Характеристика подцарства одноклеточные. Краткое описание подцарства простейшие

Впервые одноклеточные были открыты человеческому глазу в 1670-е годы, благодаря голландскому натуралисту, наделенному огромной страстью к познанию мира, Антони ван Левенгуку. Именно он первым рассмотрел этих «маленьких животных» с помощью своих невероятных линз. Их научное изучение началось позже - и не прекращается до сих пор. Одноклеточные живут повсюду, в том числе в таких условиях, где другим организмам не выжить.

Какие же отличительные особенности присущи одноклеточным?

1. Морфологически одноклеточные представляют собой единственную клетку . Однако по свои функциям - это самодостаточный организм , который умеет передвигаться в пространстве, размножаться, питаться. Размеры одноклеточных варьируются от нескольких микрон до нескольких сантиметров. Несколько лет назад в Марианской впадине были обнаружены многоядерные ксенофиофоры с диаметром не менее 10 сантиметров.

2. Жидкая среда - принципиальное условие существования одноклеточных. Причем это не только море или болото, но и жидкости внутри тела человека или других существ.

3. Одноклеточные осваивают пространство и притягивают поближе пищу при помощи ложноножек (временных, постоянно меняющих форму выростов эктоплазмы, как у амебы), жгутиков (тонких, длинных органелл, нитей цитоплазмы, расположенных в передней части тела, как у эвглены зеленой) и ресничек (множественных выростов цитоплазмы по всему телу, как у инфузории). Жгутики вкручиваются в жидкость, словно штопор, а реснички «хлопают», создавая волновое движение.

4. Большинство одноклеточных - гетеротрофы , то есть питаются готовыми органическими веществами. Эвглена зеленая - миксотроф , а вот колониальный вольвокс - автотроф .

5. Раздражимость (способность клетки изменять физико-химические свойства под влиянием условий среды), одно из базовых свойств живого организма, у простейших проявляется таксисами : реакциями на любое раздражение. Одноклеточные движутся либо в направлении раздражителя (например, фрагмента пищи), либо прочь от него.

6. Рефлексов одноклеточные не имеют из-за отсутствия нервной системы.

8. При бесполом размножении простейших, в отличие от многоклеточных, не идет разрушение ядерной оболочки в ходе деления клетки.

9. Безусловно, у простейших имеются митохондрии .

Значение одноклеточных животных

1. Простейшие употребляются в пищу более крупным беспозвоночными.

2. Наружные и внутренние скелеты раковинных амеб, фораминифер, радиолярий и прочих подобных существ за сотни тысяч лет сформировали морские осадочные породы, которые человек используется в строительстве (например, ракушечник).

Тип простейшие включает примерно 25 тыс. видов одноклеточных животных, обитающих в воде, почве или организмах других животных и человека. Имея морфологическое сходство в строении клеток с многоклеточными организмами, простейшие существенно отличаются от них в функциональном отношении.

Если клетки многоклеточного животного выполняют специальные функции, то клетка простейшего является самостоятельным организмом, способным к обмену веществ, раздражимости, движению и размножению.

Простейшие - это организмы на клеточном уровне организации. В морфологическом отношении простейшее равноценно клетке, но в физиологическом представляет собой целый самостоятельный организм. Подавляющее большинство их - микроскопически малых размеров (от 2 до 150 мкм). Однако некоторые из ныне живущих простейших достигают 1см, а раковины ряда ископаемых корненожек имеют в диаметре до 5-6 см. Общее количество известных видов превышает 25 тыс.

Строение простейших чрезвычайно разнообразно, но все они обладают чертами, характерными для организации и функции клетки. Общим в строении в строении простейших являются два основных компонента тела - цитоплазма и ядро.

Цитаплазма

Цитоплазма ограничена наружной мембраной, которая регулирует поступление веществ в клетку. У многих простейших она усложняется дополнительными структурами, увеличивающими толщину и механическую прочность наружного слоя. Таким образом возникают образования типа пелликулы и оболочки.

Цитоплазма простейших обычно распадается на 2 слоя - наружный более светлый и плотный - эктоплазму и внутренний, снабженный многочисленными включениями,- эндоплазму.

В цитоплазме локализуются общеклеточные органоиды. Кроме того, в цитоплазме многих простейших могут присутствовать разнообразные специальные органеллы. Особенно широко распространены различные фибриллярные образования - опорные и сократимые волоконца, сократительные вакуоли, пищеварительные вакуоли и др.

Ядро

Простейшие обладают типичным клеточным ядром, одним или несколькими. Ядро простейших имеет типичную двухслойную ядерную оболочку. В ядре распределен хроматиновый материал и ядрышки. Ядра простейших характеризуются исключительным морфологическим многообразием по размерам, числу ядрышек, количеству ядерного сока и т.д.

Особенности жизнедеятельности простейших

В отличие от соматических клеток многоклеточные простейшие характеризуются наличием жизненного цикла. Он слагается из ряда следующих друг за другом стадий, которые в существовании каждого вида повторяются с определенной закономерностью.

Чаще всего цикл начинается стадией зиготы, отвечающей оплодотворенному яйцу многоклеточных. За этой стадией следует однократно или многократно повторяющееся бесполое размножение, осуществляемое путем клеточного деления. Затем образуются половые клетки (гаметы), попарное слияние которых вновь дает зиготу.

Важной биологической особенностью многих простейших является способность к инцистированию. При этом животные округляются, сбрасывают или втягивают органеллы движения, выделяют на своей поверхности плотную оболочку и впадают в состояние покоя. В инцистированном состоянии простейшие могут переносить резкие изменения окружающей среды, сохраняя жизнеспособность. При возвращении благоприятных для жизни условий цисты раскрываются и простейшие выходят из них в виде активных, подвижных особей.

По строению органоидов движения и особенностей размножения тип простейшие делится на 6 классов. Основные 4 класса: Саркодовые, Жгутиковые, Споровики и Инфузории.

К подцарству Простейшие относятся одноклеточные животные. Некоторые виды образуют колонии.

Клетка простейших имеет такую же схему строения как клетка многоклеточного животного: ограничена оболочкой, внутреннее пространство заполнено цитоплазмой, в которой находятся ядро (ядра), органоиды и включения.

Клеточная оболочка у одних видов представлена наружной (цитоплазматической) мембраной, у других - мембраной и пелликулой. Некоторые группы простейших формируют вокруг себя раковинку. Мембрана имеет типичное для эукариотической клетки строение: состоит из двух слоев фосфолипидов, в которые на различную глубину «погружаются» белки.

Количество ядер - одно, два или более. Форма ядра - обычно округлая. Ядро ограничено двумя мембранами, эти мембраны пронизаны порами. Внутреннее содержимое ядра - ядерный сок (кариоплазма), в котором находятся хроматин и ядрышки. Хроматин состоит из ДНК и белков и представляет собой интерфазную форму существования хромосом (деконденсированные хромосомы). Ядрышки состоят из рРНК и белков и являются местом, в котором образуются субъединицы рибосом.

Наружный слой цитоплазмы обычно более светлый и плотный - эктоплазма, внутренний - эндоплазма.

В цитоплазме находятся органоиды, характерные как для клеток многоклеточных животных, так и органоиды, свойственные только этой группе животных. Органоиды простейших, общие с органоидами клетки многоклеточного животного: митохондрии (синтез АТФ, окисление органических веществ), эндоплазматическая сеть (транспорт веществ, синтез различных органических веществ, компартменализация), комплекс Гольджи (накопление, модификация, секреция различных органических веществ, синтез углеводов и липидов, место образования первичных лизосом), лизосомы (расщепление органических веществ), рибосомы (синтез белков), клеточный центр с центриолями (образование микротрубочек, в частности, микротрубочек веретена деления), микротрубочки и микрофиламенты (цитоскелет). Органоиды простейших, характерные только для этой группы животных: стигмы (световосприятие), трихоцисты (защита), акстостиль (опора), сократительные вакуоли (осморегуляция) и др. Органоиды фотосинтеза, имеющиеся у растительных жгутиконосцев, называются хроматофорами. Органоиды движения простейших представлены псевдоподиями, ресничками, жгутиками.

Питание - гетеротрофное; у растительных жгутиконосцев - автотрофное, может быть миксотрофным.

Газообмен происходит через клеточную оболочку, подавляющее большинство простейших - аэробные организмы.

Ответная реакция на воздействия внешней среды (раздражимость) проявляется в виде таксисов.

При наступлении неблагоприятных условий большинство простейших образуют цисты. Инцистирование - способ переживания неблагоприятных условий.

Основной способ размножения простейших - бесполое размножение: а) деление материнской клетки на две дочерних, б) деление материнской клетки на множество дочерних (шизогония), в) почкование. В основе бесполого размножения лежит митоз. У ряда видов имеет место половой процесс - конъюгация (инфузории) и половое размножение (споровики).

Среды обитания: морские и пресные водоемы, почва, организмы растений, животных и человека.

Классификация простейших

• Подцарство Простейшие, или Одноклеточные (Protozoa)
  • Тип Саркомастигофоры (Sarcomastigophora)
    • Подтип Жгутиконосцы (Mastigophora)
      • Класс Растительные жгутиконосцы (Phytomastigophorea)
      • Класс Животные жгутиконосцы (Zoomastigophorea)
    • Подтип Опалины (Opalinata)
    • Подтип Саркодовые (Sarcodina)
      • Класс Корненожки (Rhizopoda)
      • Класс Радиолярии, или Лучевики (Radiolaria)
      • Класс Солнечники (Heliozoa)
  • Тип Апикомплексы (Apicomplexa)
    • • Класс Перкинсеи (Perkinsea)
      • Класс Споровики (Sporozoea)
  • Тип Миксоспоридии (Myxozoa)
    • • Класс Миксоспоридии (Myxosporea)
      • Класс Актиноспоридии (Actinosporea)
  • Тип Микроспоридии (Microspora)
  • Тип Инфузории (Ciliophora)
    • • Класс Ресничные инфузории (Ciliata)
      • Класс Сосущие инфузории (Suctoria)
  • Тип Лабиринтулы (Labirinthomorpha)
  • Тип Асцетоспоридии (Ascetospora)

Простейшие появились около 1,5 млрд. лет назад.

Простейшие относятся к примитивным одноклеточным эукариотам (надцарство Eucariota). В настоящее время считается общепризнанным, что эукариоты произошли от прокариот. Существуют две гипотезы происхождения эукариот от прокариот: а) сукцесивная, б) симбиотическая. Согласно сукцессивной гипотезе, мембранные органоиды возникают постепенно из плазмалеммы прокариот. Согласно симбиотической гипотезе (эндосимбиотической гипотезе, гипотезе симбиогенеза), эукариотическая клетка возникает в результате серии симбиозов нескольких древних прокариотических клеток.

К одноклеточным, или простейшим, относятся животные, тело которых морфологически соответствует одной клетке, будучи вместе с тем самостоятельным целостным организмом со всеми присущимиему функциями. Общее число видов простейших превышает 30 тыс.

Возникновение одноклеточных животных сопровождалось ароморфозами: 1. Появились диплоидность (двойной набор хромосом) в ограниченное оболочкой ядро как структура, отделяющая генетический аппарат клетки от цитоплазмы и создающая специфическую среду для взаимодействия генов в диплоидном наборе хромосом. 2. Возникли органоиды, способные к самовоспроизведению. 3. Образовались внутренние мембраны. 4. Появился высокоспециализированный и динамичный внутренний скелет - цитоскелет. б. Возник половой процесс как форма обмена генетической информацией между двумя особями.

Строение. План строения простейших соответствует общим чертам организации эукариотической клетки.

Генетический алпарат одноклеточных представлен одним или несколькими ядрами. Если есть два ядра, то, как правило, одно из них, диплоидное, - генеративное, а другое, полиплоидное, - вегетативное. Генеративное ядро выполняет функции, связанные с размножением. Вегетативное ядро обеспечивает все процессы жизнедеятельности организма.

Цитоплазма состоитиз светлой наружной части, лишенной органоидов, - эктоплазмы и более темной внутренней части, содержащей основные органоиды, - эндоплазмы. В эндоплазме имеются органоиды общего назначения.

В отличие от клеток Многоклеточного Организма у одноклеточных есть органоиды специального назначения. Это органоиды движения- ложноножки - псевдоподии; жгутики, реснички. Имеются и органоиды осморегуляции - сократительные вакуоли. Есть специализированные органоиды, обеспечивающие раздражимость.

Одноклеточные с постоянной формой тела обладают постоянными пищеварительными органоидами: клеточной воронкой, клеточным ртом, глоткой, а также органоидом выделения непереваренных остатков - порошицей.

В неблагоприятных условиях существования ядро с небольшим объемом цитоплазмы, содержащим необходимые органоиды, окружается толстой многослойной капсулой - цистой и переходит от активного состояния к покою. При попадании в благоприятные условия цисты "раскрываются", и из них выходят простейшие в виде активных и подвижных особей.

Размножение. Основная форма размножения" простейших - бесполое размножение путем митотического деления клетки. Однако часто встречается половой процесс.

Класс Саркодовые. или Корненожки.

Амеба

В состав класса входит отряд амебы. Характерный признак - способность образовывать цитоплазматические выросты - псевдоподии (ложноножки), благодаря которым они передвигаются.

Амеба: 1 - ядро, 2 - цитоплазма, 3 - псевдоподии, 4 - сократительная вакуоль, 5 - образовавшаяся пищеварительная вакуоль

Строение. Форма тела непостоянна. Наследственный аппарат представлен одним, как правило, полиплоидным ядром. Цитоплазма имеет отчетливое подразделение на экто- и эндоплазму, в которой расположены органоиды общего назначения. У свободноживущих пресноводных форм имеется просто устроенная сократительная вакуоль.

Способ питания. Все корненожки питаются путем фагоцитоза, захватывая пищу ложноножками.

Размножение. Для наиболее примитивных представителей отрядов амеб и раковинных амеб характерно лишь бесполое размножение путем митотического деления клеток.

Класс Жгутиковые

Строение. У жгутиковых имеются жгутики, служащие органоидами движения и способствующие захвату пищи. Их может быть один, два или множество. Движением жгутика в окружающей воде вызывается водоворот, благодаря которому мелкие взвешенные в воде частички увлекаются к основанию жгутика, где имеется небольшое отверстие - клеточный рот, ведущий в глубокий канал-глотку.

Эвглена зеленая: 1 - жгутик, 2 - сократительная вакуоль, 3 - хлоропласты, 4 - ядро, 5 - сократительная вакуоль

Почти все жгутиковые покрыты плотной эластичной оболочкой, которая наряду с развитыми элементами цитоскелета определяет постоянную форму тела.

Генетический аппарат у большинства жгутиковых представлен одним ядром, но существуют также двуядерные (например, лямблии) и многоядерные (например, опалина) виды.

Цитоплазма четко делится на тонкий наружный слой - прозрачную эктоплазму и глубже лежащую эндоплазму.

Способ питания. По способу питания жгутиковые делятся на три группы. Автотрофные организмы как исключение в царстве животных синтезируют органические вещества (углеводы) из углекислого газа и воды при помощи хлорофилла и энергии солнечного излучения. Хлорофилл находится в хроматофорах, сходных по организации с пластидами растений. У многих жгутиконосцев с растительным типом питания имеются особые аппараты, воспринимающие световые раздражения - стигмы.

Гетеротрофные организмы (трипаносома - возбудитель сонной болезни) не имеют хлорофилла и поэтому не могут синтезировать углеводы из неорганических веществ. Миксотрофные организмы способны к фотосинтезу, но питаются также минеральными и органическими веществами, созданными другими организмами (эвглена зеленая).

Осморегуляторная и отчасти выделительная функции выполняются у жгутиковых,как у саркодовых, сократительными вакуолями, которые имеются у свободноживущих пресноводных форм.

Размножение. У жгутиковых отмечается половое и бесполое размножение. Обычная форма бесполого размножения - продольное деление.

Тип Инфузории, или Ресничные

Общая характеристика. К типу инфузорий относится более 7 тыс. видов. Органоидами движения служат реснички. Имеется два ядра: крупное полиплоидное - вегетативное ядро (макронуклеус) и мелкое диплоидное - генеративное ядро (микронуклеус).

Строение. Инфузории могут быть разнообразной формы, во чаще всего овальной, как инфузория туфелька.Размеры их достигают в длину 1мм. Снаружи тело покрыто пелликулой. Цитоплазма всегда четко разделена на экто- и энтодерму. В эктоплазме находятся базальные тельца ресничек. С базальными тельцами ресничек тесно связаны элементы цитоскелета.

Способ питания инфузории. В передней половине тела находится продольная выемка - околоротовая впадина. В глубине ее расположено овальное отверстие - клеточный рот, ведущий в изогнутую глотку, которую поддерживает система скелетных глоточных нитей. Глотка открывается непосредственно в эндоплазму.

Осморегуляция. У свободноживущих инфузорийимеютсясократительные вакуоли.

Инфузория туфелька: 1 - реснички, 2 - пищеварительные вакуоли, 3 - малое ядро, 4 - большое ядро, 5 - клеточныйрот, в - клеточная глотка, 7 - порошица, 8 - сократительная вакуоль<

Размножение. Для инфузорий характерно чередование полового и бесполого размножения. При бесполом размножении происходит поперечное деление инфузорий.

Среда обитания. Свободноживущие инфузории встречаются и в пресных водах, и в морях.Образ жизни их разнообразен.

Тип простейших

Саркомастигофоры

Саркодовые

Амеба протей (обыкновенная), амеба дизентерийная, радиолярия

Жгутиковые

Эвглена зеленая, вольвокс, трипаносома африканская, лейшмания, трихомонада, лямблия печеночная

Споровики

Кокцидиеобразные

Малярийный плазмодий

Инфузории

Ресничные

Инфузоря-балантидий, инфузория-туфелька, инфузория-трубач

Трихофриоз