Знаете ли вы, какое строение имеет клетка простейших? Если нет, то эта статья для вас.
Какая наука изучает клетку?
Эта наука называется цитологией. Она является отраслью биологии. Она и может ответить на вопрос, какое строение имеет клетка простейших. Также данная наука изучает не только структуру, но и процессы, которые происходят в клетке. Это обмен веществ, размножение и фотосинтез. Способ размножения простейших — простое деление клетки. Некоторые клетки простейших способны осуществлять фотосинтез — выработку органических веществ из неорганических. Клеточное дыхание происходит при расщеплении глюкозы. В этом и заключается главная функция простых углеводов в клетке. При их окислении клетка получает энергию.
Кто такие простейшие?
Перед тем как рассматривать вопрос о том, какое строение имеет клетка простейших, давайте разберемся, что из себя представляют эти "существа".
Это организмы, которые Они называются еще эукариотами, так как в их клетках есть ядро. Клетка простейших во многом похожа на клетку многоклеточного организма.
Классификация
Существует шесть типов простейших:
- инфузории;
- радиолярии;
- солнечники;
- споровики;
- саркожгутиконосцы;
- жгутиковые.
Представители первого типа населяют соленые водоемы. Некоторые виды также могут жить в почве.
Радиолярии, как и инфузории, обитают в океанах. Они имеют твердые оболочки из диоксида кремния, из которых формируются некоторые горные породы.
Особенность солнечников заключается в том, что они передвигаются с помощью псевдоподий.
Саркожгутиконосцы также используют такой способ передвижения. К этому типу относятся амебы и многие другие простейшие.
Какое строение имеет клетка простейших?
Структуру клетки можно разделить на три основных части: плазматическую мембрану, цитоплазму и ядро. Количество ядер в клетках простейших равняется одному. Этим они отличаются от клеток бактерий, которые вообще не имеют ядер. Итак, рассмотрим детально каждый из трех компонентов клетки.
Плазматическая мембрана
Простейших обязательно предусматривает наличие этой составляющей. Она отвечает за поддержание гомеостаза клетки, защищает ее от воздействий внешней среды. Плазматическая мембрана состоит из липидов трех классов: фосфолипидов, гликолипидов и холестерола. Преобладают в структуре мембраны фосфолипиды.
Цитоплазма: как она устроена?
Это вся та часть клетки, за исключением ядра, которая находится внутри плазматической мембраны. Она состоит из гиалоплазмы и органоидов, а также включений. Гиалоплазма — это внутренняя среда клетки. Органоиды являются постоянными структурами, которые выполняют определенные функции, а включения —это непостоянные структуры, которые выполняют в основном запасающую функцию.
Строение клетки простейших: органоиды
В клетке простейших присутствуют многие органоиды, которые свойственны для животных клеток. Кроме того, в отличие от клеток большинство клеток простейших обладают органоидами движения — всевозможными жгутиками, ресничками и другими структурами. Наличием таких образований могут похвастаться очень немногие клетки многоклеточных животных — только сперматозоиды.
К органоидам, которые присутствуют в клетках простейших, относятся митохондрии, рибосомы, лизосомы, эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи. В клетках некоторых простейших также находятся хлоропласты, которые характерны для растительных клеток. Рассмотрим строение и функции каждого из них в таблице.
| Органоид | Строение | Функции |
| Митохондрии | Обладают двумя мембранами: внешней и внутренней, между которыми присутствует межмембранное пространство. Внутренняя мембрана обладает выростами — кристами или гребнями. На них и происходят все основные химические реакции. То, что находится внутри обоих мембран, называется матриксом. В нем у этих органоидов присутствуют свои рибосомы, включения, митохондриальная РНК и митохондриальная ДНК. | Выработка энергии. В этих органоидах происходит процесс клеточного дыхания. |
| Рибосомы | Состоят из двух субъединиц. Не имеют мембран. Одна из субъединиц обладает большим размером, чем вторая. Рибосомы объединяются только в процессе функционирования. Когда органоид не функционирует, две субъединицы находятся раздельно. | Синтез белков (процесс трансляции). |
| Лизосомы | Обладают округлой формой. Имеют одну мембрану. Внутри мембраны находятся ферменты, которые необходимы для расщепления сложных органических веществ. | Клеточное пищеварение. |
| Эндоплазматический ретикулум | Трубчатая форма. | Участвует в обмене веществ, отвечает за синтез липидов. |
| Комплекс Гольджи | Стопка дискообразных цистерн. | Служит для синтеза гликозамингликанов, гликолипидов. Модифицирует и классифицирует белки. |
| Хлоропласты | Обладают двумя мембранами с межмембранным пространством между ними. В матриксе находятся тилакоиды, объединенные в стопки (граны ламеллами. Кроме того, в матриксе находятся рибосомы, включения, РНК и ДНК. | Фотосинтез (происходит в тилакоидах). |
| Вакуоли | Многие простейшие, населяющие пресные водоемы, обладают (шарообразными органоидами с одной мембраной) | Выкачивание из организма лишней жидкости. |
Кроме того, клетки простейших снабжены органоидами движения. Это могут быть жгутики и реснички. В зависимости от вида, организм может обладать как одним, так и несколькими жгутиками.
Органелла — это постоянное образование в клетке, которое выполняет определенные функции. Их еще называют органоидами. Органелла — это то, что позволяет клетке жить. Точно так же, как животное и человек состоят из органов, так каждая клетка состоит из органоидов. Они разнообразны и выполняют все функции, обеспечивающие жизнь клетки: это и обмен веществ, и их запасание, и деление.
Какие бывают органоиды?
Органелла — это сложная структура. Некоторые из них могут даже иметь свою собственную ДНК и РНК. Во всех клетках присутствуют митохондрии, рибосомы, лизосомы, клеточный центр, аппарат (комплекс) Гольджи, эндоплазматическая сеть (ретикулум). Растения имеют также специфические клеточные органеллы: вакуоли и пластиды. Некоторые относят к органоидам также микротрубочки и микрофиламенты.
Органелла — это и рибосома, и вакуоль, и клеточный центр, и многие другие. Давайте рассмотрим подробнее строение и функции органелл.
Митохондрии
Эти органоиды обеспечивают клетку энергией — они отвечают за Они есть и у растений, и у животных, и у грибов. Данные клеточные органеллы имеют две мембраны: внешнюю и внутреннюю, между которыми есть межмембранное пространство. То, что находится внутри оболочек, называется матриксом. В нем находятся разнообразные ферменты — вещества, необходимые для ускорения химических реакций. Внутренняя мембрана обладает складками — кристами. Именно на них и происходит процесс клеточного дыхания. Кроме того, в матриксе митохондрий находится митохондриальная ДНК (мДНК) и мРНК, а также рибосомы, практически аналогичные тем, которыми обладают
Рибосома
Этот органоид отвечает за процесс трансляции, при котором из отдельных аминокислот синтезируется белок. Строение органеллы рибосомы проще, чем митохондрии, — она не обладает мембранами. Данный органоид состоит из двух частей (субъединиц) — малой и большой. Когда рибосома бездействует, они находятся раздельно, а когда она начинает синтезировать белок — объединяются. Также собираться вместе могут и несколько рибосом, если полипептидная цепочка, синтезируемая ими, очень длинная. Такая структура называется "полирибосома".
Лизосомы
Функции органелл этого вида сводятся к осуществлению клеточного пищеварения. Лизосомы обладают одной мембраной, внутри которой находятся ферменты — катализаторы химических реакций. Иногда эти органоиды не только расщепляют но и переваривают целые органоиды. Такое может происходить при длительной голодовке клетки и позволяет ей жить еще некоторое время. Хотя если питательные вещества все еще не начнут поступать, клетка умирает.
и функции
Эта органелла состоит из двух частей — центриолей. Это образования в форме цилиндров, состоящие из микротрубочек. Клеточный центр — очень важный органоид. Он участвует в процессе формирования веретена деления. Кроме того, он является центром организации микротрубочек.
Аппарат Гольджи
Это комплекс дискообразных мембранных мешочков, называемых цистернами. Функции этого органоида заключаются в сортировке, запасании и превращении некоторых веществ. Синтезируются здесь в основном углеводы, которые входят в состав гликокаликса.
Строение и функции эндоплазматического ретикулума
Это сеть трубочек и карманов, окруженных одной мембраной. Существует два вида эндоплазматического ретикулума: гладкий и шероховатый. На поверхности последнего расположены рибосомы. Гладкий и шероховатый ретикулумы выполняют различные функции. Первый отвечает за синтез гормонов, хранение и преобразование углеводов. Кроме того, в нем формируются зачатки вакуолей — органоидов, характерных для растительных клеток. Шероховатый эндоплазматический ретикулум содержит на своей поверхности рибосомы, которые производят полипептидную цепочку из аминокислот. Дальше она попадает в эндоплазматическую сеть, и здесь формируется определенная вторичная, третичная и четвертичная структура белка (цепочка правильным образом закручивается).
Вакуоли
Это органеллы Они обладают одной мембраной. В них накапливается клеточный сок. Вакуоль необходима для поддержания тургора. Также она участвует в процессе осмоса. Кроме того, существуют Они содержатся в основном в одноклеточных организмах, живущих в водоемах, и служат в качестве насосов, выкачивающих из клетки лишнюю жидкость.
Пластиды: разновидности, строение и функции
Это также органеллы Они бывают трех видов: лейкопласты, хромопласты и хлоропласты. Первые служат для хранения запасных питательных веществ, в основном это крахмал. Хромопласты содержат в себе различные пигменты. Благодаря им лепестки растений разноцветные. Это нужно организму в первую очередь для того, чтобы привлекать насекомых-опылителей.
Хлоропласты — самые важные пластиды. Самое большое их количество находится в листьях и стеблях растений. Они отвечают за фотосинтез — цепь химических реакций, в процессе которых из неорганических веществ организм получает органические. Эти органоиды обладают двумя мембранами. Матрикс хлоропластов называется "строма". В ней находятся пластидная ДНК, РНК, ферменты, а также крахмальные включения. В хлоропластах находятся тилакоиды — мембранные образования в виде монеты. Внутри их и происходит фотосинтез. Здесь же содержится и хлорофилл, служащий катализатором для химических реакций. Тилакоиды хлоропластов объединяются в стопки — граны. Также в органоидах находятся ламеллы, которые соединяют между собой отдельные тилакоиды и обеспечивают связь между ними.
Органеллы движения
Они характерны в основном для одноклеточных организмов. К ним относятся жгутики и реснички. Первые присутствуют у эвглен, трипаносом, хламидомонад. Также жгутики присутствуют у сперматозоидов животных. Реснички есть у инфузорий и других одноклеточных.
Микротрубочки
Они обеспечивают транспорт веществ, а также постоянную форму клетки. Некоторые ученые не относят микротрубочки к органеллам.
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.
Клетки могут перемещаться при помощи специализированных органоидов, к которым относятся реснички и жгутики. Реснички клеток всегда многочисленны (у простейших их количество исчисляется сотнями и тысячами), а длина составляет 10-15мкм. Жгутиков же чаще всего 1-8, длина их - 20-50мкм.
Строение и функции органоидов движения
Строение ресничек и жгутиков, как у растительных, так и животных клеток сходно. Под электронным микроскопом обнаружено, что реснички и жгутики это немембранные органоиды, состоящие из микротрубочек. Две из них располагаются в центре, а вокруг них по периферии лежат еще 9 пар микротрубочек. Вся эта структура покрыта цитоплазматической мембраной, являющейся продолжением клеточной мембраны.
Жгутики и реснички обеспечивают не только передвижение клеток в пространстве, но и перемещение различных веществ на поверхности клеток, а также попадание пищевых частиц в клетку. У основания ресничек и жгутиков находятся базальные тельца, которые тоже состоят из микротрубочек.
Предполагают, что базальные тельца являются центром формирования микротрубочек жгутиков и ресничек. Базальные тельца, в свою очередь, нередко происходят из клеточного центра.
Большое количество одноклеточных организмов и некоторые клетки многоклеточных не имеют специальных органоидов движения и передвигаются при помощи псевдоподий (ложноножек), которое получило название амебоидного. В основе его лежит движение молекул особых белков, называемых сократимыми.
Особенности движения простейших
Одноклеточные организмы также способны передвигаться (инфузория туфелька, эвглена зеленая, амеба обыкновенная). Для перемещения в толще воды каждая особь наделена специфическими органоидами. У простейших такими органоидами являются реснички, жгутики, ложноножки.
Эвглена зелёная
Эвглена зелёная - представитель простейших из класса жгутиковых. Тело эвглены веретенообразной формы, удлиненное с заостренным концом. Органоиды движения эвглены зеленой представлены жгутиком, который находится на тупом конце. Жгутики - это тонкие выросты тела, число которых варьирует от одного до десятков.
Механизм движения при помощи жгутика отличается у разных видов. В основном это вращение в виде конуса, вершина которого обращена к телу. Перемещение наиболее эффективно при достижении углом вершины конуса 45°. Скорость колеблется в пределах от 10 до 40 оборотов за секунду. Часто наблюдается помимо вращательного движения жгутика, также его волнообразные покачивания.
Такой характер движения свойствен для одножгутиковых видов. У многожгутиковых нередко жгутики располагаются в одной плоскости и не формируют конуса вращения.
Микроскопическое строение жгутиков довольно сложное. Они окружены тонкой оболочкой, которая является продолжением наружного слоя эктоплазмы - пелликулы. Внутреннее пространство жгутика заполнено цитоплазмой и продольно расположенными нитями - фибриллами.
Периферически расположенные фибриллы отвечают за осуществление движения, а центральные выполняют опорную функцию.
Инфузория туфелька
Передвигается инфузория туфелька за счет ресничек, осуществляя ими волнообразные движения. Направляется вперед тупым концом.
Реснички двигаются в одной плоскости и делают прямой удар после полного выпрямления, а возвратный - в выгнутом положении. Удары идут последовательно один за другим с небольшой задержкой. Во время плаванья, инфузория осуществляет вращательные движения вокруг продольной оси.
Перемещается туфелька со скоростью до 2,5мм/c. Направленность меняется за счёт перегибов тела. Если на пути будет преграда, то после столкновения инфузория начинает двигаться в противоположную сторону.
Все реснички инфузорииимеют сходное строение с жгутиками эвглены зеленой. Ресничка у основания образует базальное зерно, которое играет важную роль в механизме движения организма.
У некоторых инфузорий реснички соединяются между собой и таким образом позволяют развить большую скорость.
Инфузории относятся к высокоорганизованным простейшим и свою двигательную активность они осуществляют с помощью сокращений. Форма тела простейшего может меняться, а после возвращаться в прежнее состояние. Быстрые сократительные движения возможны благодаря наличию особых волокон - мионем.
Амеба обыкновенная
Амеба - простейшее довольно крупных размеров (до 0,5мм). Форма тела полиподиальная, обусловлена наличием множественных псевдоподий - это выросты с внутренней циркуляцией цитоплазмы.
У амебы обыкновенной псевдоподии еще называют ложноножками. Направляя ложноножки в разные стороны, амёба развивает скорость в 0,2 мм/минуту.
К органоидам движения простейших не относятся цитоплазма, ядро, вакуоли, рибосомы, лизосомы, ЭПР, Аппарат Гольджи.
Тело простейшего состоит из цитоплазмы и одного или нескольких ядер. Ядро окружено двойной мембраной и содержит хроматин, в состав которого входит дезаксирибонуклеиновая кислота (ДНК), определяющая генетическую информацию клетки. Большинство простейших имеет пузырьковидное ядро с небольшим содержанием хроматина, собранного по периферии ядра или во внутриядерном тельце, кариосоме. Микронуклеусы инфузорий относятся к ядрам массивного типа с большим количеством хроматина. К обычным компонентам клетки большинства простейших относятся митохондрии и аппарат Гольджи.
Поверхность тела амебоидных форм (саркодовые, а также некоторые стадии жизненного никла других групп) одета клеточной мембраной толщиной около 100 А. У большинства простейших имеется более плотная, но эластичная оболочка, пелликула. Тело многих жгутиконосцев одето перипластом, образованным серией слитых с пелликулой продольных фибрилл. У многих простейших имеются специальные опорные фибриллы, как, например, опорная фибрилла ундулирующей мембраны у трипаносом и трихомонад.
Плотные и жесткие оболочки имеют покоящиеся формы простейших, цисты. Раковинные амебы, фораминиферы и некоторые другие простейшие заключены в домики или раковинки.
В отличие от клетки многоклеточного организма клетка простейшего представляет собой целостный организм. Для выполнения многообразных функций организма в теле простейшего могут специализироваться структурные образования, органеллы. По своему назначению органеллы простейших делятся на органеллы движения, питания, выделения и др.
Весьма разнообразны органеллы движения простейших. Амебоидные формы перемещаются посредством образования выпячиваний цитоплазмы, псевдоподии. Этот тип движения носит название амебовидного а встречается у многих групп простейших (саркодовые, бесполые формы споровиков и др.). Специальными органеллами движения служат жгутики и реснички. Жгутики свойственны классу жгутиконосцев, а также гаметам представителей других классов. Они у большинства форм немногочисленны (от 1 до 8). Количество ресничек, являющихся органеллами движения инфузорий, может достигать нескольких тысяч у одной особи. Электронномикроскопическое изучение показало, что жгутики и реснички у Protozoa, Metazoa и растительных клеток построены по единому типу. Основой их является пучок фибрилл, состоящий из двух центральных и девяти парных, периферических.
Жгут окружен оболочкой, являющейся продолжением клеточной мембраны. Центральные фибриллы имеются лишь в свободной части жгута, а периферические заходят в глубь цитоплазмы, образуя базальное зерно - блефаропласт. Жгут может на значительном протяжении соединяться с цитоплазмой тонкой перепонкой - ундулирующей мембраной. Ресничный аппарат инфузорий может достигать значительной сложности и дифференцироваться на зоны, выполняющие самостоятельные функции. Реснички часто сливаются группами, образуя шипы и мембранеллы. Каждая ресничка начинается от базалытого зерна, кинетосомы, залегающей в поверхностном слое цитоплазмы. Совокупность кинетосом образует инфрацилиатуру. Кннетосомы воспроизводятся только делением надвое и не могут возникать заново. При частичной или полной редукции жгутикового аппарата инфрацилиатура остается и в дальнейшем дает начало новым ресничкам.
Движение простейших происходит при помощи временных или постоянных органоидов движения. К первым относятся псевдоподии, или ложноножки,- временно образующиеся выросты эктоплазмы, например, у амебы, в которые как бы «переливается» эндоплазма, благодаря чему само простейшее как бы «перетекает» с места на место. Постоянными органоидами движения являются бичи, или жгутики, и реснички.
Все эти органоиды являются выростами протоплазмы простейшего. Жгут имеет по оси более плотную эластическую нить, одетую как бы футляром из более жидкой плазмы. В теле простейшего основание жгута соединяется с базальным зерном, которое считается гомологом центрозомы. Свободным концом жгут бьет по окружающей жидкости, описывая кругообразные движения.
Реснички, в противоположность бичам, очень коротки и чрезвычайно
многочисленны. Реснички быстро наклоняются в одну сторону и затем медленно
выпрямляются; движение их происходит последовательно, благодаря чему глаз
наблюдателя получает впечатление мерцания пламени, и самое движение называется
мерцательным.
Некоторые простейшие могут одновременно иметь псевдоподии и жгут или псевдоподии
и реснички. У других же простейших могут наблюдаться различные способы
передвижения в разных стадиях жизненного цикла.
У некоторых простейших в протоплазме диференцируются сократительные волокна, или
мионемы, благодаря работе которых тело простейших может быстро изменять форму.
В первом случае заглатывание пищи производится работой псевдоподий так называемое фагоцитарное питание,- например заглатывание цист простейших и бактерий кишечной амебой или же ресничками, загоняющими частицы в клеточный рот (цитостом например, инфузории Balantidium coll и зерна крахмала). Эндосмотическое питание свойственно простейшим, не имеющим органоидов питания, например, трипанозомам, лейшманиям, грегаринам, некоторым инфузориям и мн. др. Питание в таких случаях происходит за счет всасывания органических растворенных веществ из окружающей среды; такая форма питания называется также сапрофитной.
Заглатываемые пищевые вещества поступают в эндоплазму где и происходит их переваривание. Неиспользованные остатки выбрасываются наружу или в любом месте поверхности тела простейшего или в определенном его участке (аналогия процесса дефекации).
В эндоплазме простейшего отлагаются запасные питательные вещества в виде
гликогена, парагликогена (нерастворимого в холодной воде и в спирту), жира и
других веществ.
В эндоплазме заложен также и экскреторный аппарат, если он вообще морфологически
выражен у данного вида простейшего. Органоидами экскреции, а также осморегуляции,
частично и дыхания являются пульсирующие вакуоли, которые, ритмически
сокращаясь, опорожняют наружу свое жидкое содержимое, снова набирающееся в
вакуоль из прилежащих частей эндоплазмы. В эндоплазме же заложено ядро
простейшего. Многие простейшие имеют два или более ядер, обладающих у различных
Protozoa разнообразным строением.
Ядро является необходимой составной частью простейшего, ибо все жизненные
процессы могут протекать только при его наличии; безъядерные участки протоплазмы
простейшего в условиях эксперимента могут лишь некоторое время переживать.
У простейших отмечается специфичность и к переносчикам. Некоторые виды их адаптируются лишь к одному определенному переносчику, для других-переносчиками могут быть несколько видов, относящихся часто к какому-либо одному классу.
