Подцарство простейшие, подготовка к ЕГЭ по биологии

Простейшие — одноклеточные организмы. Безусловно, ни о каких тканях, органах не может идти и речи — но это совершенно не означает, что у простейших не идут процессы газообмена, выделения, транспорта питательных веществ — все они идут, но по-особенному.

У простейших одна клетка выполняет все функции целого организма, поэтому клетки имеют сложное строение. Клетки обладают всеми основными жизненными функциями: раздражимостью, размножением, обменом веществ.

Строение клетки простейшего

Форма клетки простейших постоянная, окружена пелликулой — наружным, уплотненным слоем цитоплазмы, который поддерживает постоянную форму. У некоторых простейших (амеба, на рисунке выше) пелликула отсутствует и форма клетки непостоянная, растекающаяся.

Клетка простейших является эукариотической — имеет оформленное ядро, обособленное ядерной мембраной от цитоплазмы.

В цитоплазме многих простейших выделяют эктоплазму (периферический наружный, более плотный слой цитоплазмы) и эндоплазму (внутренний зернистый слой цитоплазмы, менее плотный, подвижен).

Типичным для эукариотов является набор органоидов в клетке: митохондрии, эндоплазматический ретикулум (сеть), аппарат (комплекс) Гольджи, запасные питательные вещества (гликоген, жировые включения), рибосомы, лизосомы.

Сократительные вакуоли

Особенностью строения, является наличие в клетке простейших сократительных вакуолей, которые служат для поддержания осмотического давления. В клетку простейших постоянно поступает избыток воды, и, чтобы клетку не разорвало от повышенного давления, вода постоянно удаляется из клетки. Таким образом, функцию выделения выполняют сократительные вакуоли.

Работа сократительной вакуоли подчинена определенному механизму. Сначала лучистые канальцы, расположенные вокруг вакуоли, накапливают воду. При скоплении в них достаточно большого количества воды они изливают ее в центральную полость — сократительную вакуоль. Вакуоль сокращается и избыток воды удаляется из клетки во внешнюю среду, таким образом, разрыв клетки предотвращается.

Хемотаксис

Поскольку нервная система отсутствует, раздражимость у простейших осуществляется с помощью хемотаксиса. Хемотаксис — движение подвижных организмов под влиянием одностороннего раздражения химическими веществами. Хемотаксис может быть положительным (движение по направлению к химическому веществу) или отрицательным (движение в обратном направлении, от химического вещества).

Пищеварительная система также отсутствует, ее функция передана пищеварительным вакуолям. Тип питания — внутриклеточный, осуществляется с помощью фагоцитоза (от греч.

phago — ем) — захват и переваривание твердых пищевых частиц, и пиноцитоза (от греч. pino — пью) — захват и транспортировка жидкости.

На рисунке ниже показаны стадии фагоцитоза. Фагоцитоз был открыт Мечниковым И.И., создателем фагоцитарной теории иммунитета. Отмечу, что адгезия (от лат. adhaesio — прилипание) — сцепление между клеткой и твердой пищевой частицей (другой клеткой, например бактерией), которую она собирается поглотить.

Дыхание

Очевидно, что органов дыхания у простейших нет. Простейшие дышат всей поверхностью клетки.

Размножение

У простейших возможно бесполое и половое размножение. Бесполое осуществляется с помощью деления (митоз), шизогонией, спорообразованием (мейоз). Половое — с помощью копуляции и конъюгации.

Шизогония (от греч. schizo — разделяю) — множественное бесполое размножение, при котором, вследствие деления без разрыва цитоплазматической мембраны, клетка становится многоядерной, а затем распадается на множество дочерних клеток (соответственно количеству ядер).

Копуляция (от лат. copulatio — совокупление) — слияние как плазмы, так и ядер обеих копулирующих гаплоидных (n) особей.

Конъюгация (от лат. conjugatio — соединение) - временное соединение двух особей, которые при этом обмениваются частями своего ядерного аппарата и цитоплазмой. В ходе конъюгации инфузорий объединяются их пронуклеусы, образовавшиеся в результате деления малого ядра (микронуклеуса) мейозом. После конъюгации происходит энергичное деление особей.

Значение простейших

Простейшие являются звеном в цепи питания. Фитопланктон (продуценты) — создатели органических веществ, служащие пищей для многих организмов. Зоопланктон (консументы) — питаются фитопланктоном и сами служат пищей для других организмов. Часть простейших являются причинами многих паразитарных заболеваний человека, растений и животных.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к

Беллевичу Юрию.

Строение органов выделения у животных

Даже в простейших одноклеточных животных (таких как амеба, например) являются органеллы

, которая выполняет выделительную функцию — сократительные вакуоли. Она представляет собой заполненную жидкостью полость в протоплазме, регулярно медленно расширяется, а потом выливает свое содержимое во внешнюю среду. Жидкость в таких вакуолях более разбавленная, чем окружающая цитоплазма.

В пресноводных простейших сократительная вакуоль пульсирует с большей частотой, чем у близких к ним морских видов. У инфузорий сократительные вакуоли имеют более сложное строение, чем у других одноклеточных организмов. В них эти органеллы выполняют, по крайней мере, две функции: откачивают воду из клетки и удаляют из цитоплазмы жидкие продукты обмена веществ.


Несмотря на такую важную роль, которая отводится сократительной вакуоли, много одноклеточных животных вообще их не имеют. Нет их и в клетках пресноводных кишечнополостных, которые, однако, сохраняют более высокую концентрацию солей в сравнении со своим водным окружением.

Все плоские и кольчатые черви и большинство круглых имеют особую разновидность органов выделения, состоящие из трубочек, открывающихся на поверхности тела. Эти ВЫДЕЛИТЕЛЬНАЯ канальцы (или НЕФРИДИИ) нередко ветвятся. Их внутренний конец имеет тонкие стенки и расположен вблизи кровяного русла тела. В плоских червей каждый такой каналец начинается с одной специализированной клетки, обладает пучком ресничек, постоянное биение которых и создает слабый ток жидкости по канальцу наружу (рис.
…). Эти клетки называют Пламенный поскольку под микроскопом колебания ресничек напоминают мерцание пламени свечи. У кольчатых червей выделительные канальцы каждого сегмента начинаются воронкообразным отверстием, который открывается в полость тела. Эта воронка ведет к долгой извилистого канальца, который, в свою очередь, заканчивается выделительной порой на поверхности тела животного.


У моллюсков и членистоногих схожие выделительные канальцы, но обычно они длинные и часто группируются в почку, из которой моча выделяется наружу по большим по размерам собирая трубочкам. У некоторых ракообразных моча, перед тем как выделиться наружу через два времени, расположенные на голове, накапливается в тонкостенном ПУХИРЦЕВИДНОМУ Резервуары (зеленой железе) (рис. …). И хотя внутренние концы выделительных канальцев не образуют обычно прямого контакта с полостью тела, они тесно окружены каналами незапертой кровеносной системы этих животных. Насекомые, в отличие от ракообразных, имеют органы выделения в виде серии длинных и тонких мальпигиевых трубочек, которые разветвляются по всему телу и открываются у заднего конца кишечника (рис.

…).


У позвоночных животных органами выделения являются парные почки, расположенные в поясничном отделе по обеим сторонам от позвоночника. Каждая почка состоит из тысяч почечных элементов, которые имеют название нефрона. Каждый нефрон, в свою очередь, состоит из фильтрующего аппарата (клубочки) и канальца, которая не превышает в длину нескольких миллиметров. Нефроны собранные вместе (у высших позвоночных) в систему очень высокой организации (рис. …). Каждый почечный каналец образует тесный контакт с сплетением капилляров, а все канальцы затем впадают в парных СЕЧОПРОВОДИВ, которые ведут к мочевого пузыря. Последний открывается наружу мочеиспускательного канала. И нефроны позвоночных и выделительные канальцы других животных образуют тесный контакт с кровеносной системой. У позвоночных такая связь выраженный, с одной стороны, в виде Клубочки СОСУДОВ, который окружен Капсулы и находится в начале каждого нефрона, а с другой — в виде НАВКОЛОКАНАЛЬЦЕВИХ капилляров, которые оплетают каналец на большей части его длины к его сочетание с другими нефронами.

Нефроны, которые объединились, затем впадают в ПРЯМЫХ мочевых канальцев почек.


Каждый комочек представляет собой сплетение капилляров, которые поставляются кровью от приносящих артериол, отходящие от почечных артерий. Стенки капилляров клубочка очень тонкие. К тому же, как показывает электронный микроскоп, они пронизаны очень малыми многочисленными порами. В отличие от большинства капилляров клубочков капилляры млекопитающих, объединяясь, вместо вен образуют маленькие выносные артерии с достаточно мускулистыми стенками. Эти выносящие артериолы ведут к второй сетки капилляров, тесно контактирует одним или несколькими нефронами.

Только после прохождения через навколоканальцеви капилляры кровь попадает в вены и направляется обратно к сердцу. Почечный клубочек заперт в капсулу, которая образована вогнутым лукообразный вздутием начала почечного канальца. Эта капсула называется боуменова капсула и представляет собой полый двустенный мешочек из клеток. Почечный клубочек приспособлением, которое отфильтровывает жидкости из кровяного русла: сначала через стенки капилляров клубочка, потом через стенку нефрона, которая образует вместе и стенку боуменовой капсулы, и только потом эти жидкости попадают в просвет нефрона. Обмен между кровью, которая движется по около-канальцевым капиллярам, окружающей каналец внеклеточной жидкостью, внутриклеточной жидкостью клеток стенок канальца и жидкостью, которая течет по его просвета, проходит почти на всем протяжении нефрона. Этот обмен происходит не только через стенки капилляров, но и через клетки, образующие стенки нефронов.


Загрузка…

41.7: Системы выделения – сократительные вакуоли в микроорганизмах

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    14071
    • Boundless (теперь LumenLearning)
    • Безбрежный
    Цели обучения
    • Описать процесс обращения с отходами в микроорганизмах

    Сократительная вакуоль (CV) представляет собой органеллу или субклеточную структуру, которая участвует в осморегуляции и удалении отходов. Ранее CV был известен как пульсирующая или пульсирующая вакуоль. CV не следует путать с вакуолями, которые хранят пищу или воду. CV встречается преимущественно у протистов и одноклеточных водорослей. В пресноводной среде концентрация растворенных веществ внутри клетки выше, чем вне клетки. В этих условиях вода поступает из окружающей среды в клетку путем осмоса. Таким образом, CV действует как защитный механизм против клеточной экспансии (и, возможно, взрыва) из-за слишком большого количества воды; он вытесняет лишнюю воду из клетки, сокращаясь. Однако не все виды, обладающие CV, являются пресноводными организмами; некоторые морские и почвенные микроорганизмы также имеют CV. CV преобладает у видов, не имеющих клеточной стенки, но есть и исключения. В процессе эволюции CV в основном был устранен у многоклеточных организмов; однако он все еще существует на одноклеточной стадии нескольких многоклеточных грибов и в нескольких типах клеток губок, включая амебоциты, пинакоциты и хоаноциты.

    Рисунок \(\PageIndex{1}\): Сократительная вакуоль эвглены: Строение эвглены: 1 – жгутик; 2 – глазное пятно/пигментное пятно/стигма; 3 – Фоторецептор; 4 – короткий второй жгутик; 5 – Резервуар; 6 – базальное тело; 7 – сократительная вакуоль; 8 – гранула парамилона; 9 – хлоропласты; 10 – ядро; 11 – ядрышко; 12 – Pellicle

    Фазы CV сбора воды (расширение) и выброса воды (сокращение) носят периодический характер. Один цикл занимает несколько секунд, в зависимости от вида и осмолярности окружающей среды. Стадия, на которой вода поступает в сердечный сосуд, называется диастолой. Сокращение сердечного сосуда и выброс воды из клетки называется систолой. Вода всегда поступает извне клетки в цитоплазму; и только потом из цитоплазмы в ЦВ. Виды, обладающие CV, всегда используют его, даже в очень гипертонической (с высокой концентрацией растворенных веществ) среде, поскольку клетка имеет тенденцию приспосабливать свою цитоплазму, чтобы стать еще более гиперосмотической (гипертонической), чем окружающая среда. Количество воды, вытесняемой из клетки, и скорость сокращения связаны с осмолярностью окружающей среды. В гиперосмотической среде будет выделено меньше воды, а цикл сокращения будет длиннее.

    Количество CV на ячейку варьируется в зависимости от вида. У амебы есть один; Dictyostelium discoideum , Paramecium aurelia, и Chlamydomonas reinhardtii имеют два; и гигантские амебы, такие как Chaos carolinensis , имеют много. У некоторых одноклеточных эукариотических организмов (например, амебы) клеточные отходы, такие как аммиак и избыток воды, выделяются экзоцитозом, когда сократительные вакуоли сливаются с клеточной мембраной, выбрасывая отходы в окружающую среду. В Paramecium , который, предположительно, имеет наиболее сложный и высокоразвитый ЦВ, вакуоль окружена несколькими каналами, поглощающими воду путем осмоса из цитоплазмы. После заполнения каналов водой она закачивается в вакуоль. Когда вакуоль заполнена, она вытесняет воду через поры в цитоплазме, которые могут открываться и закрываться.

    Ключевые моменты

    • Сократительные вакуоли защищают клетку от поглощения слишком большого количества воды и потенциального взрыва при выделении лишней воды.
    • Отходы, такие как аммиак, растворимы в воде; они выводятся из клетки вместе с избытком воды сократительными вакуолями.
    • Сократительные вакуоли функционируют в периодическом цикле, расширяясь при сборе воды и сжимаясь при ее высвобождении.

    Ключевые термины

    • сократительная вакуоль : вакуоль, удаляющая отходы или избыток воды
    • осморегуляция : гомеостатическая регуляция осмотического давления в организме для поддержания постоянного содержания воды
    • осмолярность : Осмотическая концентрация раствора, обычно выражаемая в осмолях растворенного вещества на литр раствора.
    • гипертонический : имеющий более высокое осмотическое давление, чем другой
    1. Наверх
      • Была ли эта статья полезной?
      1. Тип изделия
        Раздел или Страница
        Автор
        Безграничный
        Количество столбцов печати
        Два
        Печать CSS
        Плотный
        Лицензия
        CC BY-SA
        Версия лицензии
        4,0
        Показать оглавление
        нет
      2. Теги
        1. сократительная вакуоль

      22.

      3. Системы выделения – концепции биологии – 1-е канадское издание

      Глава 22. Осмотическая регуляция и экскреция

      Цели обучения

      К концу этого раздела вы сможете:

      • Объясните, как вакуоли, присутствующие в микроорганизмах, работают для выделения отходов
      • Опишите, каким образом пламенные клетки и нефридии у червей выполняют выделительные функции и поддерживают осмотический баланс
      • Объясните, как насекомые используют мальпигиевы канальцы для выделения отходов жизнедеятельности и поддержания осмотического баланса

      Микроорганизмы и беспозвоночные животные используют более примитивные и простые механизмы для избавления от отходов своего метаболизма, чем почечная и мочевая системы млекопитающих. До появления сложных почек у организмов развились три выделительные системы: вакуоли, пламенные клетки и мальпигиевы канальцы.

      Сократительные вакуоли в микроорганизмах

      Наиболее фундаментальной особенностью жизни является наличие клетки. Другими словами, клетка — простейшая функциональная единица жизни. Бактерии — это одноклеточные прокариотические организмы, в которых происходят одни из наименее сложных жизненных процессов; однако прокариоты, такие как бактерии, не содержат связанных с мембраной вакуолей. Клетки микроорганизмов, таких как бактерии, простейшие и грибы, связаны клеточными мембранами и используют их для взаимодействия с окружающей средой. Некоторые клетки, в том числе некоторые лейкоциты человека, способны поглощать пищу путем эндоцитоза — образования везикул путем инволюции клеточной мембраны внутри клеток. Эти же везикулы способны взаимодействовать и обмениваться метаболитами с внутриклеточной средой. У некоторых одноклеточных эукариотических организмов, таких как амебы, показанные на рис. 22.9.клеточные отходы и избыток воды выводятся путем экзоцитоза, когда сократительные вакуоли сливаются с клеточной мембраной и выбрасывают отходы в окружающую среду. Сократительные вакуоли (CV) не следует путать с вакуолями, которые хранят пищу или воду.

      Рисунок 22.9. Некоторые одноклеточные организмы, например амебы, заглатывают пищу путем эндоцитоза. Пищевой пузырь сливается с лизосомой, которая переваривает пищу. Отходы выводятся путем экзоцитоза.

      Пламенные клетки планарии и нефридии червей

      По мере того, как в ходе эволюции многоклеточные системы имели системы органов, которые разделяли метаболические потребности организма, отдельные органы развивались для выполнения выделительной функции. Планарии — плоские черви, обитающие в пресной воде. Их выделительная система состоит из двух канальцев, соединенных с сильно разветвленной системой протоков. Клетки в канальцах называются пламенными клетками (или протонефридиями ), потому что они имеют скопление ресничек, которое выглядит под микроскопом как мерцающее пламя, как показано на рис. 22.109.0038 и . Реснички продвигают отходы вниз по канальцам и из тела через экскреторные поры, которые открываются на поверхности тела; реснички также вытягивают воду из интерстициальной жидкости, обеспечивая фильтрацию. Любые ценные метаболиты извлекаются путем реабсорбции. Пламенные клетки встречаются у плоских червей, включая паразитических ленточных червей и свободноживущих планарий. Они также поддерживают осмотический баланс организма.

      Рисунок 22.10. В выделительной системе планарии (а) реснички пламенных клеток продвигают отходы по канальцу, образованному трубчатой ​​клеткой. Трубочки соединены в разветвленные структуры, которые ведут к порам, расположенным по всем сторонам тела. Через эти поры выделяется фильтрат. У (b) кольчатых червей, таких как дождевые черви, нефридии фильтруют жидкость из целома или полости тела. Взмахивая ресничками в устье нефридия, вода из целома вытягивается в трубочку. Когда фильтрат проходит по канальцам, питательные вещества и другие растворенные вещества реабсорбируются капиллярами. Отфильтрованная жидкость, содержащая азотистые и другие отходы, накапливается в мочевом пузыре, а затем выделяется через пору на боку тела.

      Дождевые черви (кольчатые черви) имеют несколько более развитые экскреторные структуры, называемые nefridia , проиллюстрированные на рис. 22.10 b . На каждом сегменте дождевого червя имеется пара нефридиев. Они похожи на пламенные клетки тем, что имеют трубочку с ресничками. Выделение происходит через пору, называемую нефридиопорой . Они более развиты, чем пламенные клетки, в том смысле, что у них есть система канальцевой реабсорбции капиллярной сетью перед экскрецией.

      Мальпигиевы трубочки насекомых

      Мальпигиевы трубочки выстилают кишечник некоторых видов членистоногих, таких как пчела, показанная на рис. 22.11. Обычно они располагаются парами, а количество трубочек зависит от вида насекомого. Мальпигиевы канальцы извиты, что увеличивает площадь их поверхности, и они выстланы микроворсинками для реабсорбции и поддержания осмотического баланса. Мальпигиевы канальцы работают совместно со специализированными железами в стенке прямой кишки. Жидкости организма не фильтруются, как в случае с нефридиями; моча вырабатывается с помощью механизмов канальцевой секреции клетками, выстилающими мальпигиевы канальцы, которые омываются гемолимфой (смесь крови и интерстициальной жидкости, обнаруженная у насекомых и других членистоногих, а также у большинства моллюсков). Метаболические отходы, такие как мочевая кислота, свободно диффундируют в канальцы. Имеются обменные насосы, выстилающие канальцы, которые активно транспортируют Н9.ионы 0214 + внутрь клетки и ионы K + или Na + наружу; вода пассивно следует за ней, образуя мочу. Секреция ионов изменяет осмотическое давление, которое втягивает воду, электролиты и азотистые отходы (мочевую кислоту) в канальцы. Вода и электролиты реабсорбируются, когда эти организмы сталкиваются с маловодной средой, а мочевая кислота выделяется в виде густой пасты или порошка. Отказ от растворения отходов в воде помогает этим организмам экономить воду; это особенно важно для жизни в засушливых условиях.

      Рисунок 22.11. Мальпигиевы канальцы насекомых и других наземных членистоногих удаляют из гемолимфы азотистые отходы и другие растворенные вещества. Ионы Na+ и/или K+ активно транспортируются в просвет канальцев. Затем вода поступает в канальцы посредством осмоса, образуя мочу. Моча проходит через кишечник и попадает в прямую кишку. Там питательные вещества диффундируют обратно в гемолимфу. Ионы Na+ и/или K+ перекачиваются в гемолимфу, а затем вода. Затем концентрированные отходы выводятся из организма.

      Концепция в действии


      Посетите этот сайт, чтобы увидеть препарированного таракана, включая крупный план его мальпигиевых канальцев.

      Краткий обзор

      Многие системы, предназначенные для выделения отходов, эволюционировали проще, чем почки и мочевыделительная система позвоночных животных. Простейшей системой являются сократительные вакуоли, присутствующие в микроорганизмах. Пламенные клетки и нефридии у червей выполняют выделительные функции и поддерживают осмотический баланс. Некоторые насекомые развили мальпигиевы канальцы для выделения отходов и поддержания осмотического баланса.

      Упражнения

      1. Активный транспорт K + в мальпигиевых канальцах обеспечивает:
        1. вода следует за K + для образования мочи
        2. поддерживается осмотический баланс между выделениями и жидкостями организма
        3. как а, так и б
        4. ни a, ни b
      2. Сократительные вакуоли у микроорганизмов:
        1. выполняют исключительно выделительную функцию
        2. может выполнять множество функций, одной из которых является выведение метаболических отходов
        3. происходят из клеточной мембраны
        4. как b, так и c
      3. Пламенные клетки — это примитивные органы выделения, обнаруженные у ________.
        1. членистоногие
        2. кольчатые черви
        3. млекопитающие
        4. плоские черви
      4. Почему могли развиться специализированные органы для выделения отходов?
      5. Объясните наличие двух разных выделительных систем, кроме почек.

      Ответы

      1. С
      2. Д
      3. Д
      4. Удаление отходов, которые в противном случае могли бы быть токсичными для организма, чрезвычайно важно для выживания. Наличие органов, специализирующихся на этом процессе и функционирующих отдельно от других органов, обеспечивает определенную безопасность для организма.
      5. (1) Микроорганизмы поглощают пищу путем эндоцитоза — образования вакуолей путем инволюции клеточной мембраны внутри клеток. Эти же вакуоли взаимодействуют и обмениваются метаболитами с внутриклеточной средой. Клеточные отходы выводятся путем экзоцитоза, когда вакуоли сливаются с клеточной мембраной и выделяют отходы в окружающую среду. (2) Выделительная система плоских червей состоит из двух канальцев. Клетки в канальцах называются клетками пламени; у них есть группа ресничек, которые продвигают отходы вниз по канальцам и из тела. (3) Кольчатые черви имеют нефридии с трубочкой с ресничками. Выделение происходит через пору, называемую нефридиопором. Аннелиды имеют систему канальцевой реабсорбции капиллярной сетью перед экскрецией. (4) Мальпигиевы трубочки встречаются у некоторых видов членистоногих. Обычно они располагаются парами, а количество трубочек варьируется в зависимости от вида насекомого. Мальпигиевы канальцы извиты, что увеличивает площадь их поверхности, и выстланы микроворсинками для реабсорбции и поддержания осмотического баланса. Метаболические отходы, такие как мочевая кислота, свободно диффундируют в канальцы. Помпы ионов калия выстилают канальцы, которые активно транспортируют K9.0214 + ионов, а затем вода образует мочу. Вода и электролиты реабсорбируются, когда эти организмы сталкиваются с маловодной средой, а мочевая кислота выделяется в виде густой пасты или порошка.