1 Общая характеристика типа простейших Этот тип представлен одноклеточными организмами, тело которых состоит из цитоплазмы и одного или нескольких ядер. Клетка простейшего — это самостоятельная особь, проявляющая все основные свойства живой материи. Она выполняет функции всего организма, тогда как клетки многоклеточных составляют лишь часть организма, каждая клетка зависит от многих других. Большинство представителей класса имеет микроскопические размеры — 3—150 мкм. Только наиболее крупные представители вида (раковинные корненожки) достигают 2—3 см в диаметре. Известно около 100 000. видов простейших. Среда их обитания — вода, почва, организм хозяина (для паразитических форм). Строение тела простейшего типично для эукариотической клетки. Имеются органеллы общего (митохондрии, рибосомы, клеточный центр, ЭПС и др.) и специального назначения. К последним относятся органы движения: ложноножки, или псевдоподии (временные выросты цитоплазмы), жгутики, реснички, пищеварительные и сократительные вакуоли. Органоиды общего значения присущи всем эукариотическим клеткам. Органоиды пищеварения — пищеварительные вакуоли с пищеварительными ферментами (сходны по происхождению с лизосомами). Питание происходит путем пино- или фагоцитоза. Непереваренные остатки выбрасываются наружу. Некоторые простейшие имеют хлоропласты и питаются за счет фотосинтеза. Пресноводные простейшие имеют органы осморегуляции — сократительные вакуоли, которые периодически выделяют во внешнюю среду излишки жидкости и продукты диссимиляции. Большинство простейших имеет одно ядро, но есть представители с несколькими ядрами. Цитоплазма неоднородна. Она подразделяется на более светлый и гомогенный наружный слой, или эктоплазму, и зернистый внутренний слой, или эндоплазму. Наружные покровы представлены либо цитоплазматической мембраной (у амебы), либо пелликулой (у эвглены). Фораминиферы и солнечники, обитатели моря, имеют минеральную, или органическую, раковину. Подавляющее большинство простейших — гетеротрофы. Их пищей могут служить бактерии, детрит, соки и кровь организма хозяина (для паразитов). Непереваренные остатки удаляются через порошиц у (специальное, постоянно существующее отверстие (у инфузорий)) или через любое место клетки (у амебы). Через сократительные вакуоли осуществляется осмотическая регуляция, удаляются продукты обмена. Дыхание, т. е. газообмен, происходит через всю поверхность клетки. Раздражимость представлена таксисами (двигательными реакциями). Встречаются фототаксис, хемотаксис и др. Размножение: Бесполое — митозом ядра и делением клетки надвое (у амебы, эвглены, инфузории), а также путем шизогонии — многократного деления (у споровиков). Половое — копуляция. Клетка простейшего становится функциональной гаметой; в результате слияния гамет образуется зигота. Для инфузорий характерен половой процесс — конъюгация. Он заключается в том, что клетки обмениваются генетической информацией, но увеличения числа особей не происходит. Многие простейшие способны существовать в двух формах — трофозоита и цисты, которая образуется при неблагоприятных условиях. Клетка обездвиживается, обезвоживается, покрывается плотной оболочкой, обмен веществ резко замедляется. В такой форме простейшие легко переносятся на большие расстояния животными, ветром и расселяются. При попадании в благоприятные условия обитания происходит эксцистирование, клетка начинает функционировать в состоянии трофозоита. Таким образом, инцистирование не является способом размножения, но помогает клетке переживать неблагоприятные условия среды. Время генерации для простейших составляет 6—24 ч. Это означает, что, попав в организм хозяина, клетки начинают размножаться по экспоненте и теоретически могут привести его к гибели. Однако этого не происходит, так как вступают в силу защитные механизмы организма хозяина. Заболевания, вызываемые простейшими, называются прото-зойными. Раздел медицинской паразитологии, изучающий эти заболевания и их возбудителей, носит название протозоологии. Медицинское значение имеют представители простейших, относящиеся к классам саркодовые, жгутиковые, инфузории и споровики. 2 Класс саркодовые Класс Саркодовые насчитывает около 10 000 видов и имеет наиболее примитивную организацию. Обитают в морях, пресных водоемах и могут вызывать заболевания человека. Представителем класса саркодовых может быть амеба протей, обитающая в прудах и канавах с илистым дном. Тело амебы достигает я длину 0,2 – 0,7 мм. Цитоплазма находится в непрерывном движении, в результате которого возникают цитоплазматические выросты – ложноножки, или псевдоподии. Псевдоподии служат не только для движения, но и для поглощения частиц пищи. Амеба фагоцитирует пищевые частицы (одноклеточные водоросли, клетки бактерий, мелких простейших и др.) ложноножками и втягивает их внутрь тела, где образуются пищеварительные вакуоли. В них благодаря ферментам происходит процесс переваривания пищи. Жидкости поступают пиноцитозом. Вакуоли с непереваренными остатками подходят к поверхности тела и выбрасываются наружу. Кроме пищеварительных вакуолей в цитоплазме амебы видна сократительная вакуоль, которая периодически то появляется, то исчезает. Выделение осуществляется и через наружную мембрану. Дышит амеба растворенным в воде кислородом всей поверхностью тела. Строение: 1. эктоплазма 2. эндоплазма 3. фагоцитоз 4. сократительная вакуоль 5. ядро 6. пищеварительные вакуоли Размножается амеба бесполым путем – делением пополам. При этом сначала втягиваются псевдоподии и амеба округляется. Затем происходит деление ядра митозом и на теле амебы появляются перетяжка, которая перешнуровывает тело на две равные части; в каждую отходит по одному ядру. При наступлении неблагоприятных условий амеба инцистируется(образует цисту). Некоторые виды амеб приспособлены к паразитическому образу жизни в кишечнике позвоночных и беспозвоночных животных. В толстом кишечнике человека паразитирует пять видов амеб. Четыре вида обитают в просвете кишечника, питаются бактериями и не вызывают заболеваний у человека. Один вид – дизентерийная амеба – при определенных условиях может вы-зывать у человека тяжелое заболевание – амебиаз (амебную дизентерию) Профилактика – мытье овощей и фруктов, питье кипяченой воды и соблюдение правил яичной гигиены. Биологическое значение: пища для животных; санитары водоемов; индификаторы чистой воды; влияние на почву; возбудители болезней.
Класс инфузории
Это наиболее сложно устроенные простейшие. Характерными особенностями организации инфузорий являются: движение с помощью ресничек, наличие двух ядер— большого ималого — с разными функциями и полового процесса—конъюгации.
Инфузория-туфелька — обитатель мелких стоячих водоемов. Ее длина достигает 0,1—0,3 мм. Покрыта она пелликулой, поэтому форма тела постоянная и напоминает изящную дамскую туфельку, откуда и ее название (рис. 10.3).
Движение туфельки осуществляется с помощью многочисленных (более 10 тыс.) ресничек, расположенных правильным продольными рядами. Они совершают согласованные волнообразные колебания.
Питание происходит следующим образом. На одной из сторон тела туфельки имеется воронкообразное углубление, ведущее в рот и трубчатую глотку. С помощью ресничек, выстилающих воронку, пищевые частицы (бактерии, одноклеточные водоросли, детрит) загоняются в рот, а затем в глотку. Из глотки пища путем фагоцитоза проникает в цитоплазму Образовавшаяся при этом пищеварительная вакуоль подхватывается круговым током цитоплазмы. В течение 1—1,5 ч пища переваривается, всасывается в цитоплазму, а непереваренные остатки через отверстие в пелликуле — порошицу — выводятся наружу. При благоприятных температурных и пищевых условиях за сутки туфелька способна потребить столько пищи, сколько весит сама.
Сократительных вакуолей в цитоплазме туфельки две: в передней и задней частях тела. Устроены они более сложно, чем у простейших других классов. Вода и конечные продукты жизнедеятельности из цитоплазмы сначала проникают в приводящие канальцы, а затем из них — в центральную вакуоль, откуда выводятся наружу. Сокращаются вакуоли попеременно каждые 20—30 с. Ядерный аппарат инфузории-туфельки устроен сложно и представлен большим бобовидной формы полиплоидным ядром, или макронуклеусом, регулирующим вегетативные функции (питание, дыхание, выделение), и малым ядром, или микронуклеусом,играющим особую роль в половом процессе. Размножение бесполое. Сначала делятся оба ядра: большое амитотически, а малое митотически, а затем происходит деление тела инфузории-туфельки пополам в поперечном направлении. Недостающие органеллы заново развиваются у обеих дочерних особей. Бесполое размножение после ряда поколений сменяется периодически наступающим половым процессом — конъюгацией. При этом две инфузории прикладываются друг к другу сторонами, где расположен рот. Пелликула в месте контакта особей растворяется, и между ними образуется цитоплазматический мостик. Большое ядро разрушается и в половом процессе не принимает участия. Малые ядра делятся мейотически. Из четырех образовавшихся в каждой инфузории гаплоидных ядер три распадаются. Оставшееся четвертое ядро делится митотически еще один раз. Одно из двух образовавшихся ядер (стационарное) остается в той же инфузории, а другое (мигрирующее) переходит в клетку партнера по конъюгации. После слияния стационарного и мигрирующего ядер образуется диплоидное ядро с рекомбини-рованным генетическим материалом. В каждой из инфузорий диплоидное ядро делится несколько раз, и после ряда преобразований формируются малое и обновленное большое ядро. Через некоторое время инфузории приступают к активному бесполому размножению делением. 5. Класс споровики. Исключительно паразитические простейшие, живущие в эпителиальных, кровяных и других клетках человека и хордовых, а также беспозвоночных животных. Малярийный плазмодий — возбудитель малярии, опасного массового заболевания человека, особенно в регионах с теплым и влажным климатом. Жизненный цикл паразита сложен и сопровождается сменой хозяев. Половое размножение происходит в кишечнике самки малярийного комара (основной хозяин), а бесполое — в эпителиальных клетках печени и эритроцитах человека (промежуточный хозяин). Заражение человека происходит при укусе самки малярийного комара рода анофелес. Со слюной паразиты (спорозоиты) проникают в кровь и попадают в клетки печени, где они размножаются посредством многократного деления (шизогония), и их число резко увеличивается. Через 7—10 суток (инкубационный период) паразиты переходят в кровь и проникают в эритроциты,питаются их содержимым (гемоглобином) и вновь размножаются шизогонией. Эритроциты разрушаются, а образовавшиеся новые паразиты поражают другие эритроциты. Массовое разрушение эритроцитов сопровождается развитием тяжелого малокровия. При выходе плазмодиев из эритроцитов в плазму крови попадают ядовитые продукты метаболизма, что вызывает у больного человека приступ лихорадки с повышением температуры до 40°С, головную боль, озноб. После смены ряда поколений некоторые из внедрившихся в эритроциты паразитов не размножаются, а растут и превращаются в предшественников половых клеток. Однако их окончательное созревание происходит в кишечнике самки малярийного комара, куда они попадают при сосании ими крови больного малярией человека. После созревания половых клеток происходит оплодотворение, подвижная зигота внедряется в эпителий желудка комара. Ядро зиготы многократно делится — один раз путем мейоза и много раз митотически. В результате образуется огромное количество паразитов (спорозоитов). Они попадают в полость тела, с гемолимфой подносятся к слюнным железам и проникают в них. После этого самка малярийного комара способна заразить человека малярией.