Общая характеристика протистов

Протисты — это одноклеточные или (реже) колониальные ядерные организмы (эукариоты) с клеточным уровнем организации (примеры: эвглена зеленая, хламидомонада, амеба обыкновенная, инфузория туфелька, вольвокс; см. рис. 6.5-6.8).

Протисты отличаются высокой способностью адаптироваться к разнообразным внешним условиям, неприхотливостью и высокой физиологической пластичностью.

Известно около 30 000 видов протистов, среди которых имеются паразитические (малярийный плазмодий, трипаносома, дизентерийная амеба, балантидий, лямблия и др.).

Распространение — по всему земному шару: в пресных и соленых водоемах, на поверхности и в толще почвы, на скалах, в снегу и в горячих источниках, на различных строениях и т.д.

Строение протистов

Форма тела: постоянная (шаровидная, удлиненная или грушевидная) и покрыта плотной оболочкой — пелликулой, или непостоянная (как у амебы) и покрыта цитоплазматической мембраной. Некоторые обитатели океана (фораминифоры, лучевики) имеют известковую раковину.

protistyi

Строение клетки простое, малодифференцированное. В клетках имеются одно или два ядра, органеллы общего назначения (рибосомы, митохондрии, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи), органеллы специального назначения (органеллы движения — ложноножки, жгутики, реснички, органеллы защиты — трихоцисты, сократительная и пищеварительная вакуоли, у некоторых протистов — клеточный рот, клеточная глотка, хроматофоры, стигма и др.). У колониальных форм протистов нередко существуют специализированные клетки, выполняющие различные функции.

Цитоплазма у большинства протистов неоднородна и делится на гомогенную эктоплазму (наружный слой) и зернистую эндоплазму (внутренний слой).

Микронуклеус — малое ядро в клетках инфузорий, участвующее в конъюгации.

Макронуклеус — большое ядро у инфузорий, обеспечивающее регуляцию обмена веществ.

Сократительная вакуоль — органелла пресноводных протис-тов, участвующая в удалении избытка воды из клетки.

Стигма — светочувствительный глазок у некоторых протистов (хламидомонады, эвглены).

Трихоцисты — цитоплазматические органеллы некоторых протистов, «выстреливаемые» при механическом или химическом раздражении; выполняют защитную функцию.

Таксис — двигательная реакция организма на раздражение.

❖ Классификация таксисов:

■ в зависимости от источника раздражения: фототаксисы (реакция на свет), хемотаксисы (реакция на химические вещества), гидротаксисы (реакция на влагу), термотаксисы (реакция на температуру) и др.;

■ в зависимости от направления движения после раздражения: положительные и отрицательные.

Питание и дыхание протистов

❖ Типы питания протистов:

гетеротрофный — у большинства протистов (примеры: амеба обыкновенная, инфузория туфелька, фитофтора); у таких протистов органические вещества служат одновременно и источником энергии;

автотрофный — у некоторых протистов (примеры: хлорелла, плеврококк, вольвокс);

миксотрофный (автогетеротрофный, или смешанный) — у некоторых протистов (примеры: эвглена зеленая, хламидомонада).

Способ питания протистов — голозойный (описано в статье по ссылке).

❖ Способы поступления питательных веществ в организм:
■ фагоцитоз и пиноцитоз через клеточный рот с последующим образованием пищеварительных вакуолей;
■ осмос (пример: споровики);
■ всасывание (пример: фитофтора), диффузия, облегченная диффузия, активный перенос.
Жидкие продукты диссимиляции выделяются через сократительную вакуоль и поверхность тела. Сократительная вакуоль также участвует в осморегуляции и дыхании.

Дыхание протистов: протисты дышат кислородом, растворенным в воде. Дыхание осуществляется всей поверхностью тела.

Размножение протистов

Размножение протистов осуществляется бесполым или половым путем.

Формы бесполого размножения протистов (подробнее):
■ деление клетки надвое (примеры: амеба, эвглена зеленая);
■ шизогония;
■ почкование;
■ спорогония(пример: споровики);
■ распад колонии на отдельные фрагменты.

❖ Формы полового процесса у протистов:
■ конъюгация, при которой происходит обмен ядрами между клетками (характерна для некоторых инфузорий);
■ копуляция (характерна для паразитических протистов), при которой клетки протистов преобразуются в макро- и микрогаметы и происходит их слияние. Образовавшаяся зигота делится путем спорогонии (т.е. в этом случае происходит чередование полового процесса и бесполого размножения).

Значение протистов

❖ Положительное значение:
■ они участвуют в круговороте веществ и являются конечным звеном всех цепей питания;
■ являются продуцентами огромного количества органических веществ в водоемах;
■ поглощая из воды углекислый газ, протесты насыщают ее кислородом;
■ многие протесты — активные санитары загрязненных водоемов, хозяйственных и бытовых стоков городской канализации;
■ принимали участие в образовании горных и меловых пород, известняков, рифов, особых разновидностей угля, ряда горючих сланцев;
■ хлореллу, которая способна ассимилировать от 10 до 18% световой энергии, можно использовать для регенерации воздуха в замкнутых биологических системах жизнеобеспечения человека при длительных космических полетах;
■ протесты, способные накапливать радионуклиды (хлорелла, сценедесмус и др.), используются для дополнительной очистки слабоактивных сточных вод атомных электростанций.

❖ Отрицательное значение: отдельные виды протистов являются паразитами растений, животных и человека, вызывая их заболевания. Примеры:
дизентерийная амеба, проникая под слизистую оболочку толстого отдела кишечника человека, разрушает ее с образованием язв;
малярийный плазмодий является возбудителем малярии -тяжелого заболевания человека, сопровождающегося приступами лихорадки с повышением температуры до 40 °С и выше, головной болью, ознобом;
фитофтора — опасный паразит картофеля и томатов, вызывает у них болезнь под названием фитофтороз

harakteristiki-vseh-vidov-pratistov

Метки: протисты

Источник: esculappro.ru

Сходство в строении клеток эукариот. На Земле существует множество видов эукариотических организмов, объединяемых в четыре царства: Растения, Животные, Грибы и Протисты. Несмотря на значительные различия в строении и образе жизни представителей разных царств (и даже одного царства), для всех эукариот характерен ряд общих признаков, касающихся строения и функционирования их клеток:

•  единый план строения клетки;

•  наличие ядра, цитоплазмы с разнообразными мембранными и немембранными органоидами, цитоскелета;

•  сходство протекания процессов обмена веществ и энергии в клетке;

•  сходные процессы деления клеток.

Различия в строении клеток эукариот. Сравнивая строение клеток организмов разных царств, помимо сходства, можно выделить существенные различия (см. рис. 29).

Клетки растений имеют жесткую клеточную стенку (оболочку). Оболочка придает клеткам механическую прочность, поддерживает их форму и размеры, защищает от повреждений и высыхания, а также препятствует разрыву клеток при поступлении в них большого количества воды.

Основу оболочки составляет жесткий каркас из параллельно расположенных волокон, погруженный в мягкий, пластичный матрикс. Волокнистым компонентом клеточных оболочек растений является целлюлоза, линейные цепочки которой объединяются в пучки и волокна (фибриллы) благодаря возникновению межмолекулярных водородных связей (рис. 53). Фибриллы параллельными рядами располагаются в матриксе. В состав матрикса входят различные полисахариды.

IB оболочке молодых клеток содержание волокнистых элементов невысокое (не более 30 % сухой массы). Такая оболочка называется первичной. Оболочки молодых клеток способны к растяжению, благодаря чему возможен рост клетки. После прекращения роста на первичную оболочку изнутри откладываются новые слои — так формируется прочная вторичная оболочка. 

Запасной углевод протистов

Содержание волокнистых веществ в ней значительно больше.

Вторичные оболочки клеток растений способны пропитываться лигнином и одревесневать, что придает им особую прочность. В оболочках некоторых растительных клеток откладывается другое вещество — суберин. Этот процесс называется опробковением. Суберинизированные оболочки становятся непроницаемыми для воды, поэтому содержимое клеток отмирает, и они заполняются воздухом. На поверхности клеточных оболочек могут откладываться кутин и воски. Эти вещества также придают клеткам водонепроницаемость. Поэтому яблоки, закладываемые на хранение, нельзя мыть и вытирать во избежание повреждения воскового слоя.

Растения — автотрофные организмы. Клетки листьев и молодых стеблей растений содержат хлоропласты, в которых происходит фотосинтез. В мембранах хлоропластов находятся светопоглощающие пигменты — хлорофиллы и каротиноиды. В клетках растений могут присутствовать и другие пластиды — хромопласты и лейкопласты.

Для растительных клеток характерны крупные вакуоли, являющиеся резервуаром воды и хранилищем разнообразных веществ. В клетках большинства растений отсутствуют центриоли. Запасным углеводом растений является крахмал, который откладывается в виде крахмальных зерен.

Клетки животных покрыты только цитоплазматической мембраной. Надмем-бранный комплекс представлен гликокаликсом. Животные — гетеротрофы, источником углерода для синтеза органических веществ у них являются вещества, поступающие с пищей. Питательные вещества служат для животных также источником энергии. В клетках животных отсутствуют пластиды, нет крупных вакуолей, но есть центриоли. Запасным углеводом является гликоген, который откладывается в цитоплазме клеток.

У клеток грибов, как и у растений, есть жесткая клеточная стенка. У большинства грибов ее основу составляют фибриллы хитина. Хитин не переваривается большинством организмов из-за отсутствия фермента хитиназы, поэтому оболочка (клеточная стенка) надежно защищает внутреннее содержимое клеток грибов от повреждения другими организмами. Тело гриба (грибница) представляет собой совокупность тонких трубчатых нитей — гиф, образованных одним рядом клеток. У некоторых грибов перегородки в гифах отсутствуют, и грибница представляет собой одну гигантскую многоядерную клетку. В клетках грибов имеются крупные вакуоли, заполненные клеточным соком.

Грибы, как и животные, — гетеротрофы, питаются готовыми органическими веществами, пластид в их клетках нет. Запасным углеводом в клетках грибов (как и животных) является гликоген.

Протисты — неоднородная группа организмов. Среди них есть одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы. Некоторые одноклеточные и колониальные протисты способны передвигаться с помощью ресничек (инфузории), жгутиков (хламидомонада, эвглена зеленая, вольвокс) или ложноножек (амебы). По типу питания протисты могут быть автотрофными, автогетеро -трофными и гетеротрофными.

Автотрофные и автогетеротрофные протисты называются водорослями. В их клетках содержатся хлоропласты (от одного до нескольких десятков), осуществляющие на свету процесс фотосинтеза. Хлоропласты водорослей могут иметь разнообразную форму: чашевидную (у хлореллы), спиральную (у спирогиры) и т. д. Многие водоросли имеют клеточную стенку. В клетках автотрофных протистов содержатся вакуоли с клеточным соком. Некоторые одноклеточные водоросли имеют светочувствительный глазок и сократительные вакуоли.

В отличие от автотрофных автогетеротрофные протисты (эвглена зеленая, хламидомонада) могут не только осуществлять фотосинтез, но и поглощать всей поверхностью тела растворенные в воде органические вещества.

Гетеротрофные протисты (амебы, инфузории и др.) не способны к фотосинтезу, поэтому потребляют готовые органические вещества и переваривают их в пищеварительных вакуолях. В клетках гетеротрофных протистов отсутствуют пластиды и светочувствительный глазок. Не имеют они и клеточной стенки.

Источник: botana.biz

Строение и жизненные циклы[править | править код]

Как правило, протисты обладают микроскопическими размерами и обитают в воде, влажной почве либо внутренних жидкостях других организмов. Форма клеток весьма разнообразна — от неопределённой (как у амёбы) до удлинённой, обтекаемой, веретеновидной (трипаносома), некоторые имеют наружную раковину (фораминиферы), а живущие в толще воды — причудливые выросты.

Тело большинства простейших состоит из одной клетки, содержащей одно или несколько ядер. У одних тело одето лишь тончайшей мембраной, у других помимо клеточной мембраны развит ряд структур, образующих вместе с мембраной более или менее толстую оболочку, обычно эластичную — пелликулу. Цитоплазма может быть условно разделена на наружную (эктоплазму, плазмагель) и внутреннюю (эндоплазму, плазмозоль), различимые под микроскопом.

Протисты способны передвигаться с помощью ложноножек, жгутиков или ресничек, реагируют на различные раздражения (фототаксис, хемотаксис, термотаксис и др.). Питаются протисты мельчайшими животными, растительными организмами и гниющими органическими веществами, паразитические формы обитают на поверхности тела, в полостях тела или тканях организмов своих хозяев. Пути поступления пищи в организм клетки также различны: пиноцитоз, фагоцитоз, осмотический путь, активный перенос веществ через мембрану. Поступившую пищу они переваривают в пищеварительных вакуолях, заполненных пищеварительными ферментами. Некоторые из них, имеющие фотосинтезирующих внутриклеточных симбионтов — хлорелл или хлоропласты (например, эвглены) способны синтезировать органическое вещество из неорганических веществ с помощью фотосинтеза.

Газообмен у протистов осуществляется всей поверхностью тела осмотическим путём; выделение продуктов обмена веществ и избытка воды происходит через поверхность тела, а также с помощью специальных периодически образующихся сократительных (или пульсирующих) вакуолей. Вакуолей бывает одна или несколько.

Размножение происходит бесполым и половым путём в зависимости от условий существования. При бесполом размножении сначала ядро делится на две или несколько частей, а затем делится цитоплазма на две (равные или неравные) или много частей (соответственно числу вновь образовавшихся ядер). В результате из одного организма образуется два (одинаковых или неравных по величине) или несколько новых организмов. При половом размножении две равные или различные по величине и строению (мужская и женская) особи сливаются друг с другом, образуя зиготу, которая затем начинает размножаться бесполым путём. Иногда между двумя особями происходит обмен частью ядер при соприкосновении особей. Это называется половым процессом, так как образования зиготы не наблюдается (в отличие от полового размножения).

При неблагоприятных условиях протисты способны образовывать цисты: их тело округляется и покрывается толстой оболочкой. В таком состоянии они могут находиться долгое время. При благоприятных условиях протисты покидают оболочку и переходят к подвижному образу жизни. Также циста способствует распространению протистов при помощи ветра, птиц и других внешних факторов.

Классификация[править | править код]

Протистов традиционно делили на группы по схожести с вышестоящими царствами.

Животноподобные протисты в большинстве своём одноклеточные, подвижные, питающиеся при помощи фагоцитоза (хотя есть и исключения). Обычно они имеют размеры всего 0,01—0,5 мм, как правило слишком малы для наблюдений без микроскопа. Они повсеместно распространены в водяных средах и почвах, обычно переживают сухие периоды в форме цист или спор. Именно к этому типу относятся некоторые общеизвестные паразиты. Протисты делятся на группы по способам перемещения:

  • Саркомастигофоры способны к передвижению с помощью жгутиков или псевдоподий (ложноножек), иногда оба способа используются совместно. Условно разделяют на две подгруппы — Жгутиковые и Саркодовые. К жгутиковым традиционно относили и многих фотосинтезирующих протистов (эвглену, хламидомонаду и др.), которых ботаники уже тогда относили к разным отделам водорослей.
  • Инфузории (Ciliophora) — с большим количеством ресничек, например, инфузория Paramecium.
  • Споровики (Sporozoa) — неподвижные или двигающиеся за счёт особого «скользящего» движения паразиты, имеющие особый аппарат проникновения в клетку — например, малярийный плазмодий (Plasmodium); многие способны к образованию спор.

«Растениевидные» протисты могут питаться за счёт фотосинтеза. Сюда входят многие одноклеточные, такие как эвглена, которые приобрели хлоропласты путём эндосимбиоза, Paramecium bursaria, внутри клеток которой находятся симбиотические зоохлореллы, и многие другие. К протистам также традиционно относят многоклеточные зелёные, красные и бурые водоросли[2].

Существуют также грибоподобные протисты: шламовые плесени, спорообразующие амёбы — миксомицеты, проводящие часть жизненного цикла собранными в многоклеточные плодовые тела, а также оомицеты и лабиринтулы. Последние два типа сближают с бурыми, золотистыми и диатомовыми водорослями, формирующими группу, называемую гетероконты (Heterokonta). Их можно рассматривать как отдельное царство Chromista, в таком случае оставшиеся протисты сформируют парафилетическое царство — простейшие (Protozoa).

Классификация протистов переживает период постоянных бурных изменений. За исключением ресничных и водяных грибков, традиционные группы полифилетичны и часто пересекаются. Новые критерии классификации, в том числе основанные на данных биохимии и генетики, позволяют выделить монофилетичные группы. Тем не менее, понимание эволюционных взаимоотношений между протистами начало проясняться только в последнее время, и положение многих групп по-прежнему неоднозначно.

История появления таксона[править | править код]

Понятие «Протисты» впервые применено Геккелем в 1866 году для обозначения большой группы организмов («третьего царства»), которые не относились ни к животным, ни к растениям. В третье царство попали прокариоты, простейшие, водоросли, низшие грибы и некоторые низшие многоклеточные.

Идея установления особого царства протистов принадлежит Ричарду Оуэну. Это новое царство было установлено Геккелем в силу того соображения, что деление органической природы на два царства — животных и растений — представлялось ему искусственным и нелогичным, так как представители, занимающие низшие ступени этих обоих царств, соединены между собой непрерывными звеньями переходных организмов. По мере изучения морфологической организации и физиологических отправлений низших растений и животных, становилось всё труднее провести границу между обоими царствами природы. Результатом этого явилось то обстоятельство, что некоторые формы причислялись зоологами к животным, а ботаниками — к растениям, другими совершенно не занимались, а третьи, наконец, являлись совершенно загадочными, так как часть своей жизни проводили как типичные животные, а другую часть — как настоящие растения.

Установив царство протистов, Геккель предполагал, что они, равно как и различные типы животных и растений, возникли самостоятельно и отдельно друг от друга из низших форм — так называемых монер или «организмов без органов». Далее, он допускал, что среди протистов можно различать формы с преобладающими растительными или животными свойствами, являющиеся родоначальниками соответствующих царств, а также и так называемых нейтральных протистов со смешанными (растительными и животными) характерами. Искусственность этой новооснованной группы на тот момент представлялась очевидной, так как в её основу был положен не морфологический (одноклетность) и вытекающий из него генеалогический характер, а лишь простота организаций и неопределенность физиологии. Так, например, в эту группу не вошли Protococcoidea, то есть низшие одноклеточные растения (водоросли), в то время, как к ней были причислены более сложные многоклеточные — грибы (Fungi).

Вначале царство протистов встретило много приверженцев, ничего, однако, не сделавших для упрочения и дальнейшего развития этого учения, но затем постепенно с разных сторон стали представлять веские возражения против него, так что к началу XX века большинство учёных не признавало этого третьего промежуточного царства. Установление царства протистов увеличило затруднение биологов, так как не позволяло строго разграничить животных от растений с одной стороны и протистов — с другой. Тем не менее высказанные Геккелем теоретические соображения заинтересовали многих ученых, заставив их заниматься этими существами. Изменив несколько раз объём и состав царства протистов, Геккель в 1878 году предложил его очерк в окончательном виде. Он подразделил царство протистов на 14 групп или классов, при перечислении которых мы коснёмся подробнее тех, которые представляют особый научный интерес, а также будет указано, куда их относят в настоящее время:[3]

  1. Monera или монеры, «организмы без органов», состоящие лишь из протоплазмы без ядра и снабженные разнообразными органами передвижения, то есть псевдоподиями и жгутиками. К ним относились: протоамёба (отличающаяся от обыкновенной амёбы лишь отсутствием ядра), протомикса, вампирелла, батибий и другие, а также все бактерии. Эти безъядерные формы Геккель считал родоначальниками всего органического мира, то есть всех трёх царств, находя подтверждение в том мнимом факте, что будто бы всякий организм при своём развитии, то есть в стадии яйцеклетки, проделывает такую филогенетическую стадию, выражающуюся в исчезновении ядра и таким образом возвращается со стадии цитулы или клетки к стадии монерулы или монера. Более точные исследования в дальнейшем показали, что ядро никогда и ни у кого не исчезает.
  2. Lobosa или лопастные одноклеточные, состоящие из экто- и энтоплазмы организмы с ядром, голые или покрытые оболочкой или раковиной, вошли все в настоящее время в надкласс корненожек, сохраняясь в царстве протистов.
  3. Gregarinae или грегарины, составляющие теперь группу типа споровиков, сохраняясь в царстве протистов.
  4. Flagellata или жгутиконосцы определены в настоящее время как жизненная форма протистов.
  5. Catallacta или посредники, одноклеточные организмы, образующие временные колонии, а затем, по распадении, живущие отдельно. Колонии — в виде свободно плавающих студенистых шаров, состоят из нескольких неделимых, соединенных тонкими отростками в центре шара, и снабженных на поверхности мерцательными ресничками. Отдельные неделимые двигаются наподобие биченосцев, затем вроде амёб (при помощи псевдоподий) и, наконец, принимая шаровидную форму, инцистируются и делением образуют новую колонию. Причисляемая сюда Synura — типичный представитель синуровых водорослей, в настоящее время отнесена к царству хромистов.
  6. Ciliata или ресничные. То же, что инфузории. Относимы к царству протистов.
  7. Acinetae или ацинеты. Инфузории, относимы к царству протистов.
  8. Labyrinthuleae или лабиринтуловые — комплексы неплотно соединённых, веретенообразных, снабжённых ядром клеток, передвигающиеся при помощи нитевидных псевдоподий. Размножаются делением на четыре в инцистированном состоянии. Причисляют к корненожкам.
  9. Bacillariae, бациллярии или диатомовые водоросли. Причисляются теперь к царству хромистов.
  10. Fungi или грибы были выделены в отдельное царство.
  11. Myxomycetes или миксомицеты, простейшие грибы, в настоящее время представляют особую группу протистов.
  12. Thalamophora или камерные — морские корненожки, снабжённые раковиной, вошли теперь в надкласс корненожек, сохраняясь в царстве протистов.
  13. Heliozoa или солнечники, образуют теперь большую полифилетическую группу, включающую 8 таксонов хищных и всеядных амебоидных протистов.
  14. Radiolaria, радиолярии или лучевики, относимы к царству протистов.

Позднее Геккель вернулся к аристотелевой системе двух царств, отнеся автотрофных протистов к растениям, а гетеротрофных — к животным.

Только в XX веке стало ясно, что протисты эволюционно гораздо ближе друг к другу, чем к животным и растениям, и царство протистов было возрождено в 1938 году Коуплендом[4], который, однако, включил в него и настоящие грибы. В современном понимании, как одно из 4 царств эукариот (наряду с растениями, животными и грибами), протисты были введены в систематику Уиттекером (Whittaker) в 1969 году. Подробным изучением протистов занимался Корлисс (Corliss), который включил в это царство простейших, водоросли и зооспоровые грибы.

Протисты представляют собой гетерогенную и сборную группу эукариот. Необходимость выделения протистов в единое царство живой природы обусловлено несколькими причинами:

  • Исследования протистов начиная с 1960-х годов выявило гораздо большее, чем ранее считалось, разнообразие этой группы организмов. Например, уже в 1960-х годах традиционное деление простейших на 4 группы (амёбы, жгутиконосцы, инфузории, споровики) считалось весьма условным. Солнечники и фораминиферы только с очень большой натяжкой можно отнести к амёбам, споровики чётко разделяются на три типа (Microsporidia, Myxrosporidia, Sporozoa), а жгутиконосцы настолько разнообразны, что с трудом поддаются какой-либо исчерпывающей классификации. Только классификация инфузорий претерпела с тех пор менее существенные изменения.
  • Была обнаружена таксономическая и филогенетическая близость между некоторыми простейшими и водорослями, например, между эвгленовыми и кинетопластидами, которые до 1980 года относили к разным классам. Ещё более парадоксальная ситуация сложилась с зелёными водорослями, ксантофитовыми и хризофитовыми, которые имеют как бесцветные формы (которых традиционно относили к простейшим, то есть животным), так и окрашенные (которых относили к водорослям, то есть растениям).
  • Идеи симбиогенеза изменили представления о возникновении различных групп протистов. Например, представление о том, что первые фотосинтезирующие эукариоты возникли как симбиоз простейших с цианобактериями, стирает существенные различия в путях эволюции простейших и водорослей.

По этим причинам простейшие, водоросли и зооспоровые грибы рассматриваются как обособленная группа организмов. Представляется, что протисты являются переходными в эволюционном плане эукариотическими организмами от прокариот к другим царствам эукариот (растениям, животным и грибам), поскольку последние три царства хорошо очерчены и разграничены между собой и не имеют чёткой границы только с царством протистов. Наиболее вероятно, что они возникли в результате пищевой специализации различных групп протистов и выделения гетеротрофов (животных), автотрофов (растений) и сапрофитов (грибов). Полностью иную классификацию предложил Т. Кавалье-Смит, основываясь на идеях внутриклеточной коэволюции[5].

Вероятно, классификация крупных таксонов протист будет ещё не раз претерпевать значительные изменения, особенно с учётом всё более широкого распространения методов молекулярной филогении. Накопление филогенетических данных идёт настолько стремительно, что любая предложенная в настоящее время система оказывается недолговечной[6].

Экологические функции[править | править код]

Протисты распространены повсеместно и входят в состав всех экосистем, но активны только в водной среде. Бо́льшая часть протистов — свободноживущие организмы, но встречаются симбионты и паразиты животных и растений[7].

Роль протистов в жизни природы и человека весьма значительна. В водоёмах они питаются бактериями и гниющими органическими остатками, очищая воду (санитарная роль), а также сами являются пищей для многих животных, играют большую роль в почвообразовательных процессах. Обитатели толщи воды океанов — фораминиферы (с известковыми раковинами), радиолярии (с кремниевым скелетом), кокколиты (из жгутиковых, имеющих известковый панцирь) — отмирая, образуют на дне мощные отложения известковых и кремниевых пород, входящих в состав земной коры. Мел, например, состоит на 90—98 % из панцирей кокколитофорид. Ископаемые протисты используются в стратиграфии осадочных пород при определении возраста отложений, что особенно важно при поиске полезных ископаемых. Наличие среди одноклеточных протистов колониальных форм со специализированными функциями клеток позволяет предположить происхождение многоклеточных организмов от одноклеточных.

Среди протистов есть паразиты растений, животных и человека. Так, малярийный плазмодий, поселяясь в эритроцитах человека, разрушает их, вызывая тяжёлую болезнь — малярию, а дизентерийная амёба, паразитируя в клетках стенок толстого кишечника человека, приводит к появлению кровавого поноса. Такое заболевание называется амёбной дизентерией. Известна также инфузория Balantidium coli — паразит тонкой кишки человека, вызывающий заболевание балантидиаз (инфузорная дизентерия). Симптомы аналогичны амёбной дизентерии. Реснитчатые инфузории вызывают ихтиофтириоз у аквариумных рыб. Распространены и многие другие паразиты, вызывающие тяжёлые патологии человека, животных и растений.

Общая характеристика протистов[править | править код]

Большинство протистов — мелкие организмы. Их средние размеры измеряются несколькими десятками микрометров. Самые мелкие протисты — внутриклеточные паразиты — достигают всего 2—4 мкм, а длина самых крупных видов, например некоторых грегарин, может достигать 1 миллиметра. Ископаемые раковинные корненожки, например нуммулиты, в диаметре достигали 5—6 см и более. Ксенофиофоры, доминирующие в глубоководном бентосе некоторых районов океана, могут достигать размеров более 10 см[8].

Форма тела протистов чрезвычайно разнообразна. Среди них имеются виды с непостоянной формой тела, как амёбы. Разнообразны типы симметрии у протистов. Широко распространены формы с радиальной симметрией: радиолярии, солнечники (Heliozoa). Это в основном плавающие планктонные протисты. Двусторонняя симметрия наблюдается у некоторых жгутиковых, фораминифер, радиолярий. Поступательно-вращательная симметрия характерна для фораминифер со спирально закрученной раковиной. У некоторых видов наблюдается метамерия — повторяемость структур по продольной оси.

Разнообразны жизненные формы протистов, или морфоадаптивные типы. Наиболее широко распространенными формами являются: амебоидные, которые ведут ползающий образ жизни на различных субстратах в воде или в жидкой среде в теле хозяина; раковинные — малоподвижные бентосные формы; активно плавающие жгутиконосцы и ресничные; парящие в составе планктона радиальные, или лучистые, формы; сидячие — стебельчатые; узкотелые или плоскотелые скважники субстратов — интерстициалы, а также округлые неподвижные, покоящиеся формы (цисты, споры).

Строение клетки протистов характеризуется всеми основными признаками клеточного строения эукариот. Ультраструктура строения протистов изучена биологами благодаря использованию электронно-микроскопической техники. Разрешающие способности современного электронного микроскопа позволяют получать увеличение в 200—300 тыс. раз. Клетка протистов типична для эукариотных организмов и состоит из цитоплазмы и одного или нескольких ядер. Цитоплазма ограничена снаружи трехслойной мембраной. Общая толщина мембраны около 7,5 нанометров. В цитоплазме протистов различают наружный, более прозрачный и плотный слой — эктоплазму и внутренний, зернистый слой — эндоплазму. В эндоплазме сосредоточены все основные органеллы клетки: ядро, митохондрии, рибосомы, лизосомы, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи и др. Кроме того, у протистов имеются особые органеллы: опорные, сократительные фибриллы, пищеварительные и сократительные вакуоли и др. Ядро покрыто двухслойной мембраной с порами. Внутри ядра находится кариоплазма, в которой распределены хроматин и ядрышки. Хроматин представляет собой деспирализованные хромосомы, состоящие из ДНК и белков типа гистонов. Ядрышки подобны рибосомам и состоят из РНК и белков. Ядра протистов разнообразны по составу, форме, размерам.

У протистов можно выделить особые функциональные комплексы органелл, которые соответствуют системам органов и тканей многоклеточных. Покровные и опорные органеллы. Часть видов одноклеточных не обладает покровными и опорными структурами. Клетка таких протистов ограничена лишь мягкой цитоплазматической мембраной. Такие виды не имеют постоянной формы тела (амёбы).

Уникальные органеллы протистов[править | править код]

Ряд групп протистов имеют уникальные морфологические особенности, не встречающиеся ни у каких других организмов. Такие уникальные признаки используются систематиками для установления границ таксонов[9]. Ниже перечислены некоторые из таких признаков.

Внеклеточная цитоплазматическая сеть, формирующаяся сильно разветвлённой системой псевдоподий, сливающейся с такими же системами других клеток.

Встречается только у лабиринтул.

Гаптонема — тонкий, обычно скрученный в спираль вырост. По своему строению существенно отличается от жгутика: содержит ленту из 6—8 микротрубочек, которые окружены каналом гладкого эндоплазматического ретикулума. Микротрубочки гаптонемы обычно являются продолжением микротрубочковых корешков жгутика.

Наличие гаптонемы коррелирует с рядом других признаков: присутствием шишковидных чешуек на жгутиках, наличием на поверхности клетки крупных кокколитов, синтезируемых в диктиосомах аппарата Гольджи и отсутствием опоясывающей ламеллы в хлоропластах.

Встречается у некоторых хризофитовых.

Гребенчатая тубулемма — покровы, образованные гребнями тубулеммы[Пр. 1], укреплёнными продольными лентами микротрубочек[10].

Признак коррелирует с трубчатым строением крист митохондрий и присутствием двойной спирали в переходной зоне жгутиков.

Встречается у протеромонад и опалин. У грегарин также имеются гребневидные выросты на поверхности клеток, но они не снабжены лентами микротрубочек и образованы не тубулеммой, а пелликулой.

Динокарион — особый тип строения ядра. Характерен низким содержанием гистонов, в результате чего нуклеосомы в ядре не формируются, а упаковка ДНК происходит в результате многократной спирализации. Хромосомы динокариона на протяжении всего клеточного цикла находятся в конденсированном состоянии[11].

Признак коррелирует с другими признаками динофитовых: присутствием теки, внеядерным плевромитозом, наличием различных симбионтов.

Встречается только у динофитовых.

Оболочка из двух мембран.

Встречается у апузомонад[12]. Временно двухмембранные оболочки образуют также микроспоридии при формировании стенки спор.

Постоянное веретено из микротрубочек сохраняется в ядре в интерфазе.

Встречается у гаплоспоридий[13][Пр. 2].

Эволюция[править | править код]

В эволюционном плане протисты являются группой эукариот, переходной от прокариотических организмов к эукариотам с многоклеточной организацией. Царства эукариот, Животные, Грибы и Растения, хорошо разграничиваются между собой, но четкой границы с протистами не имеют. Среди протистов происходило возникновение клеточных систем, которые впоследствии были использованы грибами, растениями и животными[14].

Предполагается, что все современные эукариоты, и протисты в том числе, имели единого предка, получившего митохондрии в результате симбиоза с аэробной протеобактерией[15]. Гипотеза о том, что это событие привело к вымиранию всех первично амитохондриальных предков, получала название «большого митохондриального взрыва».

Учёные[кто?] считают, что саркодовые и жгутиковые — самые древние протисты. Они произошли от древних жгутиковых около 1,5 млрд лет назад. Инфузории — более высокоорганизованные животные — появились позднее.

Существование жгутиковых, имеющих хлоропласты, свидетельствует о родстве и общности происхождения простейших и одноклеточных водорослей от древнейших жгутиковых.

См. также[править | править код]

  • Система органического мира

Источник: ru.wikipedia.org

§20. Особенности строения клеток эукариот
Решебник "Биология 10"

 


 


 

1. Как называются живые организмы, клетки которых содержат оформленное ядро?

Автотрофы, гетеротрофы, прокариоты, эукариоты.

Живые организмы, клетки которых содержат оформленное ядро, называются эукариотами.

 

2. В чём проявляется сходство клеток протистов, грибов, растений и животных?

● Клетки устроены по единому плану и состоят из трёх основных частей: поверхностного аппарата (включающего цитоплазматическую мембрану и надмембранный комплекс), цитоплазмы (в состав которой входят гиалоплазма, цитоскелет, включения, разнообразные мембранные и немембранные органоиды) и ядра.

● Сходным образом протекают процессы обмена веществ и энергии.

● Сходные способы деления клеток.

…и (или) другие существенные признаки.

 

3. Чем растительная клетка отличается от животной?

● Надмембранный комплекс растительной клетки представлен жёсткой клеточной стенкой. Надмембранным комплексом животной клетки является гликокаликс.

● В отличие от животных клеток, для клеток растений характерно наличие пластид (хлоропластов, лейкопластов, хромопластов) и крупных вакуолей.

● Для клеток животных характерно наличие центриолей, которые отсутствуют в клетках большинства растений.

● Резервный полисахарид, который откладывается в клетках растений – крахмал. В клетках животных откладывается другой полисахарид – гликоген.

…и (или) другие существенные признаки.

 

4. Какие общие черты и какие различия можно выделить, сравнивая клетки разных групп протистов?

По типу питания выделяют три группы протистов: автотрофные, автогетеротрофные и гетеротрофные. Автотрофные и автогетеротрофные протисты называются водорослями.

Сходство:

● Все протисты являются эукариотами, следовательно, для их клеток характерно наличие плазмалеммы, ядра и цитоплазмы, включающей гиалоплазму, цитоскелет, включения, разнообразные мембранные и немембранные органоиды.

● Генетический аппарат представлен линейными молекулами ДНК, связанными с особыми ядерными белками.

● Сходные процессы обмена веществ и способы деления клеток.

Различия:

● В клетках водорослей содержатся хлоропласты (от одного до нескольких десятков) и осуществляется фотосинтез. В клетках гетеротрофных протистов пластиды отсутствуют.

● В отличие от гетеротрофных протистов, многие водоросли имеют клеточную стенку и вакуоли с клеточным соком. В клетках гетеротрофных протистов, в отличие от водорослей, есть пищеварительные вакуоли.

● Некоторые одноклеточные водоросли имеют светочувствительный глазок, а в клетках гетеротрофных протистов его нет.

● В отличие от автотрофных протистов, автогетеротрофные могут не только осуществлять фотосинтез, но и поглощать всей поверхностью тела растворённые в воде органические вещества.

● Среди водорослей есть одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы. Гетеротрофные протисты в основном одноклеточные.

…и (или) другие существенные признаки.

 

5. Сравните клетки грибов, растений и животных по различным критериям. Укажите черты сходства и различия между ними.

Сходство:

● Эукариоты, их клетки покрыты плазмалеммой, содержат ядро и цитоплазму, в состав которой входят гиалоплазма, цитоскелет, включения, разнообразные мембранные и немембранные органоиды. Мембранными органоидами, наличие которых характерно для клеток всех трёх царств, являются: ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы и митохондрии, немембранными – рибосомы.

● Генетический аппарат представлен линейными молекулами ДНК, связанными с особыми ядерными белками.

● Сходные процессы обмена веществ и способы деления клеток.

● Являются многоклеточными (за исключением некоторых грибов).

Различия:

● Надмембранный комплекс клеток животных представлен гликокаликсом, а растений и грибов – клеточной стенкой, причём её основу у растений составляет целлюлоза, а у грибов – хитин.

● Тип питания растений – автотрофный (в клетках имеются хлоропласты и другие пластиды, осуществляется фотосинтез), грибов и животных – гетеротрофный (пластиды отсутствуют).

● Запасной углевод клеток грибов и животных – гликоген. В растительных клетках запасается крахмал.

● В отличие от грибов и растений, для клеток животных не характерно наличие вакуолей с клеточным соком.

● Клеточный центр имеется у большинства животных клеток, но отсутствует у большинства растений и грибов.

…и (или) другие существенные признаки.

 

6. По содержанию белков грибы практически не уступают мясу. Почему же считается, что пищевая ценность грибов гораздо ниже, чем мяса?

Клетки грибов защищены прочной клеточной стенкой, основу которой составляют фибриллы хитина. Хитин не переваривается в организме человека и большинства животных из-за отсутствия фермента хитиназы. Поэтому белки и другие питательные вещества, содержащиеся в неповреждённых клетках грибов (сохранивших целостность хитиновой оболочки), оказываются недоступными для усвоения.

 

7*. Учёные предполагают, что первые (самые древние) живые организмы на Земле представляли собой наследственный материал (ДНК, РНК), который был окружен вязким раствором белков и ограничен от внешней среды мембраной. Предложите гипотезы, каким образом в процессе эволюции могло возникнуть ядро и различные органоиды, характерные для современных эукариотических клеток.

Например, аутогенная гипотеза предполагает, что эукариотическая клетка возникла путём дифференциации исходной прокариотической клетки. Вначале образовалась наружная мембрана, потом из её впячиваний сформировались отдельные структуры, образовавшие ядерную оболочку и давшие начало органоидам.

Симбиотическая гипотеза (в настоящее время её чаще называют теорией симбиогенеза или теорией эндосимбиоза) предполагает, что эукариотическая клетка возникла вследствие нескольких последовательных симбиозов.

Вначале произошло объединение крупных амёбовидных прокариотических клеток с мелкими аэробными бактериями, которые превратились в митохондрии. Затем крупные амёбовидные клетки вступили в симбиоз со спирохетоподобными бактериями (бактериями с длинными, спирально закрученными клетками), из которых сформировались центриоли и жгутики. Постепенно происходило обособление ядра.

Ядерные клетки с простейшим набором органоидов могли стать предками гетеротрофных жгутиковых протистов, от которых произошли грибы и животные. Симбиоз ядерных клеток с цианобактериями, преобразовавшимися в хлоропласты, привёл к образованию одноклеточных водорослей. В дальнейшем от водорослей произошли растения.

* Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез. Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д. После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.

Дашков М.Л.

Сайт: dashkov.by

Вернуться к оглавлению

 


Источник: dashkov.by

Оглавление

Общие сведения о протистах

Систематика протистов

Среда обитания протистов

Происхождение протистов

 

1. Общие сведения о протистах

Различные представители царства протистов, водоросли, простейшие, слизевики и оомицеты.Рис. 1. Различные представители царства протистов, водоросли, простейшие, слизевики и оомицеты.Протисты (от др.-греч. πρώτιστος «самый первый, первейший»)  (рис.1) — гетерогенная группа эукариотических живых организмов в которую входят обширные группы одноклеточных (инфузории, амёбы, хламидомонады),  колониальных (слизевые плесени) и многоклеточных (бурые, красные и другие водоросли) организмов,  не относящихся ни к животным, ни к растениям, ни к грибам и выделяемых сегодня в отдельное одноименное царство — Протисты.

    Для организмов, отнесенных к данному царству, невозможно указать никаких  положительных общих характеристик. Единственными объеденяющими их способностями является отсутствие сложной структуры, а так же отсутствие высокоорганизованных тканей. Протисты  состоят из многих классов, отрядов, семейств  включающие в себя более 150 тыс.  видов живых организмов. [1]

2. Систематика протистов

       Впервые термин «протисты» был введён  в 1866 году Геккелем, куда он поместил  бактерии,   грибы, одноклеточные животные и водоросли. По мере изучения строения клетки   выяснилось, что бактерии и сине-зеленые водоросли не содержат в своих клетках ядра; в следствие чего, они образовали отдельное надцарство прокариотов. Кроме того, грибы, обладающие более сложной   организацией, чем остальные протисты, и отличающиеся своим сапрофитным способом   питания, были выделены в отдельное царство.

    Многие специалисты   и сейчас по-прежнему относят водоросли к низшим растениям, а гетеротрофных протистов   включают в подцарство одноклеточных царства животных. Мы будем придерживаться системы «пяти царств» Уиттекера, появившейся во второй половине XX   века. В ней протисты выделены в отдельное царство надцарства эукариот наряду с  животными, растениями и грибами.

    Если сравнивать   протистов с многоклеточными животными и растениями, то станет понятно, что   протисты гораздо примитивнее. Однако, если сравнить отдельную клетку   многоклеточного животного с клеткой простейшего, то картина получится как раз   обратная: одна-единственная клетка протист выполняет все необходимые функции,   связанные с движением, питанием, размножением, в то время как клетки высших   животных и растений, дифференцируясь, становятся проще, хотя и гораздо   эффективнее в своей специфической функции.

    Вопрос о   классификации простейших является одним из самых сложных вопросов в современной   систематике. Все способы разделения протистов на таксономические группы имеют   больше недостатков, чем достоинств. Одним из этих способов является   классификация по способу питания: в одно подцарство относят всех автотрофных   протистов (водоросли), в другое – всех гетеротрофных (бывших «одноклеточных   животных»), а в третье подобие представителей грибов — слизевые плесени. Протисты из первой группы имеют, как правило, хлорофилл в клетках и   жёсткую клеточную стенку из целлюлозы. Клетки гетеротрофов обычно окружены   только плазматической мембраной; иногда они «сооружают» вокруг себя оболочку из   соединений кальция и других веществ. Представители слизевых плесеней похожи на простейшие грибы — обычную плесень, но некоторые из них способны передвигаться соединяясь в один общий организм (слизевики), а у других (оомицетов) клеточные стенки  состоят как у растений из целлюлозы, а   не из хитина как у грибов. [2]

3. Среда обитания протистов

    Простейшие  обитают в самых различных условиях среды. Большинство их — водные организмы,  широко распространенные как в пресных, так и в морских водоемах. Многие виды  их живут в придонных слоях и входят в состав бентоса.     Небольшое число  видов протистов приспособилось к жизни в почве.  Интересно отметить, что даже в песках  пустыни Каракум живут простейшие. Дело в том, что под самым верхним слоем  песка здесь расположен влажный слой, пропитанный водой, приближающейся по  своему составу к морской воде.     Очень  многие простейшие, относящиеся к различным классам этого типа, ведут  паразитический образ жизни. Их среда обитания и источники пищи — другие живые  организмы. Свыше 4 тыс. видов простейших — паразиты. Хозяевами их являются самые  различные животные и растения. Многие паразитические простейшие живут в  организме человека, домашних и промысловых животных, нанося им большой вред.  Один из классов типа простейших — споровики — целиком состоит из паразитов, а так же большенство из представителей оомицетов.[3]

4. Происхождение протистов

   Первые представители протистов появились на Земле в архее предположительно около 3 млрд. лет назад ими являлись зеленые и красные водоросли.[4]


А.С.Антоненко

Источник: wwlife.ru