан Нильмолекулярной биологии 1977 годуК. Вёзеархеями

3 Строение Бактерии имеют более примитивное строение, чем последующие появившиеся в процессе эволюции организмы. Однако между собой они не однородны по строению, есть как более простые, так и более сложные. Наиболее примитивные бактерии обитают в горячих серных источниках и бескислородном иле в водоемах. У бактерий нет ядра, поэтому их относят к надцарству прокариоты. Бактерии это преимущественно одноклеточные организмы. Их клетка намного меньше, чем клетка эукариот (клеток, в которых есть ядро). Клетки бактерий бывают разными по форме: круглые (кокки), образующие цепочку (стрептококки), палочковидные (бациллы), спиралевидные (спириллы), в виде запятой (вибрионы) и другие. Большинство бактерий палочковидные. Строение Представитель бактерий - Кишечная палочка

4 Большинство бактерий – одноклеточные структуры. Исключением являются такие растения, как нитчатые цианобактерии и актиномицеты. Форма клеток бактерий может быть округлая (кокки), извитая (спириллы, вибрионы), палочковидная (бациллы, псевдомонады), иногда – звездчатые, кубические, С-образные, т.д. Свойства бактерий, такие как подвижность, всасывание питательных веществ, приклеивание к поверхности, определяются формой клеток. К примеру, олиготрофы, обитающие в средах с низкой концентрацией питательных веществ, с целью увеличить отношение поверхности к объему образуют особые выросты (простаки). Организм бактерии на 70-80% состоит из воды. Сухой остаток представляет собой 50% белка, частиц клеточной стенки 10-20%, липидов 10%, РНК 10-20%, ДНК 3-4%. Из микроэлементов в состав бактериальной клетки входят углерод (50%), кислород (20%), азот (14%), водород (8%) в малых концентрациях. В строении бактерий выделяют три обязательных клеточных элемента: - цитоплазматическую мембрану; - нуклеотид; - рибосомы. бактерий растения бактерий растения

5 Почти все бактерии имеют внешнюю оболочку - клеточную стенку, благодаря которой форма бактерий постоянна. Эта клеточная оболочка выполняет основные механические и физиологические функции. Ее главный структурный элемент – биополимер муреин. Микробиологи делят все виды бактерий на грамположительные, грамотрицательные и бактерии без клеточной стенки (микоплазмы), так как в связи с особенностями строения клеточной стенки бактерии по-разному реагируют на окрашивание способом Х. Грама. У грамположительных бактерий стенка утолщена и содержит большее количество муреина, тогда как у грамотрицательных видов клеточная стенка тонкая, а снаружи имеется мембрана, включающая белки, фосфолипиды, липополисахариды. Главная функция внешней мембраны – транспортная. Многие бактерии имеют на своей поверхности ворсинки либо жгутики, обеспечивающие передвижение организма. Некоторые бактерии покрыты снаружи слизистыми капсулами, состоящими из полисахаридов (в некоторых случаях полипептидов или гликопротеинов). От клеточной стенки цитоплазму бактерий отделяет цитоплазматическая мембрана. Ее основная функция – создание осмотического барьера в клетке, регуляция транспорта веществ. Такие важные для жизнедеятельности организма процессы, как дыхание, хемосинтез, фиксация азота и др., происходят в мембране. Часто формируются выпячивания цитоплазматической мембраны – мезосомы. В мембране осуществляется биосинтез клеточной стенки, а также спорообразование. Жгутики и геномная ДНК тесно связаны с данным структурным элементом клетки бактерии. Цитоплазматическая мембрана

6 В целом клетка бактерии устроена достаточно просто. Главное отличие прокариот (бактериальной клетки) от эукариот – это отсутствие ядерной мембраны и других внутрицитоплазматических мембран, которые не являются производными цитоплазматической мембраны. Вся генетическая информация об организме бактерии, необходимая для ее жизнедеятельности, заключена в одной ДНК, которая присутствует в клетке в виде замкнутого кольца. Она называется нуклеотид. Хромосома обычно в бактериальной клетке имеется в единственном экземпляре, но иногда может содержаться несколько ее копий. прокариот В цитоплазме находятся включения в виде разнообразных везикул (пузырьков), которые образованы в процессе впячивания цитоплазматической мембраны. У фототрофных, нитрифицирующих бактерий имеется обширная сеть цитоплазматических мембран, представленная сливающимися пузырьками, как граны хлоропластов у эукариот. У тех бактерий, которые живут в водной среде, есть газовые вакуоли (аэросомы), функция которых заключается в регуляции плотности. Также в цитоплазме имеются включения запасных питательных веществ: полифосфатов, полисахаридов, соединений серы, т.д. Основным элементом бактериальной клетки являются рибосомы, расположенные в цитоплазме клетки. У цианобактерий имеются видоизмененные рибосомы – карбоксисомы, представляющие собой тельца, содержащие фермент, с помощью которого происходит фиксация СО2. У некоторых видов спорообразующих бактерий в параспоральных тельцах образуется токсин, вызывающий гибель личинок насекомых.

7 Жизнедеятельность каждого вида бактерий осуществляется при определенных благоприятных условиях окружающей среды – оптимальной температуре, влажности, наличии питательных веществ. При наступлении неблагоприятных условий бактерия покрывается плотной оболочкой и превращается в спору. Споры многих бактерий способны выдерживать длительное обезвоживание, воздействие высоких и низких температур, химических веществ. Попав в благоприятные условия, спора прорастают и трансформируется в живую бактерию. Благодаря такому приспособлению, бактерии сохраняют свое существование. Бактерии растут и размножаются с невероятной скоростью, поэтому они быстро распространяются. Многие бактерии вредны. Они провоцируют опасные заболевания животных, человека. Некоторые из них могут вызывать порчу продуктов. Существует и много полезных бактерий, в частности, почвенные бактерии, которые повышают плодородие почвы Жизнедеятельность

8 Размножение Половое размножение у бактерий осуществляется в примитивной форме. У бактерий не образуются гаметы, и нет слияния клеток. Однако самое важное событие полового процесса происходит – это обмен генетическим материалом, что именуется генетической рекомбинацией. При половом процессе часть ДНК бактериальной клетки донора транспортируется в клетку реципиента и замещает аналогичную часть ДНК реципиента под воздействием необходимых ферментов. Новообразованная рекомбинантная ДНК бактерии содержит гены обеих родительских клеток. Особенностью клеток, образованных при половом размножении, является то, что у них наблюдается разнообразие признаков, благодаря соединению генов разных организмов. Это является основой эволюционных преобразований и появления новых видов бактерий. Изучены три способа образования рекомбинантов: трансформация, трансдукция и конъюгация. Размножение Половое размножение у бактерий осуществляется в примитивной форме. У бактерий не образуются гаметы, и нет слияния клеток. Однако самое важное событие полового процесса происходит – это обмен генетическим материалом, что именуется генетической рекомбинацией. При половом процессе часть ДНК бактериальной клетки донора транспортируется в клетку реципиента и замещает аналогичную часть ДНК реципиента под воздействием необходимых ферментов. Новообразованная рекомбинантная ДНК бактерии содержит гены обеих родительских клеток. Особенностью клеток, образованных при половом размножении, является то, что у них наблюдается разнообразие признаков, благодаря соединению генов разных организмов. Это является основой эволюционных преобразований и появления новых видов бактерий. Изучены три способа образования рекомбинантов: трансформация, трансдукция и конъюгация.

9 Одноклеточные водоросли ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОРОСЛЕЙ Водоросли наиболее древняя и сравнительно просто устроенная группа растений, основное местообитание которых водная среда. Это типично автотрофные растения: благодаря наличию хлорофилла они способны усваивать на свету углекислый газ и синтезировать органические вещества из неорганических. Водоросли относятся к низшим растениям. Их вегетативное тело (таллом, или слоевище) не расчленено на стебель, листья и корни, как у высших растений. Лишь у некоторых морских водорослей есть органы, внешне напоминающие стебель и листья, однако по своей внутренней организации эти низшие растения не имеют ничего общего с высшими сосудистыми растениями, так как лишены сложного анатомического строения присущего последним. Ныне живущие водоросли в систематическом отношении не представляют собой единой группы организмов. В настоящее время их рассматривают как собрание ряда самостоятельных отделов, каждый из которых равноценен другим отделам низших растений, таким, как грибы (Fungi), лишайники (Lichenes), миксомицеты (Myxomycetes) и бактерии (Bacteria). На основании различия в наборе пигментов и некоторых других биохимических данных (продукты запаса, состав клеточных оболочек), а также особенностей морфологического строения выделяют следующие отделы (типы) водорослей: 1. Сине-зеленые водоросли Cyanophycophyta 2. Зеленые водоросли Chlorophycophyta 3. Золотистые водоросли Chrysophycophyta 4. Желто-зеленые водоросли Xanthophycophyta 5. Диатомовые водоросли Bacillariophycophyta (Diatomeae) 6. Пиррофитовые водоросли Pyrrhophycophyta 7. Эвгленовые водоросли Euglenophycophyta 8. Бурые водоросли Phaeophycophyta 9. Красные водоросли (Багрянки) Rhodophycophyta. Водоросли составляют основную массу растительных организмов в водоемах, встречаясь вместе с другими водяными растениями высшими (цветковые водяные растения, мхи, папоротникообразные) и низшими (водные лишайники, грибы и бактерии). Кроме того, значительное количество микроскопических водорослей, в массе образующих разнообразные по окраске пленки, войлочные или ватообразные наросты, приспособились к жизни на поверхности почвы или в ее толще, на деревьях, камнях и других субстратах. Но и в этих необычных для них условиях жизнь водорослей, особенно процесс их размножения, требует, пусть даже непродолжительного, присутствия воды. Приуроченность к водной среде выработала у водорослей особые черты физиологии. Так, поглощение необходимых питательных веществ осуществляется всей поверхностью их тела. Основные факторы внешней среды, от которых зависит существование водорослей,- свет, углекислота, химический состав воды, ее температура. Источником углекислого газа для водорослей, живущих в воде, является сама вода, где углекислота находится в свободном, растворенном состоянии или в связанном, в виде солей. Водоросли, обитающие вне воды, как и все наземные растения, используют углекислоту воздуха.

10 Особенности строения водорослей Водоросли относятся к низшим растениям, их организм таллом, или слоевище, не имеет органов: корней, побега и др. как у высших растений. Слоевище некоторых водорослей может иметь сложную форму, напоминающую корни, листья, но это чисто внешнее сходство, так как клетки водорослей не дифференцированы и не образуют ткани: проводящую, механическую и прочие, как у высших растений. Водоросли являются эукариотами, их клетки имеют ядро. Этим они отличаются от цианобактерий (старое название сине-зеленые водоросли), тоже способных к фотосинтезу, но не имеющих ядра и относящихся к прокариотам. Одноклеточные зеленые водоросли: хламидомонада, хлорелла, обитают в пресноводных водоемах. Их организм состоит из одной клетки, покрытой оболочкой из целлюлозы. У хламидомонады вытянутая обтекаемая форма тела, имеются два жгутика, с помощью которых водоросль активно передвигается в более освещенные места (светочувствительный глазок!). Хлорофилл, необходимый для фотосинтеза, содержится в хроматофоре чашевидной формы. Хлорелла не имеет жгутиков. Нитчатые водоросли состоят из цепочек клеток, плавающих в толще воды (спирогира) или прикрепляющихся к камням, корягам и другим подводным предметам (улотрикс). Хроматофоры спирогиры имеют форму узких лент в форме спирали. Бурые и красные водоросли обитают в морях на бо́льшой глубине, где меньше света, поэтому фотосинтез у них осуществляется с помощью других пигментов, придающих им бурую и красную окраску. Слоевище бурой водоросли ламинарии размером до 6 метров крепится к камням с помощью ризоидов, её тело напоминает стволик и длинные листья, но, как уже было сказано, это не настоящие органы, а выросты таллома. Клетки большинства водорослей снаружи покрыты оболочкой, в состав которой входят целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества. Кроме этих соединений в слоях оболочек многих водорослей присутствуют карбонат кальция, железо, альгиновая кислота, фукоидин, хитиноподобные вещества и т. д. Под оболочкой обычно располагается тонким слоем цитоплазма с ядром и окрашенным телом хроматофором, а в центре клетки у большинства водорослей вакуоль с клеточным соком. Форма хроматофоров в отличие от хлоропластов высших растений чрезвычайно разнообразна. Клетки всех водорослей, кроме сине-зеленых, имеют одно или много ядер.

11 Рамножение Очень разнообразны также способы размножения водорослей и циклы их развития. Основные способы размножения у водорослей вегетативное, бесполое и половое. Вегетативное размножение это размножение отдельными частями слоевища или делением клетки надвое. Если при таком делении клетки остаются связанными с помощью слизи, то образуются колонии. При бесполом размножении в слоевище формируются особые споры, которые прорастают в новые особи. Такие споры могут быть подвижными (зооспоры) или неподвижными (апланоспоры). При половом воспроизведении образуются половые клетки (гаметы), после попарного слияния которых формируется зигота, дающая начало новым особям. Основные типы полового процесса у водорослей: изогамия (слияние неразличимых по строению и подвижности гамет), гетерогамия (слияние подвижных гамет, отличающихся по размерам), оогамия (слияние крупной неподвижной яйцеклетки с мелким подвижным сперматозоидом) и конъюгация (слияние протопластов двух вегетативных клеток). У одних водорослей одна и та же особь дает гаметы или споры в зависимости от возраста и условий окружающей среды. У других функции бесполого и полового размножения выполняют разные особи. В таком случае растения, на которых развиваются органы бесполого размножения, называются спорофитами, а те, на которых развиваются половые органы, гаметофитами. Эти два поколения в цикле развития организма могут сильно отличаться по структуре или, наоборот, быть очень похожими друг на друга морфологически.

12 ЗНАЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ Водоросли планктонные и бентосные, наземные и почвенные играют большую роль в природе и в хозяйственной деятельности человека. Водоросли и другие водные растения вырабатывают около 80% всей массы органических веществ, образующихся на Земле, причем наибольшее количество образуют планктонные формы благодаря своей способности быстро размножаться. Питательная ценность планктона считается очень высокой: по содержанию белков и углеводов планктон приравнивается к хорошему луговому сену. Являясь первичными накопителями органического вещества, водоросли прямо или косвенно служат источником пищи для всех водных животных, в том числе и для рыб. При выборе водоемов для рыборазведения прежде всего исследуются состав и количество планктонных организмов и в случае необходимости предпринимаются меры для стимулирования развития планктона путем внесения в водоем удобрений или культуры нужной водоросли. Вред от растительного планктона в рыбном хозяйстве возможен при «цветении» водоемов, следствием которого является замор рыбы. Некоторые виды водорослей (из отделов Cyanophycophyta, Pyrrophycophyta, Chlorophycophyta, Chrysophycophyta) известны своей токсичностью. В период интенсивного размножения они являются причиной появления в воде ядовитых веществ, вызывающих иногда гибель скота, приходящего на водопой. Сильное развитие водорослей способствует загрязнению насосных станций и водопроводов. Наземные водоросли часто выступают в роли пионеров растительности, поселяясь на бесплодных, минеральных участках суши, на скалах и песке. Представители отдела Cyanophycophyta играют большую роль в обогащении почв азотом, фиксируя его из атмосферы подобно клубеньковым бактериям. Многие водоросли принимают активное участие в процессе биологической очистки сточных вод. Они могут служить также показателем качества питьевой воды, степени ее загрязнения и пригодности для питья. В приморских районах водоросли используются как ценные удобрения, так как содержат большое количество калийных солей. Ряд водорослей участвует в образовании лечебных грязей. Некоторые морские макрофиты (например, ламинария) обладают целебными свойствами и употребляются в медицине при болезнях желудочно-кишечного тракта, ревматизме, микседеме, зобе и других заболеваниях, связанных с нарушением функций щитовидной железы. Хондрус используется в народной медицине при легочных заболеваниях, в Англии его применяют при лечении язвы желудка. Кораллина, церамиум, энтероморфа обладают глистогонным действием. Морские водоросли богаты микроэлементами, витаминами, углеводами, белками и употребляются в пищу (ламинария, порфира, ульва) и на корм скоту (аскофиллум, родимения, алярия и многие другие). В ряде стран (Япония, Китай) широко практикуется искусственное выращивание некоторых морских водорослей, используемых в пищу и для других целей. У нас на Дальнем Востоке искусственно разводят ламинарию. Морские водоросли наиболее урожайные растения на Земле. Их запасы в Мировом океане исчисляются сотнями миллионов тонн.

13 Промышленное применение находят главным образом красные и бурые водоросли, а из зеленых только кладофора и близкий к ней ризоклониум, служащие для изготовления бумаги. Из морских макрофитов получают закрепители для красок, студне- и слизеобразующие вещества (агар, альгинат, карраген, агароид). Эти соединения широко используются в пищевой промышленности как заменители желатина, в медицине, при изготовлении красителей, в текстильной промышленности и т. д. В нашей стране налажено получение агара из анфельции, образующей большие скопления в северных и дальневосточных морях, и агароида из филлофоры, добываемой в Черном море. Источником каррагена служит хондрус. Альгинаты, применяемые в целом ряде производств, связанных с химической промышленностью, извлекают из ламинариевых и фукусовых водорослей. Морские макрофиты сырье для производства йода, брома, калия. Для сохранения растительных ресурсов океана необходимо охранять их от неблагоприятных воздействий, связанных с промышленной деятельностью (загрязнение воды и т. д.).

14 Простейшие ПРОСТЕЙШИЕ (Protozoa), таксономическая группа микроскопических, в принципе одноклеточных, но иногда объединенных в многоклеточные колонии организмов. Примерно описанных видов. Все простейшие – эукариоты, т.е. их генетический материал, ДНК, находится внутри окруженного оболочкой клеточного ядра, что отличает их от прокариотных бактерий, у которых оформленное ядро отсутствует. Структурные и физиологические признаки. Хотя тело простейших состоит из единственной клетки, это полноценные организмы, координированно осуществляющие все жизненно необходимые функции, включая питание, выделение продуктов распада и размножение. Большинство простейших – гетеротрофы, т.е., подобно животным, питаются готовыми органическими веществами, присутствующими в окружающей среде. Однако некоторые виды содержат пигмент хлорофилл и, как растения, способны, используя солнечную энергию, образовывать (фотосинтезировать) органические вещества (углеводы) из неорганических, т.е. питаться автотрофно. В связи с этим простейших относили то к растениям, то к животным, то выделяли в особую группу. Одна из современных классификационных схем помещает простейших вместе с одноклеточными водорослями и некоторыми другими организмами в царство протистов (Protista), в рамках которого простейшие считаются самостоятельным подцарством.

15 Основные группы. Форма и строение клеток простейших весьма разнообразны; для некоторых групп характерны поверхностные чешуйки, раковины и даже сложно устроенные твердые скелеты. Однако по способу локомоции (речь идет прежде всего о свободноживущих, не паразитических организмах) их можно разделить на три главные группы: 1) жгутиковые, передвигающиеся с помощью немногих, но длинных нитевидных придатков (жгутиков); 2) ресничные (инфузории), использующие для этой цели обычно многочисленные, но короткие волосовидные структуры (реснички); 3) амебоидные (корненожки), «перетекающие» по твердому субстрату благодаря изменениям формы клетки. Некоторые очень мелкие паразитические виды обходятся без локомоции. Самые мелкие простейшие относятся к роду Babesia. Диаметр этих жгутиковых (на протяжении части жизненного цикла) паразитов клеток крови может не превышать 2 мкм. С другой стороны, длина раковинок некоторых вымерших фораминифер (свободноживущие морские виды) достигала 10 см, а колонии современных радиолярий (свободноживущие морские виды), состоящие из сотен клеток, погруженных в общую студенистую оболочку цилиндрической формы, иногда превышают в длину 1 м. Простейшие бывают паразитическими (спектр хозяев – от одноклеточных водорослей до человека) и свободноживущими. Они обитают в самых различных средах – от полярных морей до дождевых тропических лесов и от лишенных света океанических глубин до сияющих на солнце горных пиков. Их постоянно можно встретить даже в таких специфических местах, как кишечник млекопитающих и глаз насекомых.

16 Экология и взаимодействия со средой. Простейшие, как и любые живые существа, нуждаются в энергии. Фотосинтезирующие виды относятся к т.н. продуцентам: они «связывают» неорганический углерод (углекислый газ), превращая его в органические соединения, которые и служат им пищей. Осуществляемый автотрофами (не обязательно простейшими) фотосинтез косвенно обеспечивает кормом и всех потребляющих готовую органику гетеротрофов (консументов). Большинство простейших полезны, поскольку это основная пища мелких животных, находящихся в основании пищевых цепей, ведущих к крупным существам, включая человека. Инфузории, обитающие в рубце (одном из отделов желудка) жвачных млекопитающих, например коров и овец, жизненно им необходимы, поскольку именно они в основном отвечают за переваривание клетчатки (целлюлозы), содержащейся в поедаемой траве. Токсичные цветения воды. Некоторые фотосинтезирующие простейшие, в частности ряд содержащих красноватый пигмент динофлагеллат (морские формы с тонкостенным панцирем), иногда вызывают токсичные цветения воды, называемые красными приливами. Это может привести к массовой гибели рыбы и заболеваниям людей, съевших отравленные морепродукты.

17 Паразитические простейшие. Среди паразитических простейших известны возбудители опаснейших заболеваний животных и человека, особенно в тропиках. Малярийные плазмодии поражают эритроциты человека, приводя на стадии массового размножения к приступам тяжелой лихорадки, чреватой смертельным исходом. Жгутиковые трипаносомы и лейшмании – главным образом тропические виды, которые, питаясь тканями животных, вызывают появление язв, недомогание и в ряде случаев смерть (сонная болезнь, болезнь Шагаса, случная болезнь лошадей, лейшманиозы и др.). Живущая в кишечнике корненожка Entamoeba histolytica – возбудитель хронической амебной дизентерии, способный, проникнув в другие ткани, убить хозяина. Жгутиковый кишечный паразит Giardia lamblia вызывает тяжелую диарею (лямблиоз). Этот вид встречается в загрязненных человеческими экскрементами реках и озерах субтропических и тропических областей. Некоторые паразиты, например вызывающий пневмонию вид Pneumocystis carinii, который, возможно, ближе к грибам, чем к остальным простейшим, особенно опасны для людей с ослабленной иммунной системой (в частности, для больных СПИДОМ).

18 Микроанатомия. Строение клетки простейших зависит от образа жизни вида и его физиологических адаптаций. Всегда присутствуют одно или несколько окруженных двойной мембраной ядер, содержащих хромосомы. У инфузорий ядра обычно двух типов: один крупный макронуклеус и один или более мелких микронуклеусов. У некоторых простейших клетки многоядерные. Обычно присутствуют вакуоли – отделенные от остальной цитоплазмы мембраной пространства, различные по размеру и функциям: они служат для переваривания пищи, накопления и удаления жидких и твердых продуктов обмена и даже для поселения симбиотических водорослей, обеспечивающих своих хозяев – простейших – фотосинтезированной органикой. В цитоплазме или вакуолях некоторых видов находятся пигментные гранулы. Пластиды – это специализированные внутриклеточные структуры (органоиды), содержащие связанные с процессом фотосинтеза пигменты. Их форма и число зависят от вида, поэтому относятся к важным классификационным признакам. У некоторых простейших под наружной мембраной расположены «стреляющие» органеллы (экструсомы), например выделяющие слизь мукоцисты и выбрасывающие тонкие нити трихоцисты. Возможно, они используются для защиты. Жгутики (от одного до многих в зависимости от вида) – это нитевидные локомоторные органеллы со сложной системой внутренних продольных микротрубочек. По строению и принципу работы они существенно отличаются от одноименных образований у бактерий. Реснички сходны со жгутиками, но короче и всегда образуют на клетке координированно работающие комплексы. Характер их распределения по ее поверхности служит важным классификационным признаком. 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.

19 Физиология. 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.

20 Размножение. Простейшие могут размножаться бесполо (клетка делится на две или более дочерних) и половым путем (с участием двух клеток), иногда чередуя эти способы в зависимости от стадии жизненного цикла. При половом размножении сливаются половые клетки (гаметы) либо происходит временное соединение двух обычных клеток (конъюгация), ведущее к обмену между ними наследственным материалом. Если сливающиеся гаметы внешне почти одинаковы, говорят об изогамии, если одна из них заметно крупнее – об анизогамии. Жизненные циклы простейших весьма разнообразны и иногда очень сложны. Например, у некоторых фораминифер наблюдается смена поколений с двумя или более различными формами в течение каждого репродуктивного цикла. Свободноживущий слизевик Physarum polucephalum отличается еще более сложным жизненным циклом, включающим половое и бесполое размножение. На стадии роста и питания этот организм представляет собой многоядерный плазмодий (крупную амебоидную структуру), захватывающий пищу через специальные каналы на своей нижней поверхности. При неблагоприятных условиях, например снижении влажности среды, он сжимается и делится на множество мелких сферических клеток, каждая из которых выделяет органическое вещество, затвердевающее в защитную оболочку: образуется хрупкая желтоватая масса, называемая склероцием (покоящаяся фаза). При регидратации оболочки растворяются, клетки поглощают воду и вновь сливаются в амебоидный плазмодий. В других условиях он образует спорангии, которые высвобождают гаплоидные (содержащие половину обычного набора хромосом) споры. Они прорастают в амебоидные «бродяжки», те превращаются в жгутиковые гаметы, а гаметы сливаются (изогамия) в диплоидные (т.е. с полным набором хромосом) зиготы. Те, в свою очередь, могут развиваться непосредственно в плазмодий или давать покоящуюся цисту, из которой он затем высвободится, завершая жизненный цикл. У возбудителя тропической малярии Plasmodium falciparum жизненный цикл, кроме чередования поколений, включает смену хозяев – человека и комара из рода Anopheles.

21 Классификация. Одна из современных схем классификации простейших приведена ниже до уровня подтипов. Вполне возможно, что в будущем она будет пересмотрена с учетом новых электронномикроскопических и молекулярно-генетических данных. Подцарство Protozo A Тип Sarcomastigophora (жгутиковые и амебоидные формы) Подтип Mastigophora (жгутиковые) Подтип Opalinata (многожгутиковые) Подтип Sarcodina (амебоидные) Тип Labyrinthomorpha (клетки, заключенные в общие ветвящиеся слизистые трубки) Тип Apicomplexa (паразиты, в том числе малярийные плазмодии) Тип Micrispora (внутриклеточные паразиты животных) Тип Myxospora (паразиты) Тип Ciliophora (ресничные, или инфузории) Подтип Postciliodesmatophora (реснички парные, ротовые реснички часто расположены 1–3 спиральными рядами) Подтип Rhabdophora (венчик из двойных ресничек вокруг ротовой впадины) Подтип Cyrtophora (обычно с обильными ротовыми ресничками) Ископаемые свидетельства и эволюция. Среди ископаемых остатков представлены лишь немногие простейшие, поскольку эти организмы в большинстве случаев лишены хорошо сохраняющихся твердых частей. Однако в осадочных породах присутствует множество микрофоссилий, относящихся к видам с минерализованными оболочками и скелетами, в частности фораминиферам, радиоляриям и раковинным амебам, причем для первых двух групп на основе геологической шкалы времени реконструирована достаточно подробная эволюционная история, прослеженная до кембрийского периода. Некоторые вполне современные формы радиолярий обнаруживаются начиная с юрских отложений, которым примерно 200 млн. лет. Однако из-за сложности скелета и большого числа вымерших видов (более 200) до понимания всех деталей эволюции этой группы ученым еще далеко.

22