Лекция 1 Введение в биологию. Подцарство простейшие.
Вопросы:
Предмет, методы, задачи биологии
2. Общая характеристика одноклеточных животных.
3. Классификация, сравнительная морфологическая характеристика саркодовых, жгутиковых, споровиков и инфузорий. Паразитические простейшие.
4. Значение простейших.
Предмет, методы, задачи биологии
Биология — это наука о живом, его строении, формах активности, связях организмов с неживой природой и друг с другом, имеющая определенные объективные закономерности.
Предметом ее изучения является многообразие вымерших и ныне населяющих Землю живых существ, их строение (от молекулярного до анатомо-морфологического), функции, происхождение, индивидуальное развитие, эволюция, распространение, взаимоотношения друг с другом и окружающей средой.
Биология исследует общие и частные закономерности присущие жизни во всех ее проявлениях и свойствах: обмен веществ и энергии, размножение, наследственность и изменчивость, рост и развитие, раздражимость, авторегуляция, движение и др.
Задачи биологии состоят в изучении всех биологических закономерностей и раскрытии сущности жизни. При этом в биологии используется ряд методов, характерных для естественных наук.
К основным методам биологии относятся:
· наблюдение, позволяющее описать биологическое явление;
· сравнение, дающее возможность найти закономерности, общие для разных явлений;
· эксперимент, в ходе которого исследователь искусственно создает ситуацию позволяющую выявить глубоко лежащие (скрытые) свойства биологических объектов;
· исторический метод, позволяющий на основе данных о современном мире живого и о его прошлом, раскрывать законы развития живой природы.
2. Общая характеристика одноклеточных животных.
Одноклеточных животных иначе называют простейшими. К одноклеточным, или простейшим, относятся животные, тело которых состоит только из одной клетки. Эта клетка представляет собой целый организм, который способен самостоятельно существовать, т.е. передвигаться, дышать, питаться, размножаться.
Снаружи клетка покрыта цитоплазматической мембраной. Основные компоненты клетки одноклеточных – ядро и цитоплазма. В цитоплазме содержатся все органоиды, характерные для животной клетки – это митохондрии, рибосомы, лизосомы, комплекс Гольджи, эндоплазматическая сеть. Кроме этого, у простейших имеются органоиды специального назначения. Функцию пищеварения выполняет пищеварительная вакуоль, функцию выделения – сократительные вакуоли. Органоидами движения у простейших могут быть ложноножки (они представляют собой выросты цитоплазмы), жгутики (движение тела происходит благодаря вращению жгутика), реснички (движение происходит благодаря гребным движениям ресничек).
Большинство простейших имеет гетеротрофный тип питания – они используют готовые органические вещества, но некоторые способны к фотосинтезу и являются автотрофами. Миксотрофы - организмы, способные использовать различные источники углерода и доноры электронов (представитель эвглена зеленая).
Рассмотрим способы питания простейших. Простейшие, не имеющие постоянной формы тела, способны захватывать пищу всей его поверхностью с помощью фагоцитоза и пиноцитоза. Фагоцитоз – захват пищевых частичек, а пиноцитоз – захват капелек жидкости с помощью ложноножек.
Одноклеточные с постоянной формой тела имеют клеточный рот, клеточную глотку, а также орган выделения – порошицу. Питаются одноклеточные другими простейшими, бактериями и водорослями.
Дыхание осуществляется всей поверхностью тела. В организм простейшего постоянно поступает вода, содержащая кислород, и она удаляется вместе с углекислым газом через сократительную вакуоль.
Простейшие способны к раздражимости – они воспринимают изменения окружающей среды и реагируют на температурные, световые и химические раздражители. Например, они отплывают от кристаллов поваренной соли или приближаются к группе бактерий, которыми питаются. Кристаллы поваренной соли и бактерии – это раздражители. Такие передвижения называются таксисами. Движение к источнику раздражения называется положительным таксисом, движение от раздражителя – отрицательным таксисом. Например, эвглены зелёные всегда плывут к освещённой части водоёма, т.е. они обладают положительным фототаксисом.
Размножение простейших происходит преимущественно бесполым способом. Сначала надвое делится ядро, затем делится цитоплазма. Однако часто встречается и половой процесс.
Внешне они весьма разнообразны. Обитают одноклеточные животные преимущественно в морской и пресной воде, влажной почве. Известно много паразитических форм, обитающих в телах других животных или растений и питающихся за их счет.
При наступлении неблагоприятных условий, например, при высыхании водоемов, повышении или понижении температуры, простейшие превращаются в цисту. Клетка теряет органоиды движения, из цитоплазмы удаляется вода и клетка покрывается толстой защитной оболочкой и переходит в состояние покоя. В цистах процессы жизнедеятельности клетки практически прекращаются, они могут оставаться жизнеспособными в течении десятков и даже сотен лет. В состоянии цисты они могут перемещаться на большие расстояния и при наступлении благоприятных условий оболочка цисты растворяется, и клетка переходит в активное состояние.
5. Классификация, сравнительная морфологическая характеристика саркодовых, жгутиковых, споровиков и инфузорий. Паразитические простейшие.
В систематике Одноклеточные составляют подцарство в царстве животных. В подцарстве выделяют следующие типы: Саркожгутиконосцы, Инфузории и Споровики.
Классифицировать различных представителей рассматриваемых организмов можно следующим образом. Простейшие, ведущие паразитический образ жизни. Класс Саркодовые Тип Споровики - малярийный плазмодий, кокцидии, грегарины, пироплазмиды. Подклассс Корненожки - дизентерийная амеба, кишечная, ротовая амеба Жгутиконосцы - трихомонады, лямблии, трипаносомы, лейшмании Инфузории балантидий. Все эти организмы - причина протозойных заболеваний именно человека. Все они - очень опасные для жизни и здоровья паразитические простейшие. На самом деле существуют и более редкие, их достаточно много.
Лейшмании На сегодняшний день цифра, отражающая количество людей, пораженных этим паразитом, просто ужасна - 12 миллионов. Этот овальной формы неподвижный внутриклеточный представитель простейших имеет небольшой жгутик. Однако передвигается очень медленно и на небольшие расстояния. Поселяясь внутри клеток хозяина, которым для лейшманий является насекомое и млекопитающее, в том числе человек, они вызывают постепенное отмирание структуры. У человека на коже, в том месте, где обитают лейшмании, формируется открытая зияющая язва, постоянно нагнивающая. Болезнь эта названа каучуковой или багдадской язвой. Лечится очень сложно и длительно, с хирургическим вмешательством. Переносят одноклеточных этой группы москиты, поэтому очаги лейшманиоза встречаются в странах тропиков и субтропиков.
Лямблии Класс паразитических простейших, к которым относятся лямблии - Жгутиковые. Самым опасным представителем для людей является кишечная лямблия, которая вызывает опасное заболевание - лямблиоз. Взрослые особи паразитируют в верхнем отделе кишечника. Именно здесь они пиноцитозом поглощают все питательные вещества, которые употребляет человек. Также этот организм способен формировать цисты. В этом состоянии они могут переживать облучение ультрафиолетом и воздействие токсических веществ. Однако низкие и высокие температуры для них смертельны. Цисты располагаются в толстой кишке, поэтому выводятся с твердыми продуктами жизнедеятельности. Заражение ими происходит через грязь, воду. Поэтому правила личной гигиены особенно важны в профилактике лямблиоза.
Паразитические корненожки. К данному классу относятся разные виды амебы: кишечная; дизентерийная; ротовая. Эти паразитические простейшие вызывают опасные заболевания у людей, которые в ряде случаев могут заканчиваться даже смертью. Дизентерийная амеба - представительница жарких стран. Именно в них она - наиболее распространенный паразит. Ее особенность, как и у всех амебоидных, - отсутствие раковинных и скелетных образований. Поэтому она передвигается при помощи ложноножек. Размножается простым делением. Способна формировать цисты, также живущие в организме человека. Внутри этой структуры происходит множественное деление. Вызывает заболевание амебиаз. Поражаются внутренние стенки кишечника, на которых амебы оставляют кровоточащие язвы. У человека наблюдается кровяной жидкий стул, боли внутри организма. Диагностировать дизентерийную амебу сложно. Поэтому она и является очень опасным представителем паразитов. В отличие от рассмотренной формы, кишечная амеба присутствует в организме почти каждого человека и живет с ним в ладу. Не выделяет токсичных веществ и не пробуравливает стенки кишечника. Поэтому особого дискомфорта и вреда здоровью не наносит. Ротовая амеба - обитатель зубного налета и кариесных образований. Питается бактериями, может употреблять эритроциты. Точное значение ее для человека пока не ясно.
Балантидий коли - данный организм представитель класса Инфузории. Достаточно крупный овальный одноклеточный организм, поселяющийся в кишечнике людей. Именно здесь он осваивается и пробуравливает стенку органа, вызывая возникновение кровоточащих, гноящихся ранок. Цисты этого простейшего легко попадают в кровяное русло. Так происходит расселение по всему организму. Как питаются паразиты этого вида? Точно так же, как и другие представители. Всасывают питательные вещества в кишечнике человека всей поверхностью тела. Размножается бесполым делением на несколько клеток. Формирует цисты, которые также паразитируют в человеке. Заражение цистами простейшего происходит при контакте слизистых оболочек с грязными руками, при питье сырой воды. Заболевание, вызываемое этими существами, носит название балантидиоза. Сопровождается рвотой с кровью, поносом, слабостью, сильнейшими коликами в брюшной полости.
Трихомонады. Паразитические простейшие организмы, обитающие в мочеполовой системе женщин и мужчин. Сами по себе могут вреда не наносить, однако являются местом укрытия для болезнетворных бактерий и других патогенных организмов. Способны маскироваться под клетки человека, поэтому иммунная система сама уничтожить их не способна. Заболевание, которое вызывает непосредственно трихомонада, называется трихомониаз. Оно передается половым путем и грозит бесплодием как мужчинам, так и женщинам.
ЗНАЧЕНИЕ ПРОСТЕЙШИХ В ПРИРОДЕ И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА
Простейшие — источник питания других животных. В морях и в пресных водах простейшие, прежде всего инфузории и жгутиконосцы, служат пищей для мелких многоклеточных животных. Многие черви, моллюски, мелкие ракообразные, а также и мальки многих рыб питаются преимущественно одноклеточными; без простейших их существование было бы невозможным. Этими многоклеточными животными в свою очередь питаются более крупные животные, и прежде всего подрастающие мальки рыб. Отсюда огромное значение простейших в жизни природы и в народном хозяйстве.
Различные формы раковинок фораминифер
Самое крупное из когда-либо живших на Земле животных — голубой кит — питается очень мелкими ракообразными, которые населяют океаны. Ими же питаются и другие беззубые киты. А эти рачки в свою очередь питаются мелкими животными. В конечном счете существование китов зависит от одноклеточных животных и растений.
Простейшие — участники образования горных пород. Рассматривая размельченный кусочек обыкновенного писчего мела под микроскопом, можно видеть, что он состоит преимущественно из мелких раковинок каких-то животных. Также из микроскопических раковинок состоят и многие известковые горные породы Поволжья, Урала, Крыма, Кавказа. Каждая такая раковинка содержала когда-то тело простейшего животного — фораминиферы, жившего в далекие времена на дне морей и океанов. Многие известняки состоят почти целиком из раковин различных фораминифер. Известняки с давних пор имеют огромное практическое значение как строительный материал. Из них построены, например, гигантские сооружения древности — египетские пирамиды.
И в настоящее время значительная часть дна океанов покрыта илом, состоящим из раковинок фораминифер.
Фораминиферы — простейшие животные, ближе всего они стоят к амёбам. Различные их виды отличаются строением известковой раковины, внутри которой помещается протоплазма с ядрами. Часто раковина спиральная и внутри многокамерная. В перегородках между камерами есть отверстия, через которые сообщается протоплазма, расположенная в смежных камерах. Латинское слово «форамен» означает «отверстие», отсюда и название «фораминиферы» («несущие отверстия»).
Остатки фораминифер в горных породах имеют большое значение в геологической разведке: находка в известняках определенных видов фораминифер, указывает на близость нефтеносных слоев.
Надо иметь, однако, в виду, что не все известняки состоят из раковинок простейших. Многие известняки образованы остатками скелетов кораллов, раковинами моллюсков и т. п.
Простейшие — показатель степени загрязненности пресных водоемов. Борьба с загрязнением водоемов — важнейшая государственная задача. Каждому виду простейших животных необходимы для существования определенные условия. Одни простейшие могут жить только в чистой воде, содержащей много растворенного воздуха и не загрязненной отходами фабрик и заводов; другие приспособлены к жизни в водоемах средней загрязненности. Наконец, есть и такие простейшие, которые могут жить и в очень загрязненных сточных водах. Нахождение в водоеме определенного вида простейших дает возможность судить о степени его загрязненности, после чего можно назначать меры для его очистки.
Простейшие — возбудители болезней человека и животных. Среди простейших очень многие ведут паразитический образ жизни. Они поселяются в различных органах человека и животных и часто бывают причиной очень тяжелых заболеваний. К болезням, вызываемым простейшими, относятся, например, малярия и кожный лейшманиоз.
Малярия — страшный бич людей, особенно в тропических и субтропических странах. Да и в умеренных широтах она распространена довольно широко. Тяжелое заболевание малярией вызывают особые простейшие организмы — малярийные плазмодии. Различные формы малярии зависят от заражения человека разными видами паразитов.
Строение фораминиферы
Причина заболевания малярией состоит в том, что в кровь человека попадают зародыши малярийного плазмодия. Они внедряются в красные кровяные клетки (эритроциты), питаются ими и, в результате, разрушают их. Размножаясь в крови человека, плазмодии поражают огромное количество эритроцитов, что ведет к тяжелому малокровию.
Хотя малярия — болезнь заразная, здоровый человек не может непосредственно заразиться от больного малярией. Ее передают от больного к здоровому человеку особые виды комаров — так называемые малярийные комары (анофелес).
Плазмодий малярии проходит в крови человека и в теле комара сложный цикл развития. Если малярийный комар насосется крови человека, больного малярией, то в кишечник комара попадут малярийные плазмодии. В теле комара они размножаются, и большое количество зародышей плазмодия собирается в слюнных железах комара. Такой зараженный комар опасен для человека. Высасывая кровь, он со своей слюной вводит в кровь здорового человека зародышей малярийного плазмодия. В настоящее время в СССР благодаря принятым мерам заболевания малярией значительно сократились (см. ст. «Животные — хранители и переносчики болезней »).
В Средней Азии до революции было очень распространено заболевание восточной язвой, или кожным лейшманиозом. Эту болезнь вызывают простейшие паразиты — лейшмании. Они поселяются внутри клеток кожи человека. Возбудитель болезни распространяется насекомыми, а именно москитами, при сосании ими крови человека.
К лейшманиям близка большая группа паразитических простейших — трипаносомы. Различные виды трипаносом вызывают тяжелые заболевания человека и животных. Эти заболевания распространены в тропиках. В умеренной зоне человек не болеет трипаносомными болезнями.
Из заболеваний животных, вызываемых трипаносомами, наиболее опасна в пределах СССР болезнь суауру, от которой погибают в Нижнем Поволжье и Средней Азии верблюды и лошади. Возбудитель суауру передается слепнями и некоторыми кровососущими мухами.
Итак, простейшие имеют огромное значение в жизни природы, в жизни человека и в народном хозяйстве. Одни из них не только полезны, но и необходимы; другие, напротив, возбуждают очень опасные заболевания.