Общая характеристика простейших как одноклеточных организмов. Одноклеточные. Какими бывают одноклеточные

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

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

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

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

Цитаплазма

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

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

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

Ядро

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

Особенности жизнедеятельности простейших

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Классификация простейших

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

Простейшие появились около 1,5 млрд. лет назад.

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

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

Какие же отличительные особенности присущи одноклеточным?

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

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

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

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

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

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

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

9. Безусловно, у простейших имеются митохондрии .

Значение одноклеточных животных

1. Простейшие употребляются в пищу более крупным беспозвоночными.

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

Определение 1

Одноклеточные (простейшие) - организмы, в которых все функции живого выполняет одна клетка.

Кроме прокариот, к ним относятся одноклеточные эукариоты, среди которых есть и растения, и животные, и грибы.

Особенности одноклеточных организмов

Размеры простейших микроскопически малы. К особенностям одноклеточных организмов относится то, что они выполняют все функции живого с помощью клеточных органелл и является отдельным самостоятельным организмом, представленным лишь одной клетки. По строению и набором органелл клетки одноклеточных организмов подобные клеткам многоклеточных организмов. Среди одноклеточных эукариот выделяют как просто построенные организмы (амеба, хлорелла), так и достаточно сложные (инфузории, ацетабулярии).

Если для клеток многоклеточных организмов характерно дифференцировка функций и невозможность выполнять сразу все функции живого, то одноклеточные организмы эту способность сохраняют. Высокий уровень их организации - клеточный. Клетка одноклеточных организмов - это целостный организм, которому присущи все свойства живого: обмен веществ, раздражимость, рост, размножение и тому подобное.

Их тело состоит из цитоплазмы, в которой различают внешний слой - эктоплазму, и внутренний - эндоплазму. В большинстве видов клетка снаружи покрыта оболочкой, которая предоставляет одноклеточной животному постоянную форму. У простейших проявляются органеллы, выполняющие различные функции:

• пищеварения (пищеварительные вакуоли),
• выделения (сократительные вакуоли),
• движения (жгутики, реснички),
• восприятия света (светочувствительный глазок)

и другие органеллы, обеспечивающие все процессы жизнедеятельности. По способу питания - это гетеротрофные организмы. Простейшим свойственна раздражительность, проявляющаяся в различных движениях - таксисе. Различают положительные таксисы - движения к раздражителю, и отрицательные таксисы - движения от раздражителя.

Попадая в неблагоприятные условия, простейшие образуют цисты. Инцистирование - важная биологическая особенность простейших. Оно не только обеспечивает переживания неблагоприятных условий, но и способствует широкому расселению.

Водные одноклеточные

Морские одноклеточные животные, например фораминиферы и радиолярии, имеют внешний скелет в виде известковой раковины. К высокоорганизованных одноклеточных животных относятся инфузории. Органоидами движения в них выступают реснички, тело покрыто прочной эластичной оболочкой, которая предоставляет ему постоянной формы. Большинство инфузорий имеет два ядра: большое и малое. Большое вегетативное ядро - регулирует процессы движения, питания, выделения, а также бесполое размножение, осуществляемое поперечным делением клетки пополам. Малое ядро - генеративное, оно выполняет важную функцию в половом процессе.

Среди водных одноклеточных организмов также выделяют миксотрофы - организмы, которые могут питаться как с помощью фотосинтеза, так и гетеротрофно. Например, эвглена зеленая.

Живет эвглена в пресноводных водоемах и плавает с помощью единого жгутика, расположенного на переднем конце тела. В цитоплазме эвглены имеются хлоропласты, содержащие хлорофилл, позволяет эвглену питаться фототрофные. Если нет света, она переходит на гетеротрофное питания. Благодаря этому свойству эвглена сочетает в себе признаки растения и животного, что свидетельствует об эволюционном единстве растительного и животного мира.

Одноклеточные растения и грибы

Замечание 1

В природе много не только одноклеточных животных, но и одноклеточных растений и грибов. Например, среди зеленых водорослей к представителям одноклеточных принадлежат хламидомонада и хлорелла, а среди грибов одноклеточными являются дрожжи.

Одноклеточные растения и животные являются типичными эукариотическими клетками, имеющими соответствующие органеллы:

• поверхностную мембрану,
• ядро,
• митохондрии,
• аппарат Гольджи,
• эндоплазматическую сеть,
• рибосомы.

Различия строения одноклеточных животных и одноклеточных растений связаны с различиями способа их питания. Для растительных клеток характерно наличие пластид, вакуоли, клеточной стенки и других особенностей, связанных с фотосинтезом. Для животных клеток характерно наличие гликокаликса, пищеварительных вакуолей и других особенностей, связанных с гетеротрофным питанием.

У грибов клетка имеет клеточную стенку, в этом проявляется сходство грибов с бактериями и растениями. Но грибы являются гетеротрофами, и это роднит их с животными.

Одноклеточные эукариоты размножаются преимущественно бесполым путем, но у некоторых из них (например, у инфузории-туфельки) наблюдается половой процесс - обмен генетической информацией, а в других (например, в хламидомонады) происходит половое размножение. Бесполое размножение происходит путем деления клетки пополам с помощью митоза. При половом размножении образуются гаметы, которые затем сливаются с образованием зиготы.

Замечание 2

Животные, состоящие из единственной клетки, располагающей ядром, называются одноклеточными организмами.

В них сочетаются характерные особенности клетки и независимого организма.

Одноклеточные животные

Животные подцарства Одноклеточных или Простейших обитают в жидких средах. Внешние формы их разнообразны — от аморфных особей, не имеющих определенных очертаний, до представителей со сложными геометрическими формами.

Насчитывается около 40 тысяч видов одноклеточных животных. К наиболее известным относятся:

• амеба;
• зеленая эвглена;
• инфузория-туфелька.

Амеба

Принадлежит классу корненожки и отличается непостоянной формой.

Она состоит из оболочки, цитоплазмы, сократительной вакуоли и ядра.

Усвоение питательных веществ осуществляется с помощью пищеварительной вакуоли, а кормом служат другие простейшие, такие как водоросли и . Для респирации амебе необходим кислород, растворенный в воде и проникающий через поверхность тела.

Зеленая эвглена

Обладает вытянутой веерообразной формой. Питается за счет превращения углекислого газа и воды в кислород и продукты питания благодаря световой энергии, а также готовыми органическими веществами при отсутствии света.

Относится к классу жгутиковые.

Инфузория-туфелька

Класс инфузории, своими очертаниями напоминает туфельку.

Пищей служат бактерии.

Одноклеточные грибы

Грибы отнесены к низшим бесхлорофилльным эукариотам. Они отличаются наружным пищеварением и содержанием хитина в клеточной стенке. Тело образует грибницу, состоящую из гифов.

Одноклеточные грибы систематизированы в 4 основных классах:

• дейтеромицеты;
• хитридиомицеты;
• зигомицеты;
• аскомицеты.

Ярким примером аскомицетов служат дрожжи, широко распространенные в природе. Скорость их роста и размножения велика благодаря особенному строению. Дрожжи состоят из одиночной клетки округлой формы, размножающейся почкованием.

Одноклеточные растения

Типичным представителем низших одноклеточных растений, часто встречающихся в природе, являются водоросли:

• хламидомонада;
• хлорелла;
• спирогира;
• хлорококк;
• вольвокс.

Хламидомонада отличается от всех водорослей подвижностью и наличием светочувствительного глазка, определяющего места наибольшего скопления солнечной энергии для фотосинтеза .

Многочисленные хлоропласты заменены одним большим хроматофором. Роль насосов, откачивающих излишки жидкости, выполняют сократительные вакуоли. Передвижение осуществляется при помощи двух жгутиков.

Зеленые водоросли хлореллы, в отличие от хламидомонады, обладают типичными растительными клетками. Плотная оболочка защищает мембрану, а в цитоплазме расположено ядро и хроматофор. Функции хроматофора сходны с ролью хлоропласт наземных растений.

С хлореллой схожа водоросль шарообразной формы хлорококк. Местом ее обитания служит не только вода, но и суша, стволы деревьев, растущих во влажной среде.

Кто открыл одноклеточные организмы

Честь открытия микроорганизмов принадлежит голландскому ученому А. Левенгуку.

В 1675 году он разглядел их в микроскоп собственного изготовления. За мельчайшими существами закрепилось название инфузория, а с 1820 года их стали называть простейшими животными.

Зоологами Келлекером и Зибольдом в 1845 году одноклеточные были отнесены к особому типу животного царства и разделены на две группы:

• корненожки;
• инфузории.

Как выглядит клетка одноклеточного животного

Строение одноклеточных организмов возможно изучить лишь с помощью микроскопа. Тело простейших существ состоит из единственной клетки, выполняющей роль независимого организма.

В состав клетки входят:

• цитоплазма;
• органоиды;
• ядро.

Со временем, в результате приспособления к окружающей среде, у отдельных видов одноклеточных появились специальные органоиды движения, выделения и питания.

Кто такие простейшие

Современная биология относит простейших к парафилетической группе животноподобных протистов. Наличие в клетке ядра, в отличие от бактерий, включает их в список эукариотов.

Клеточные структуры разнятся с клетками многоклеточных. В живой системе простейших присутствуют пищеварительные и сократительные вакуоли, у некоторых наблюдаются схожие с ротовой полостью и анальным отверстием органеллы.

Классы простейших

В современной классификации по признакам отсутствует отдельный ранг и значение одноклеточных.

Лабиринтула

Их принято подразделять на следующие типы:

• саркомастигофоры;
• апикомплексы;
• миксоспоридии;
• инфузории;
• лабиринтулы;
• асцестоспородии.

Устаревшей классификацией считается деление простейших на жгутиковых, саркодовых, ресничных и споровиков.

В каких средах обитают одноклеточные

Средой обитания простейших одноклеточных служит любая влажная среда. Амеба обыкновенная, эвглена зеленая и инфузория-туфелька являются типичными обитателями загрязненных пресных водных источников.

Наука долгое время относила опалин к инфузориям, благодаря внешнему сходству жгутиков с ресничками и наличию двух ядер. В результате тщательных исследований родство было опровергнуто. Половое размножение опалин происходит в результате копуляции, ядра одинаковые, а ресничный аппарат отсутствует.

Заключение

Биологическую систему невозможно представить без одноклеточных организмов, являющихся источником питания других животных.

Простейшие организмы способствуют образованию горных пород, служат показателями загрязненности водоемов, участвуют в круговороте углерода . Широкое применение микроорганизмы нашли в биотехнологиях.