Что такое инфузория туфелька кратко. Инфузория туфелька. Образ жизни и среда обитания инфузории туфельки. Разведение инфузории туфельки в домашних условиях

Тип Инфузории строение фото простейшие животные ядро клетки рисунок вакуоль органоиды

Латинское название Ciliophora или Infusoria

Тип инфузории - высокоорганизованные одноклеточные с наиболее сложной системой органелл. Они характеризуются наличием двигательных органелл - ресничек, ядерным дуализмом и особой формой полового процесса - конъюгацией.

Общая характеристика

Тип инфузорий объединяет большое количество видов (свыше 6000) наиболее высокоорганизованных простейших.
Для них характерно присутствие ресничек, имеющихся обычно в большом числе. Реснички служат органеллами движения, они могут слипаться вместе, образуя более сложно устроенные органеллы. У некоторых сосущие инфузории реснички имеются только на ранних стадиях жизненного цикла. Для всех инфузорий характерен ядерный дуализм, т. е. двойственность. Это означает, что они имеют не менее двух ядер, различающихся как по размеру, так и по функции. Одно из ядер, значительно более крупное, называется макронуклеусом, а второе, маленькое - микронуклеусом. Некоторые виды инфузорий имеют по нескольку микро- и макронуклеусов. Микронуклеус служит половым, или генеративным, ядром, играющим основную роль в половом процессе. Макронуклеус - соматическое, или вегетативное, ядро, регулирующее все жизненные процессы, кроме полового процесса.
Бесполое размножение инфузорий происходит путем поперечного де-ления. Половой процесс у инфузорий протекает своеобразно, в виде конъюгации, которая не наблюдается у простейших других классов. Конъюгация заключается во временном сближении двух особей и взаимном обмене частями их микронуклеусов.
Инфузории - обитатели главным образом пресных водоемов, но встречаются также в солоноватой воде и в морях, некоторые виды приспособи-лись к существованию во влажной почве. Среди инфузорий много парази-тов (около 1000 видов) беспозвоночных и позвоночных животных.
Класс иразделяется на два класса:

Ресничные инфузории (Ciliata);
Сосущие инфузории (Suctoria).

Класс инфузории ресничные

Латинское название Ciliatas

А - обыкновенная туфелька (Paramecium caudatum); 1- реснички; 2 - макронуклеу; 3- микронуклеус; 4- перистом; 5 - рот; 6 - глотка; 7 - образование пищеварительной в,акуолн; 8 - пищеварительные вакуоли; 9 - дефекация; 10 - резервуар сократительной ваку!>ли; 11, 12 - приводящие каналы сократительных вакуолей; 13 - трихоцисты; Б - брюхоре сннчная Stylonichia mytilus; 1 - адоральные мембранеллы; 2, 3, 4 и 5-группы лобных, брюшных, анальных и хвостовых цирр; 6 - ряд маргинальных цирр; 7 - спинные ще тпнкн; 8 - край перистома; 9 - иреоральные реснички; 10 - волнообразная перепонка; 11 - перистом; 12 - приводящий канал сократительной вакуоли; 13 - резервуар сократительной вакуоли; 14 - микронуклеус; 15 - макронуклеус; 16 - пищеварительная вакуоля; В - ползающая сти- лоннхия; 1 - адоральные мембранеллы; 2, 3, 4 и 5 - лобные, брюшные, анальные и XBOCI овые цпрры; 6 - маргинальные цирры; 7 - спинные щетинки; 8 - приводящие каналы; 9 - С(*кра- / тительная вакуоля.

Инфузории имеют довольно разнообразную форму тела. Однако у многих видов в связи с приспособлением их к плавающему образу жизни форма тела удлиненная, обтекаемая. Примером может служить обыкновенная туфелька (Paramecium caudatum) (рис. 2, А). Размеры также различны, некоторые виды достигают довольно крупных размеров, до 2 мм длины (Spirostomum).
Тело ипокрыто тонкой, но прочной оболочкой - пелликулой, имеющей довольно сложную структуру. Пелликула гибка и эла-стична, поэтому она не служит препятствием для некоторого изменения ЛЬормы тела. Многие инфузории могут изгибать его, протискивать между различными предметами. У крупной инфузории «трубача» (Stentor) (рп\ 43, А) тело вытянуто в виде граммофонной трубы, но оно может сильшЬ сжиматься и принимать шарообразную форму.
(/Р*снички - органеллы движения инфузорий. Они представляют собой очень тонкие и короткие многочисленные плазматические волоски. Ультг4атонкое строение ресничек и жгутиков, изученное с помощью* электронного микроскопа, показало их поразительное сходство.
У одних инфузорий реснички равномерно покрывают все тело. На-пример, у туфельки около 10 000-15 000 ресничек, расположенных правильными рядами. У других реснички сосредоточены в опреде-ленных местах тела."Колебания ресничек представляют, по существу, гребные движения, состоящие из удара назад, при котором ресничка быстро движется в одной ш^кости, и возвращения в исходное положение, когда ресничка медленно двйк&тся вперед, плавно описывая полукруг. При комнатной температуре решшчки совершают около 30 взмахов в секунду. Движения ресничек происходят согласованно, в результате чего получаются правильные вол-нообразные колебания всех рядов ресничек. Туфелька движется со ско-рость^ до 2,5 мм/сек, т. е. за секунду проходит расстояние, в 10-15 раз превышающее длину ее тела.

Рис. 3. Строение пелликулы и ресничного аппарата
А - строение поверхности тела Paramecium nephridiatum; 1 - попарно сидящие реснички; 2 - невроплазматическая сеть; 3 - ребрышки пелликулы; 4 - трихоцисты; 5 - отверстие трихоцисты- Б ресничный аппарат перистома стилонихии (Stylonichia mytilus) с брюшной стороны; Вто же в поперечном разрезе; 1 - предротовые реснички; 2 - ротовые реснички; 3 - предротовая волнообразная перепонка; 4 - внутренняя волнообразная перепонка; 5 - ротовая волнообразная перепонка; 6 - мембранеллы; 7 - спинные щетинки.

Кроме простых ресничек, у них имеются более крупные об-разования, обычно окружающие ротовое углубление или расположенные на других частях тела. Это так называемые мембранеллы (рис. 2, Б). Каждая мембранелла представляет собой ряд ресничек, слипшихся вм* сте в одну пластинку, часто имеющую треугольную форму (рис. 3, Б), ИЙсли слипается более длинный ряд ресничек, образуется волнообразная /пере-понка, или мембрана. Такие перепонки имеются у многих в ротовом углублении или в глотке. Строение ресничного аппарата и рас-положение различных ресничных образований служат важными система-тическими признаками.
Цитоплазма ресничных отчетливо разделяется на наружный, более светлый и плотный слой - эктоплазму и более жидкий и зернистый внутренний слой - эндоплазму (рис. 2).

Рис. 4. Трихоцисты обыкновенной туфельки (Paramecium caudatum): А - выброшенные трихоцисты туфелек, убитых фиолетовыми чернилами; Б - передний конец туфельки (срез при большом увеличении); 1 - макронуклеус; 2 - реснички; 3 - трихоцисты; В - отдельные трихоцисты.

Эктоплазма имеет сложное строение, образуя большое количество органелл. Она выделяет на своей поверхности уже упоминавшуюся ранее эластичную пелликулу. У туфельки пелликула имеет сложную скульптуру: она образована правильными шестигранниками, в центре которых по-мещаются реснички. По-видимому, подобное строение увеличивает прочность наружной оболочки. Эктоплазме также принадлежат реснички и мембранеллы вместе с базальными тельцами. В эктоплазме многих ин-фузорий расположены в большом количестве так называемые трихоцисты (рис. 4). Это удлиненные палочковидные тельца, сильно прелом-ляющие свет. При раздражении трихоцисты выбрасываются через особые канальцы наружу в виде тончайшей струйки жидкости, застывающей в воде тонкой упругой нитью. Трихоцисты - органеллы нападения и защиты. Хищные при помощи трихоцист парализуют добычу; «мирные» - защищаются от нападения хищников. По происхождению трихоцисты представляют собой видоизменение двигательных органелл и образуются из базальных телец.
В эктоплазме при соответствующей обработке можно обнаружить сеть тончайших волоконец, лежащих вблизи базальных телец и трихоцист (рис. 3, А). Полагают, что эти волоконца - нейрофаны - проводят раздражения и обусловливают согласованную работу ресничного аппарата. Однако во многих случаях подобные волоконца имеют опорное значение. Выше было указано., что многие из них могут изменять форму тела. Это обусловлено тем, что в эктоплазме расположены особые со-кратительные нити, или мионемы. Так, у трубача (Stentor) и некоторых других система сократительных мионем состоит из множества продольно расположенных волоконец, идущих вдоль тела и вы-стилающих околоротовое углубление (рис. 5 А). Наибольшей степени сложности достигает система мионем у Caloscolex из желудка жвачных, описанная проф. В. А. Догелем (рис. 5, Б). У сидячих инфузории сувоек имеется довольно сложна устроенный стебелек, внутри которого также проходят мионемы. При раздражении сувоек их стебелек свертывается в спираль (рис. 45).
Определенная форма тела, иногда довольно причудливая, обусловлена присутствием в эктоплазме плотных скелетных образований. Чаще всего это целая система опорных волоконец (рис. 5, В).

Пищеварительные органеллы инфузорий начинаются ртом, или цитостомо м, представляющим собой отверстие в пелликуле. У многих рот помещается на дне особого углубления - околоротовой впадины, или перистома (рис. 26, А). У многих, питающихся мелкими организмами (бактериями), перис-том окружен спирально расположенным венчиком мембранелл (разноресничные и кругоресничные). В перистоме может быть расположена волнообразная перепонка (рис. 26 и 3, Б).

Мерцательные движения ресничек и мембранелл вызывают токи воды, которыми пищевые частицы (бактерии и пр.) подносятся ко рту. У многих хищных перистома нет, и пищу они заглатывают сильно рас-тягивающимся ртом (рис. 40, В).
Рот ведет в «глотку», или цитофаринкс, представляющую собой короткий канал, иногда также выстланный ресничками. У внутреннего края глотки образуется пузырек, состоящий из капельки жидкости, выделяемой эндоплазмой, в которую попадают накапливающиеся на дне глотки пищевые частицы. Так образуется пищеварительная вакуоля (рис. 2, А).
У туфельки при изобилии пищи примерно каждую минуту образуется новая пищеварительная вакуоля. Содержащие пищу вакуоли отрываются от глотки и перемещаются в эндоплазме инфузории, совершая определенный путь. Так, у туфельки каждая пищеварительная вакуоля сначала описывает малый круг в задней половине тела, а затем большой круг, доходя до переднего конца тела. Во время передвижения в вакуоле происходит переваривание пищи и всасывание переваренной пищи в эндоплазму. В пищеварительные вакуоли эндоплазма выделяет ферменты.

Рис. 6. Хищные инфузории, питающиеся другими инфузориями
А - Bursaria truncatella; Б - Dileptus unser; В - Spathidium spatula; Г - Didinium, пожирающие туфельку.

Установлено, что на разных этапах пищеварения кислотность содержимого вакуоли различна. Вначале содержимое вакуоли имеет кислую реакцию, затем щелочную.

Вакуоли, содержащие непереваренные остатки пищи, подходят к поверхности эктоплазмы. У многих инфузорий на определенном месте тела, ближе к заднему концу, в пелликуле имеется особое отверстие - цитопрокт, через которое и совершается дефекация (рис. 2, А). Процесс дефекации происходит значительно реже процесса образования пищеварительных вакуолей (через 7-10 мин), так как перед дефекацией несколько вакуолей с непереваренными остатками пищи сливаются в одну. Весь процесс пищеварения у туфельки, от образования вакуолей до дефекации, длится в зависимости от температуры от 1 до 3 ч.

Как было сказано выше, среди инфузорий немало хищников, питающихся другими (рис. 6). Например, крупная хищная Bursaria заглатывает туфелек и других, загоняя их в глотку движением мембранелл. У других хищников заглатывание происходит иначе. Рот их сильно растяжим, и они заглатывают и втягивают довольно крупных инфузорий. Некоторые хищные могут поедать инфузорий, значительно превышающих их собственные размеры. Так, сравнительно небольшие Didinium (рис. 40, Г) нападают на туфелек, убивают их особым хоботком, затем постепенно втягивают и переваривают.
Выделительные органеллы представлены у них одной, двумя или несколькими сократительными вакуолями, расположенными в определенных частях тела (рис. 2). Сократительные вакуоли часто имеют довольно сложное строение (рис. 7). Помимо самой вакуоли, периодически сжимающейся (состояние систолы) и расширяющейся (диастолы), к ней ведут расположенные в эндоплазме приводящие каналы. Благодаря этому выделяющиеся вещества поступают в сократительную вакуолю из различных частей тела инфузории. От вакуоли к пелликуле ведет выводной проток, открывающийся особым отверстием наружу (рис. 7).

Рис. 7. Строение сократительных вакуолей
А - сократительные вакуоли и приводящие каналы Paramecium caudatum; Б - сократи¬тельные вакуоли Campanella umbel- laria в состоянии диастолы (слева) и систолы (справа); В - схема строения сократительной вакуоли Cycloposthium; вакуоля открывается наружу постоянным каналом, окруженным осо¬быми мионемами-замыкателями (2); 2 - пелликула; Г - сократительная вакуоля Parame¬cium trichium с извитым выводным каналом (2).

При наличии двух вакуолей (например, у туфельки) они сокращаются поочередно. При 16°С каждая вакуоля сокращается через 20-25 сек (у туфельки).

Инфузории, подобно другим простейшим, способны реагировать на разнообразные внешние раздражения. В отличие от многих жгутиковых инфузории не имеют светочувствительных органелл. Роль чувствительных органелл играют главным образом реснички и мембранел- лы. У одних реснички сохраняют при этом двигательную функцию; у других же, например у стилонихии, спинные реснички служат только осязательными органеллами.
Реакция на раздражение выражается в замедлении или ускорении, а также в изменении направления движения (туфельки), в свертывании перистома и сжатии тела (стенторы, сувойки), в сокращении стебелька
(сувойки) и т. п. Инфузории весьма чувствительны к малейшему прикосновению посторонних пре-метов. Они очень чувствительны и к изменению химического состава среды, причем различные вещества действуют на них по-разному, вызывая либо положительную, либо отрицательную реакцию. Способность различно реагировать на разные химические вещества имеет большое значение в жизни инфузорий при нахождении необходимой им пищи и наиболее благоприятных условий существования. Для дыхания оний необходимо достаточное количество растворенного в воде кислорода. Они,
как и другие простейшие, дышат всей поверхностью тела. Поэтому инфузории положительно реаги-руют на попадание в капельку воды пузырька воздуха, собираясь возле него. Инфузории реагируют положительно или отрицательно на изменение температуры среды, причем каждый вид характеризуется приспособленностью к опре-
стоит из одного или нескольких макронуклеусов, имеющих различную форму (рис. 2 и 43), и одного или нескольких микронуклеусов. В деталях строение ядерного аппарата сильно варьирует. Так, обыкновенная туфелька (Paramecium caudatum) имеет один крупный макронуклеус и один микронуклеус, помещающийся в углублении макронуклеуса. У другого вида этого же рода - Р. aurelia - имеются два микронуклеуса. У сувоек макронуклеус имеет подковообразную форму, а у трубача, кроме очень удлиненного четковидного макронуклеуса, есть несколько микронуклеусов (рис. 43). Дифференцировка ядерного аппарата на вегетативное ядро - макронуклеус и на половое, или генеративное, ядро - микронуклеус характерна для всех ресничных инфузорий.
Микронуклеус отличается от макронуклеуса не только размером, но и числом хромосом. В то время как микронуклеус обладает диплоидным набором хромосом, макронуклеус полиплоиден, т. е. набор хромосом повторен у него много раз. Так, у туфельки Paramecium caudatum макронуклеус является 80-плоидным (по другим данным, 160-плоидным), а у близкого вида Р. aurelia - 1000-плоидным. У некоторых степень плоидности может доходить до 10-15 тыс.
Таким образом, ресничные инфузории по сравнению с другими простейшими имеют очень сложное строение. Оно усложняется в двух направлениях. Мы видели, что у инфузорий имеется большое число различных органелл, часто образующих целые системы, например систему пище-варительных, выделительных органелл и т. п. С другой стороны, для инфузорий характерно умножение, или полимеризация, многих органелл. Несомненно, реснички с базальными тельцами по происхождению соответствуют жгутиковому аппарату жгутиковых. Но по сравнению с полимеризацией локомоторных органелл у многожгутиковых, у инфузорий полимеризация идет значительно дальше. Развивается сложная система органелл, состоящая из огромного количества ресничек, частью превращающихся в мембранеллы, цирры и т. п. При этом сложность организации выражается в согласованном функционировании всего двигательного аппарата. Для инфузорий характерно также умножение числа ядер. Они имеют не менее двух ядер. Однако, в отличие от многожгутиковых, этот процесс усложняется еще дифференцировкой ядер.

Сосущие инфузории Suctoria

Рис. Сосущие инфузории
А - сосущая Dendrocometes para¬doxus; 1 - пойманная добыча; 2 - разветв¬ленные щупальца; 3 - сократительная вакуоля; 4- макронуклеус; Б - сосательное щупальце Dendrocometes; 1- пеллику¬ла; 2- канальцы; 3- цитоплазма; В- Sphaerophrya, сосущая нескольких ресничных.

Типичным представителем класса ресничных инфузорий является инфузория туфелька или парамеция (Рагаmaecium caudatum; рис. 1)

Строение и размножение инфузории туфельки

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.

Значение инфузорий

Балантидий (Balantidium coli)

Локализация . Толстый кишечник.

Географическое распространение . Повсеместно.

Сократительных вакуолей две. Макронуклеус имеет бобовидную или палочковидную форму. Около его вогнутой поверхности лежит округлый микронуклеус (рис. 2). Размножается поперечным делением и путем конъюгации. Цисты овальной или шаровидной формы (50-60 мкм в диаметре).

Основным резервуаром балантидиаза считаются домашние и дикие свиньи. В некоторых хозяйствах зараженность достигает 100%.

В кишечнике животных балантидии легко инцистируются, в то время как в организме человека цисты образуются в сравнительно небольшом количестве. Животные выделяют цисты с фекалиями и загрязняют окружающую среду. Работники свиноферм могут заражаться при уходе за животными, уборке помещений для скота и т. д. Зараженность работников этой категории по сравнению с другими специальностями значительно выше. Цисты в фекалиях свиней сохраняются несколько недель. Вегетативные формы при комнатной температуре живут 2-3 дня.

Заражение происходит через загрязненные овощи, фрукты, грязные руки, некипяченую воду.

Патогенное действие . Образование кровоточащих язв в стенке кишечника, кровавый понос. Без лечения смертельный исход достигает 30%.

Лабораторная диагностика . Обнаружение в фекалиях вегетативных форм или цист.

Профилактика : соблюдение правил личной гигиены имеет основное значение; общественная - борьба с загрязнением средьи фекалиями свиней, а также людей, соответствующая организация условий труда на свиноводческих фермах, своевременное выявление и лечение больных.

На размножение инфузории-туфельки откладывает отпечаток ее более сложное и особенное строение по сравнению с другими Простейшими. Так, у инфузории-туфельки два ядра. Одно - большое, называемое макронуклеусом , второе - малое, называемое микронуклеусом .

В ядрах содержатся хромосомы, в состав которых входят молекулы ДНК. В них закодирована наследственная информация. В большом ядре (макронуклеусе) находится несколько наборов хромосом, т. е. это ядро полиплоидное . В малом ядре (микронуклиусе) содержится двойной набор хромосом, т. е. это ядро диплоидное . Для сравнения: у большинства других животных в клетках по одному диплоидному ядру. Только в половых клетках ядра гаплоидные (содержат одинарный набор хромосом). Диплоидность означает, что каждая хромосома продублирована, т. е. у каждой хромосомы есть идентичная ей другая хромосома. Полиплоидность означает, что каждая хромосома продублирована несколько раз.

С ДНК макронуклеуса информация считывается с помощью специальных молекул (РНК) и далее в цитоплазме с помощью РНК синтезируются свойственные для инфузории-туфельки белки. И уже далее белки определяют синтез жиров, углеводов и других веществ (это делают белки, выполняющие функцию ферментов) или из белков строятся структуры клетки (органеллы, мембраны и др.).

Хромосомы микронуклеуса не используются для регуляции жизнедеятельности клетки. Микронуклеус используется только для полового процесса. У инфузории-туфельки есть не только бесполое размножение, но и половое. Однако это половое размножение протекает не так как у многоклеточных животных. При нем увеличения количества особей не происходит. Поэтому половое размножение инфузорий правильней называть половым процессом (конъюгацией ).

Бесполое размножение инфузории-туфельки

Бесполое размножение инфузории-туфельки протекает примерно также как у амебы и эвглены зеленой. Клетка делится надвое. Однако, в отличие от той же эвглены, инфузория делится не в продольном направлении, а в поперечном. То есть у инфузории-туфельки одной дочерней клетке достается передняя часть клетки, а второй - задняя.

В благоприятное время года (когда тепло и много пищи) деление происходит примерно раз в сутки. Бесполое размножение инфузории-туфельки происходит только у выросших, полностью сформированных клеток-особей.

Перед делением самой клетки сначала делятся его ядра. Сначала делится малое ядро, образуется два микронуклеуса. После этого делится макронуклеус. В это время многие процессы жизнедеятельности в инфузории-туфельке приостанавливаются (например, она перестает питаться). Одно большое и одно малое ядра уходят в переднюю часть клетки, другие большое и малое - в заднюю часть клетки.

После деления ядер начинается делится сама клетка. По середине образуется перетяжка, которая углубляется, полностью отделяя одну часть клетки от другой. Каждая новая клетка получает по одной сократительной вакуоли, а вторую достраивает самостоятельно. Также строится клеточный рот и другие части клетки.

Половой процесс инфузории-туфельки

В половом процессе (конъюгации) участвуют две разные клетки инфузории-туфельки. Они подходят друг к другу со стороны клеточных ртов и склеиваются. Между ними образуется так называемый цитоплазматический мостик (канал, по которому содержимое одной клетки может перетекать в другую).

Большие ядра конъюгирующих инфузорий разрушаются. В каждой инфузории-туфельке малое ядро делятся так, что образуется четыре ядра с гаплоидным набором хромосом. Такое деление называется мейоз . Три из гаплоидных ядер разрушаются, а оставшееся делится обычным способом (митоз ). Но поскольку в нем был гаплоидный набор хромосом, то получаются два ядра с гаплоидным набором.

Из каждой клетки по цитоплазматическому мостику уходит в другую клетку одно гаплоидное ядро, а другое остается. Таким образом инфузории-туфельки обмениваются своей генетической информацией. Один гаплоидный набор остается своим, а второй - приходит из другой клетки.

После того как произошел обмен ядрами, в каждой клетке они сливаются. Образуется новое малое диплоидное ядро. Далее оно делится, давая начало большому ядру, которое потом становится полиплоидным.

При половом размножении, в том числе при половом процессе, происходит обмен генетической информацией. У особей могут появиться новые признаки, способствующие их лучшей приспособляемости и выживаемости.

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

Описание и особенности организма

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

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

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

К передовым органеллам инфузории относятся:

Сократительные вакуоли с проводящими канальцами. Последние служат своеобразными сосудами. По ним в резервуар, коим является сама вакуоль, поступают вредные вещества. Они перемещаются из протоплазмы - внутреннего содержимого клетки, включающего цитоплазму и ядро.

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

Пищеварительные вакуоли. Они, подобно желудку, перерабатывают пищу. Вакуоль при этом движется. В момент подхода органеллы к задней оконечности клетки, полезные вещества уже усвоены.
Порошица. Это отверстие в задней оконечности инфузории, подобное анальному. Функция у порошицы такая же. Через отверстие из клетки выводятся отходы пищеварения.
Рот. Это углубление в оболочке клетки захватывает бактерии и прочую пищу, проводя в цитофаринкс - тонкий каналец, заменяющий глотку. Имея ее и рот, туфелька практикует голозойный тип питания, то есть захват органических частиц внутрь тела.

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

Инфузория туфелька под микроскопом

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

Строение инфузории туфельки

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

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

Строение инфузории туфельки

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

Среда обитания простейшего

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

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

Среда обитания инфузории туфельки

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

Питание инфузории

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

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

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

Размножение и продолжительность жизни

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

Половой. В этом случае две инфузории сливаются боковыми поверхностями. Оболочка здесь растворяется. Получается соединительный мостик. Через него клетки меняются ядрами. Большие растворяются вовсе, а малые дважды делится. Три из полученных ядер исчезают. Оставшееся снова делится. Два получившихся ядра переходят в соседнюю клетку. Из нее тоже выходят две органеллы. На постоянном месте одна из них преобразуется в большое ядро.
Бесполый. Иначе именуется делением. Ядра инфузории членятся, каждое на два. Клетка делится. Получается две. Каждая - с полным набором ядер и частичным прочих органелл. Они не делятся, распределяются меж вновь образовавшимися клетками. Недостающие органоиды образуются уже после отсоединения клеток друг от друга.

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

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

Размножение инфузории туфельки

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

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

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

Научная классификация

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

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

Общее описание

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

Среда обитания инфузории туфельки – стоячая вода

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

белок (58%);
липиды (31,4%);
зола (3,6%).

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

ядро (макронуклеус);
ядрышко (микронуклеус);
продольные и поверхностные реснички;
ротовое отверстие;
сформированные и формирующиеся пищеварительные вакуоли (фагосомы);
отверстие, через которое происходит опорожнение пищеварительной вакуоли (цитопиг или порошица);
две сократительные вакуоли.

Каждый органоид выполняет важные функции.

Ядро и ядрышко

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

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

Реснички и трихоцисты

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

Ресничек у инфузории насчитывается от 10 до 15 тысяч

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

Инфузория-туфелька передвигается при помощи ресничек. Совершая волнообразные движения, она плывёт тупым концом вперёд. Органеллы делают прямой удар в выпрямленном состоянии. Возвратный осуществляется в изогнутом. Процесс этот нельзя назвать синхронным , так как темп задаёт первая ресничка в ряду, а каждая последующая повторяет действие с небольшой задержкой. Это приводит к вращению туфельки вокруг своей оси во время передвижения. За секунду она преодолевает 2−2,5 мм расстояния.

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

Органы, обеспечивающие питание

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

Рот инфузории выглядит как углубление на теле

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

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

После выполнения своей функции вакуоль сливается с наружной мембраной и разрушается, выделяя мелкие пузырьки. Впоследствии они по микротрубкам, образующим цитоскелет, поступают в клеточную глотку, где формируют новую фагосому.

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

Сократительные вакуоли

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

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

Процесс размножения

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

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

Инфузории могут размножаться как бесполым, так и половым способом

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

Возможности изучения

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

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

Когда всё готово, нужно внимательно просмотреть содержимое ёмкости и убедиться, что в ней нет посторонних видимых глазом организмов, например, насекомых или личинок. Если они есть, их придётся выловить, в противном случае инфузории будут съедены. Подготовленная среда обитания ставится на окно, прикрывается стеклом и оставляется при комнатной температуре на несколько дней. При этом нужно следить, чтобы на ёмкость не попадали прямые солнечные лучи.
Спустя двое суток банку следует встряхнуть и проверить, не появилось ли там каких-либо организмов. Это могут быть как туфельки, так и другие существа, но проверяется это просто. Нужно взять каплю воды у освещённой стенки сосуда ближе к поверхности, именно в этом месте будет концентрироваться большинство интересующих организмов. Затем каплю следует поместить на стекло и рассмотреть через микроскоп или хотя бы лупу.

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

Для ускорения процесса размножения инфузорий нужно поместить их в благоприятную среду

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

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

Далее туфельки будут размножаться, ускорить этот процесс можно, создав им благоприятные условия. Для этого их помещают в одну из следующих сред:

на высушенную банановую кожуру;
на листья салата;
в молоко;
в настой сена.

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

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