Строение инфузории-туфельки

Описание и особенности организма

Инфузория туфелька — простейшее животное. Соответственно, оно одноклеточное. Однако в клетке этой есть все, чтобы дышать, размножаться, питаться и выводит отходы наружу, двигаться.

Простейшими одноклеточных называют за примитивное в сравнение с прочими животными устройство. Среди одноклеточных даже есть формы, относимые учеными как к животным, так и к растениям. Пример — эвглена зеленая. В ее теле есть хлоропласты и хлорофилл — пигмент растений. Эвглена осуществляет фотосинтез и почти неподвижна днем. Однако ночью одноклеточное переходит на питание органикой, твердыми частицами.

Инфузория туфелька и эвглена зеленая стоят на разных полюсах цепи развития простейших. Героиня статьи признана среди них наиболее сложным организмом. Организмом, кстати, туфелька является, поскольку имеет подобие органов. Это элементы клетки, отвечающие за те или иные функции. У инфузории есть отсутствующие у прочих простейших. Это и делает туфельку передовиком среди одноклеточных.

К передовым органеллам инфузории относятся:

1. Сократительные вакуоли с проводящими канальцами. Последние служат своеобразными сосудами. По ним в резервуар, коим является сама вакуоль, поступают вредные вещества. Они перемещаются из протоплазмы — внутреннего содержимого клетки, включающего цитоплазму и ядро.

Тело инфузории туфельки содержит две сократительные вакуоли. Накапливая токсины, они выбрасывают их вместе с излишками жидкости, попутно поддерживая внутриклеточное давление.

2. Пищеварительные вакуоли. Они, подобно желудку, перерабатывают пищу. Вакуоль при этом движется. В момент подхода органеллы к задней оконечности клетки, полезные вещества уже усвоены.
3. Порошица. Это отверстие в задней оконечности инфузории, подобное анальному. Функция у порошицы такая же. Через отверстие из клетки выводятся отходы пищеварения.
4. Рот. Это углубление в оболочке клетки захватывает бактерии и прочую пищу, проводя в цитофаринкс — тонкий каналец, заменяющий глотку. Имея ее и рот, туфелька практикует голозойный тип питания, то есть захват органических частиц внутрь тела.

Еще совершенным простейшим инфузорию делают 2 ядра. Одно из них большое, именуется макронуклеусом. Второе ядро малое — микронуклеус. Информация, хранящаяся в обоих органеллах идентична. Однако в микронуклеусе она не тронута. Информация макронуклеуса рабочая, постоянно эксплуатируется.

Инфузория туфелька под микроскопом

Большое ядро инфузории имеет форму боба. Малая органелла шаровидная. Органоиды инфузории туфельки хорошо видны под увеличением. Все простейшее в длину не превышает 0,5 миллиметра. Для простейших это гигантизм. Большинство представителей класса не превышают в длину 0,1 миллиметра.

Внешнее и внутренне строение инфузории туфельки

Инфузория-туфелька имеет размер около 0,1-0,3мм. Форма тела напоминает туфельку, потому она получила такое название.

Это животное имеет постоянную форму тела, так как эктоплазма снаружи уплотнена и образует пелликулу. Тело инфузорий покрыто ресничками. Их насчитывается около 10-15 тыс.

Характерной чертой строения инфузорий является наличие двух ядер: большого (макронуклеус) и малого (микронуклеус). С малым ядром связана передача наследственной информации, а с большим — регуляция жизненных функций. Инфузория-туфелька передвигается с помощью ресничек, передним (тупым) концом вперед и одновременно вращается вправо вдоль оси своего тела. Большая скорость движения инфузории зависит от веслообразного движения ресничек.

В эктоплазме туфельки имеются образования, называемые трихоцистами. Они выполняют защитную функцию. При раздражении инфузории-туфельки трихоцисты «выстреливают» наружу и превращаются в тонкие длинные нити, поражающие хищника. После использования одних трихоцист на их месте в эктоплазме простейшего развиваются новые.

Среда обитания, строение и передвижение

Инфузория-туфелька обитает в мелких стоячих водоёмах. Это одноклеточное животное длиной 0,5 мм имеет веретеновидную форму тела, отдалённо напоминающую туфлю. Инфузории все время находятся в движении, плавая тупым концом вперёд. Скорость передвижения этого животного достигает 2,5 мм в секунду. На поверхности тела у них имеются органоиды движения — реснички. В клетке два ядра: большое ядро отвечает за питание, дыхание, движение, обмен веществ; малое ядро участвует в половом процессе.

Строение инфузории туфельки

Организм инфузории устроен сложнее. Тонкая эластичная оболочка, покрывающая инфузорию снаружи, сохраняет постоянную форму её тела. Этому же способствуют хорошо развитые опорные волоконца, которые находятся в прилегающем к оболочке слое цитоплазме. На поверхности тела инфузории расположено около 15 000 колеблющихся ресничек. У основания каждой реснички лежит базальное тельце. Движение каждой реснички состоит из резкого взмаха в одном направлении и более медленного, плавного возвращения к исходному положению. Реснички колеблются примерно 30 раз в секунду и, словно вёсла, толкают инфузорию вперёд. Волнообразное движение ресничек при этом согласованно. Когда инфузория-туфелька плывёт, она медленно вращается вокруг продольной оси тела.

Митохондрии и другие мембранные органеллы

Число митохондрий в разных клетках сильно отличается, видимо это зависит от их размеров. У некоторых представителей их насчитывается несколько сотен и даже тысяч. В большом количестве митохондрии входят в состав кортекса, хорошо заметны они и в эндоплазме. Органоиды покрыты двумя мембранами и всегда имеют кристы только трубчатого строения. У анаэробных инфузорий митохондрии утрачены, а их место занимают их функциональные аналоги — гидрогеносомы — небольшие пузырьки, содержащие ферменты, окисляющие малаты и пируваты с высвобождением молекулярного водорода.

В клетках инфузорий также находятся следующие органоиды, характерные для эукариот:

• пероксисомы — мелкие одномембранные тельца, содержащие оксидазы;
• лизосомы с литическими ферментами, играющие исключительную роль в защите, пищеварении и транспорте;
• аппарат Гольджи;
• гладкий и шероховатый (с рибосомами) ретикулум.

Включения состоят из капель жира, гликогена и кристаллов, прежде всего, солей кальция и фосфора, но отмечены и соли бария и магния. Обычным явлением считаются симбиотические организмы внутри эндоплазмы и кортекса клетки инфузорий. Это могут быть другие инфузории, водоросли (чаще хлорелла), грибы, дрожжи, микроспоридии и наиболее часты — бактерии, они не могут жить вне тела инфузории (облигатные).

Реснички и трихоцисты

Ресничек у маленькой клетки насчитывается от 10 до 15 тысяч. Они вырастают из базальных телец, которые формируют сложную систему цитоскелета, включающую в себя посткинетодесмальные фибриллы и филаменты. В основании органелл образуются парасомальные мешочки, возникающие вследствие впячивания наружной мембраны.

Между плотно расположенными инфузорными ресничками ещё остаётся место для 5−8 тысяч органоидов защиты, называемых трихоцистами. Они представляют собой одну из разновидностей секреторных пузырьков, выталкиваемых инфузорией в процессе экзоцитоза. Выглядят они как тела с наконечником, поперечно исчерченные через каждые 7 нм, располагаются в мембранных мешочках. Защитная функция проявляется в моментальном удлинении и выстреливании в случае опасности. Однако некоторые представители инфузорий лишены таких органелл и при этом вполне жизнеспособны.

Инфузория-туфелька передвигается при помощи ресничек. Совершая волнообразные движения, она плывёт тупым концом вперёд. Органеллы делают прямой удар в выпрямленном состоянии. Возвратный осуществляется в изогнутом. Процесс этот нельзя назвать синхронным, так как темп задаёт первая ресничка в ряду, а каждая последующая повторяет действие с небольшой задержкой. Это приводит к вращению туфельки вокруг своей оси во время передвижения. За секунду она преодолевает 2−2,5 мм расстояния.

Изгибая тело, инфузория может поменять направление. При неожиданном столкновении с препятствием она резко подастся назад, так как в её мембране резко уменьшится разность потенциалов, и внутрь проникнут ионы кальция. Затем туфелька будет в течение некоторого времени совершать движения вперёд и обратно, за время которых кальций выйдет из клетки, и вскоре продолжит путь по изначальной траектории.

Сходство и отличия от эвглены зеленой

Эвглена зеленая — тоже одноклеточный микроорганизм, то есть единственная клетка, которая существует автономно.

Сходства

• Оба микроорганизма — одноклеточные;
• Живут в воде;
• Являются эукариотами, то есть имеют оформленные ядра;
• Поддерживают постоянную форму тела благодаря плотной клеточной стенке.

Отличия

• У инфузории — два ядра, а у эвглены — только одно.
• Туфелька размножается бесполым и половым путем, а эвглена — только делением.
• Передвижение инфузории обеспечивают множество ресничек, а эвглена плавает с помощью жгутика.
• Инфузория-туфелька бесцветная, а эвглена — зеленая из-за наличия специального пигмента — хлорофилла.
• Питается инфузория органическими веществами путем фагоцитоза. Эвглена, помимо этого, может фотосинтезировать, то есть получать питание из углекислого газа и воды на свету с помощью хлорофилла.
• У эвглены зеленой есть светочувствительный глазок, у инфузории такой орган отсутствует.

Сократительные вакуоли

Сократительные вакуоли расположены на передней и задней частях клеток. Каждая из них состоит из резервуара, открывающегося наружу порой, и отходящих радиальных каналов, окружённых множеством тонких трубочек, перекачивающих жидкость из цитоплазмы. Всю хрупкую систему удерживает цитоскелет.

Основная функция этих внутренних органоидов — осморегуляция. Диффузия молекул воды внутрь клетки приводит к избытку жидкости, который и выводится вакуолями. Приводящие каналы откачивают воду в резервуар, который затем сокращается и отделяется от трубок, через пору выбрасывая воду за пределы клетки. Две вакуоли работают попеременно, каждая сокращается по 10−25 секунд в зависимости от температуры окружающей среды. Спустя час выброшенный объём жидкости приравнивается к объёму самой клетки.

Ядро и ядрышко

У инфузории есть два ядра, каждое из которых имеет своё строение и функции. Малое обладает округлой формой, содержит в себе наследственный материал. С его генома плохо считываются матричные РНК, поэтому наследственная информация не преобразуется в белок или иной функциональный продукт, и экспрессия генов отсутствует. В случае разрушения ядрышка жизнь туфельки продолжается, но она будет только размножаться бесполым путём, половой процесс будет невозможен.

Созревание большого ядра бобовидной формы приводит к сложным перестройкам в наследственном материале. С его генов считываются все мРНК, поэтому именно от него зависит синтез белков. Разрушает ядро половой процесс, но по его окончании макронуклеус снова восстанавливается.

Половое

При недостатке пищи или изменении температуры инфузории переходят к половому размножению, а затем могут превратиться в цисту.

При половом процессе увеличения числа особей не происходит. Две инфузории временно соединяются друг с другом. На месте соприкосновения оболочка растворяется, и между животными образуется соединительный мостик. Большое ядро каждой инфузории исчезает. Малое ядро дважды делится. В каждой инфузории образуются четыре дочерних ядра. Три из них разрушаются, а четвёртое снова делится. В результате в каждой остаётся по два ядра. По цитоплазматическому мостику происходит обмен ядрами, и там сливается с оставшимся ядром. Вновь образовавшиеся ядра формируют большое и малое ядра, и инфузории расходятся. Такой половой процесс называется конъюгацией. Он длится около 12 часов. Половой процесс ведёт к обновлению, обмену между особями и перераспределению наследственного (генетического) материала, что увеличивает жизнестойкость организмов.

 

Сколько хромосом насчитывается у инфузории туфельки

На протяжении многих лет ученые пытались расшифровать геном туфельки. Это удалось исследователям из Соединенных Штатов Америки, которые провели грандиозную работу, в результате которой выяснилось, что количество хромосом у этого микроорганизма почти достигает 16000. Из этого количества десять процентов приходится на изоформы, которые возникают при формировании кусочков ДНК. Американским ученым удалось доказать, что весь геном туфельки состоит приблизительно из двух тысяч копий. Это значит, что в одном ядрышке одновременно присутствуют миллионы хромосом.

Движение

Совершая ресничками волнообразные движения, туфелька передвигается (плывёт тупым концом вперёд). Ресничка движется в одной плоскости и совершает прямой (эффективный) удар в выпрямленном состоянии, а возвратный — в изогнутом. Каждая следующая ресничка в ряду совершает удар с небольшой задержкой по сравнению с предыдущей. Плывя в толще воды, туфелька вращается вокруг продольной оси. Скорость движения — около 2—2,5 мм/c. Направление движения может меняться за счёт изгибаний тела. При столкновении с препятствием направление прямого удара меняется на противоположное, и туфелька отскакивает назад. Затем она некоторое время «раскачивается» взад-вперед, а затем снова начинает движение вперёд. При столкновении с препятствием мембрана клетки деполяризуется, и в клетку входят ионы кальция. В фазе «раскачивания» кальций выкачивается из клетки.

Пути заражения человека

Балантидий (Balantidium coli) – опасный вид инфузорий, который обитает на внутренних стенках кишечника человека и свиньи. Заражение может произойти вследствие несоблюдения правил личной гигиены. Цисты балантидий попадают в прямой кишечник и могут долгое время не проявлять себя. Под действием различных факторов они активизируются и разрушают слизистую кишечника, образуя язвы. В кишечнике свиней балантидии легко цистируются, в то время как человеческий кишечник может долго вынашивать паразита и никак не проявлять его активность.

Наиболее частыми местами заражения являются фермы и частные хозяйства, где происходит разведение свиней или скота. Сами работники хозяйств подвержены большему риску по сравнению с остальным населением. Дело в том, что цисты достаточно живучи и могут оставаться в помете животного продолжительное время. Срок сохранения цист в экскрементах свиней может доходить до нескольких недель. В вегетативной форме, при комнатной температуре, они погибают через 2-3 дня. Сами цисты могут переноситься птицами и насекомыми, попадая с их помощью на овощи и фрукты, растущие в опасной близости от загона скота. Также они могут переноситься через воду или вследствие тактильного контакта с зараженным предметом или уже заболевшим человеком. При заражении человека проявляются характерные симптомы.

Класс инфузории туфельки

Также строение инфузории зависит от ее класса. Так различают два класса инфузории туфельки:

• ресничные инфузории,
• сосущие инфузории.

Ресничные инфузории

Названы так, поскольку их тело покрыто маленькими ресницами, которые также именуются цилиями. Длина ресницы составляет не более 0,1 микрометра. Ресницы могут, как распределятся равномерно по телу нашей простейшей красавицы, так и собираться в пучки, которые биологи называют «цирры». Сами ресницы представляют собой пучок фибрилл, которые являются нитевидными белками.

Каждая ресничная инфузория может иметь несколько тысяч таких вот ресниц. Передвижение инфузории также осуществляется при помощи ресниц.

Сосущие инфузории

Сосущие инфузории совсем не имеют не только ресничек, но и рта, глотки и пищеварительных вакуолей, столь характерных для их «волосатых» сородичей. Зато у них есть своеобразные щупальца, представляющие собой плазматические трубочки. Именно эти щупальца-трубочки у сосущих инфузорий выполняют функцию рта и глотки, так как захватывают и проводят питательные вещества в эндоплазму клетки.

Не имея ресниц сосущие инфузории не способны передвигаться. Впрочем, им это и не нужно, имея особую ножку-присоску, они прикрепляются к коже какого-нибудь краба или рыбы и на них живут. Сосущих инфузорий всего лишь несколько десятков видов, против тысячи видов их ресничных собратьев.

Интересные факты

Инфузории-туфельки обладают способностью различать малейшие концентрации химических веществ в воде. С такой чувствительностью им легче находить колонии бактерий, то есть пищу. А в лаборатории эту суперспособность иногда используют для определения примесей в воде. Проводилась даже дегустация высушенной массы инфузорий. Оказалось, что на вкус они напоминают курицу или сухой творог. В белке инфузорий есть все необходимые аминокислоты. Его состав похож на казеин. Скопления инфузорий-туфелек можно увидеть невооруженным глазом, и это реально даже в домашних условиях. Достаточно положить маленький кусочек морковки в банку с водой и поставить ее в темное теплое место. Воду можно взять из природного водоема, но подойдет и водопроводная вода. Лучше всего брать воду с небольшим количеством ила из аквариума — там точно есть туфельки. Через пару дней в мути, которая окружает морковь, сначала можно будет при помощи микроскопа обнаружить инфузорий. А немного позже, когда уменьшится количество кислорода в воде, ближе к поверхности появятся скопления белых точек — это и есть скопления инфузорий. Инфузория-туфелька — удивительный представитель одноклеточных микроорганизмов. Она устроена примитивно и в то же время сложно. В природе инфузория-туфелька занимает свою экологическую нишу. Она стала отличной моделью для изучения всех основных процессов жизнедеятельности. Кроме того, этих простейших используют в качестве корма для рыб и как маркер загрязнения жидкости.

Функции инфузории туфельки

Инфузории, как впрочем, и другие простейшие организмы выполняют ряд важных биологических функций. Они уничтожают многие виды бактерий, и сами в свою очередь служат пищей для мелких беспозвоночных организмов. Порой их специально разводят в качестве корма для мальков некоторых аквариумных рыбок.

Возможности изучения

На самом деле в наблюдении за ним нет ничего сложно, кроме того, размер в десятые миллиметра является довольно большим для простейших. Всё это означает, что исследования можно провести даже в домашних условиях, но сначала для этого нужно развести культуру инфузорий.

Поскольку туфельки присутствуют во всех водоёмах, вода берётся из этих источников. Для чистоты эксперимента нужно взять три стеклянные ёмкости и в одну из них положить разлагающиеся веточки и листья, в другую — живые растения, в третью — ил со дна.

Когда всё готово, нужно внимательно просмотреть содержимое ёмкости и убедиться, что в ней нет посторонних видимых глазом организмов, например, насекомых или личинок. Если они есть, их придётся выловить, в противном случае инфузории будут съедены. Подготовленная среда обитания ставится на окно, прикрывается стеклом и оставляется при комнатной температуре на несколько дней. При этом нужно следить, чтобы на ёмкость не попадали прямые солнечные лучи.
Спустя двое суток банку следует встряхнуть и проверить, не появилось ли там каких-либо организмов. Это могут быть как туфельки, так и другие существа, но проверяется это просто. Нужно взять каплю воды у освещённой стенки сосуда ближе к поверхности, именно в этом месте будет концентрироваться большинство интересующих организмов. Затем каплю следует поместить на стекло и рассмотреть через микроскоп или хотя бы лупу.

Если при этом видны веретеновидные тела, перемещающиеся быстро и плавно и вращающиеся вокруг своей оси, значит, получилось развести туфелек. Если в капле присутствует кусочек зелени или бактериальная плёнка, сразу множество инфузорий будет скапливаться вокруг пищи.

Отделить туфелек от других животных несложно. Обычно они двигаются намного быстрее остальных организмов, этим и нужно воспользоваться. Для этого каплю, в которой есть несколько типов существ, помещают на стекло и ставят в хорошо освещённое место. Рядом с ней приливают небольшое количество свежей воды и проводят зубочисткой линию от одной жидкости к другой так, чтобы получился тонкий водяной мостик, соединяющий две среды. Инфузории быстро пройдут расстояние и окажутся в новой капле.

Бывает, что не удаётся рассмотреть ничего живого в воде, в таком случае можно добавить в ёмкость несколько капель кипячёного молока и подождать ещё два дня. Спустя это время можно ещё раз попытаться изучить развившиеся организмы.

Далее туфельки будут размножаться, ускорить этот процесс можно, создав им благоприятные условия. Для этого их помещают в одну из следующих сред:

• на высушенную банановую кожуру;
• на листья салата;
• в молоко;
• в настой сена.

Разведённые таким образом организмы могут использоваться для наблюдения за ними в исследовательских целях либо приносить практическую пользу. Поскольку инфузории — естественные санитары пресных вод, они могут дезинфицировать жидкость в аквариумах с рыбами, а также служить кормом для мальков.

Таким образом, инфузории-туфельки — это удивительные организмы, обладающие уникальными особенностями (например, половым процессом без размножения), они могут быть изучены даже в домашних условиях.

Ядерный аппарат

Присутствие в клетке инфузорий ядер двух типов — макронуклеуса (соматического) и микронуклеуса (генеративного), считается неотъемлемой особенностью инфузорий. У большинства из них макронуклеусы очень крупные, богатые ДНК, делящиеся митотически. Но встречаются инфузории с фрагментированными или очень мелкими соматическими ядрами. Последние из них не способны делиться. Без макронуклеуса клетка не может существовать, его потеря ведёт к гибели инфузории. А без микронуклеуса она может жить и даже давать потомство.

Микронуклеусы — мелкие шарообразные ядра. Если их в клетке несколько, то они либо лежат рядом с макронуклеусом или в его углублениях, либо разбросаны по эндоплазме. Иногда два ядра образуют почти неразрывный комплекс. Деление микронуклеусов проходит по типу закрытого (внутриядерного) ортомитоза. Оно также способно к двухступенчатому мейозу. Потому они бывают как диплоидными, так и гаплоидными, а у некоторых видов полиплоидными. Было доказано, что кроме участия в половом процессе микронуклеарная ДНК отвечает за правильное развитие и функционирование цитостома и за развитие общего морфогенеза клетки.

Макронуклеусы у разных видов инфузорий имеют разную форму. Они бывают сферическими, удлинёнными, колбасовидными, лентовидными, бобовидными, кустистыми, чёткообразными или разделёнными на 2 или более частей. Обычно их считают полиплоидным, но показано, что это часто бывает характерно не для всех молекул ДНК, а для некоторых их участков.

Как организм переваривает пищу

Процесс переваривания пищи клеткой осуществляется таким образом:

1. Микроорганизм постоянно находится в движении. В результате в его вакуоль, предназначенную для переваривания пищи, систематически проникают питательные вещества. После завершения процесса переваривания пища всасывается в цитоплазму.
2. Сразу после того как в клетке образуется пищеварительная вакуоль начинается процесс выработки ферментов.
3. В первые моменты содержимое органа, предназначенного для пищеварения, ничем не отличается от среды, его окружающей.
4. Спустя непродолжительный временной промежуток содержимое вакуоли начинает меняться. Это обусловлено тем, что среда этого органа становится кислой. В результате начинается пищеварительный процесс.
5. Через некоторое время среда начинает опять изменяться и становится слабощелочной. Такие условия создаются для того, чтобы продолжился процесс пищеварения.
6. Продолжительность кислой и слабощелочной среды напрямую зависит от качества пищи, поступающей в вакуоль. Как правило, время действия кислой среды не превышает ¼ всего срока, предназначенного для пищеварения.

Особенности выделительной системы

В организме данной клетки размещаются специальные органы, предназначенные для выделения в окружающую среду отходов жизнедеятельности. Их ученые называют сократительными вакуолями, одна из которых находится в задней части тельца, а вторая в передней.

Они имеют некоторые особенности:

1. В этих органах присутствуют резервуары, к которым присоединяются специальные канальчики.
2. Процесс работы выделительных органов запускается с момента заполнения канальчиков жидкостью.
3. После того как жидкость переливается в резервуар, она выводится наружу через специальную пору.
4. Дальше канальчики снова наполняются жидкостью, и цикл повторяется, при этом стоит отметить, что задняя и передняя вакуоли сокращаются в строгой очередности.

Покровы инфузорий

Цитоплазма инфузорий всегда явно делится на два слоя: наружный (эктоплазму, или кортекс) и эндопдазму. Поверхность кортекса представлена плазматической мембраной со слоем гликокалекса, который может изменяться в зависимости от условий среды. Гликокалекс состоит из мукополисахаридов и связан с коммуникативной системой клетки. В нём расположены рецепторные молекулы, позволяющие инфузориям избирательно пропускать внутрь определённые вещества. Иногда снаружи клетку покрывает ещё одна мембраноподобная структура — перилемма, функция которой до конца не понятна.

Вместе со структурами, расположенными под мембраной: альвеолами, эпиплазмой и слоем микротрубочек, слой кортекса именуется пелликулой. У многих инфузорий пелликула образует складки и гребни, имеет вид ячеек (у инфузории туфельки), в центре которых расположены реснички.

Часть кортекса может видоизменяться для выполнения каких-либо функций, например, служить для прикрепления клетки к субстрату, что чаще встречается у симбиотических видов (присоски, стебельки, прикрепительные диски).

Часть кортекса инфузорий также несёт различное число экструсом — структур, выполняющих функции защиты, нападения и некоторые другие. Это веретёновидные или пузырьковидные структуры, в которых содержатся вещества, при необходимости выделяемые (резко выбрасываемые) наружу.

У некоторых инфузорий в кортексе постоянно присутствуют гранулы пигментов или пигментоцисты, что придаёт им определённую окраску. Они выполняют защитную функцию или обеспечивает фоточувствительность.

С комплексом сократительных вакуолей и функцией питания связаны постоянные образования в соматической части кортекса:

• поры, открывающиеся на поврхность кортекса;
• цитопрокт (порошица), через который происходит дефекация вакуолей с непереваренными остатками пищи.

У большинства инфузорий имеются оформленные цитостом-цитофарингиальные (рото-глоточные) структуры. Цитостом имеет несколько разное строение и может быть покрытым более длинными ресничками или мелкими поликинетами. Важно, что реснички там отличаются от всех других на теле инфузорий. У некоторых оральное углубление дополнительно формирует глотку (цитофарингс). В ней есть пароральная мембрана, задерживающая бактерии и другие пищевые частицы в глотке. У Suctoria рта нет, их питание осуществляется через специализированные пищевые щупальца. Другие безротые инфузории питаются эндоцитарно через пелликулу.

Помимо кортекса некоторые инфузории выделяют на поверхность постоянные защитные образования типа футляра или лорики.

Питание и органы выделения

Органеллами питания у инфузории-туфельки являются: предротовое углубление, клеточный рот и клеточная глотка. Бактерии и другие взвешенные в воде частицы вместе с водой загоняются околоротовыми ресничками через рот в глотку и попадают в пищеварительную вакуоль.

Наполнившись пищей, вакуоль отрывается от глотки и увлекается током цитоплазмы. По мере передвижения вакуоли пища в ней переваривается пищеварительными ферментами и всасывается в эндоплазму. Затем пищеварительная вакуоль подходит к порошице и непереваренные остатки пищи выбрасываются наружу. Инфузории перестают питаться только в период размножения.

Органеллами осморегуляции и выделения у туфельки являются две сократительные, или пульсирующие, вакуоли с приводными канальцами.

Таким образом, инфузории, в сравнении с другими простейшими, имеют более сложное строение:

• Постоянная форма тела;
• наличие клеточного рта;
• наличие клеточной глотки;
• порошица;
• сложный ядерный аппарат.

Осморегуляция

Для удаления избытков поступающей воды и регуляции постоянства солевого состава у инфузорий как и у многих простейших есть специальные органоиды — пульсирующие, или сократительные вакуоли. У пресноводных (реже у морских, но не у всех) инфузорий может быть как одна, так и несколько (много) сократительных вакуолей.

В типичном случае они представляют собой комплексы из спонгиома (пузырька), системы собирающих каналов (или одного канала), центральной ампулы и поры. Период медленного заполнения вакуоли называется диастолой, а быстрого опорожнения — систолой. Частота пульсации вакуолей зависит от размера клетки инфузории. У мелких особей они пульсируют намного чаще.

Дыхание

Дыхание происходит через покровы тела. Кислород поступает в цитоплазму через всю поверхность тела и окисляет сложные органические вещества, в результате чего они превращаются в воду, углекислый газ и некоторые другие соединения. При этом освобождается энергия, которая необходима для жизни животного. Углекислый газ в процессе дыхания удаляется через всю поверхность тела.

Такие разные инфузории

Первые свободноживущие, вторые сидячие, лишённые во взрослом состоянии ресничек, рта и глотки, зато имеющие щупальца, способные размножаться почкованием и расселяться при помощи «бродяжек», покрытых ресничками. Сосущие инфузории хищники, питающиеся другими инфузориями, которых ловят при помощи щупалец и ими же высасывают содержимое жертвы (внеклеточное пищеварение). Внутри щупалец проходит канал, по которому содержимое пойманной инфузории перетекает в клетку хозяина.

Свободноживущие инфузории встречаются как в пресных водах, так и в морях. Их образ жизни разнообразен. Часто это планктонные организмы, большая часть которых наряду с гетеротрофным, способны к фотоавтотрофному способу питания за счёт симбиоза с водорослями. Многие бентосные виды ползают по дну и водным растениям. Богат инфузориями прибрежный морской песок. Живущие в песке инфузории имеют форму длинных тонких лент, способных сокращаться, ресничный аппарат, позволяющий протискиваться между песчинками.

В морской и пресной воде много сидячих видов, прикрепляющиеся к субстрату сократимыми и несократимыми стебельками. Их тело похоже на трубку или колокольчик с ресничками (трубач, сувойка) Часто они поселяются на животных и их раковинах — моллюсках, ракообразных, насекомых.

Важную роль выполняют симбиотические инфузории, обитающие в переднем отделе (рубце и сетке) жвачных. Большинство их относится к отряду Entodiniomorpha. Они помогают хозяину переваривать растительную пищу, вырабатывая специализированные ферменты. Без своих симбионтов жвачные не способны переваривать клетчатку. Тело этих инфузорий устроено сложно, оно часто снабжено шипами, выростами, а также скелетными пластинками из вещества близкого к клетчатке. В рубце жвачных их число может достигать 2 млн. на 1 см³.

Есть многочисленные инфузории, паразитирующие на рыбах. Самое большое значение среди них имеют равноресничные инфузории. Внедрившиеся в кожу рыб они вызывают её изъязвление и становятся причиной массовой гибели хозяев. Особенно подвержены такому заражению карпы.

В толстом кишечнике человека редко паразитирует равноресничная инфузория Balantidium coli, вызывающая тяжёлую форму колита (балантидиоз), которую трудно вылечить. Заразиться ей можно от свиней, у которых балантидиум паразитирует в кишечнике. Заражение происходит цистами инфузории.

Представители рода Blepharisma легко отличаются от других инфузорий благодаря красной или розовой окраске тела, обусловленной наличием гранул пигмента блефарисмина. Длина их каплевидной или бобовидной клетки варьирует от 50 мкм до 1мм. Питаются бактериями, одноклеточными водорослями, более мелкими инфузориями и даже собратьями по роду. Для них характерен отрицательный фототаксис.

Продолжительность жизни

Инфузория туфелька на фото может быть в 2 раза больше, чем по стандарту. Это не зрительная иллюзия. Дело в особенностях размножения одноклеточного. Процесс бывает двух типов:

1. Половой. В этом случае две инфузории сливаются боковыми поверхностями. Оболочка здесь растворяется. Получается соединительный мостик. Через него клетки меняются ядрами. Большие растворяются вовсе, а малые дважды делится. Три из полученных ядер исчезают. Оставшееся снова делится. Два получившихся ядра переходят в соседнюю клетку. Из нее тоже выходят две органеллы. На постоянном месте одна из них преобразуется в большое ядро.
2. Бесполый. Иначе именуется делением. Ядра инфузории членятся, каждое на два. Клетка делится. Получается две. Каждая — с полным набором ядер и частичным прочих органелл. Они не делятся, распределяются меж вновь образовавшимися клетками. Недостающие органоиды образуются уже после отсоединения клеток друг от друга.

Как видно, при половом размножении число инфузорий остается прежним. Это называется конъюгацией. Происходит лишь обмен генетической информацией. Число клеток остается прежним, но сами простейшие по факту получаются новыми. Генетический обмен делает инфузорий живучее. Поэтому к половому размножению туфельки прибегают в неблагоприятных условиях.

Если условия становятся критическими, одноклеточные образуют цисты. С греческого это понятие переводится как «пузырь». Инфузория сжимается, становясь шаровидной и покрывается плотной оболочкой. Она защищает организм от неблагоприятных влияний среды. Чаще всего туфельки страдают от пересыхания водоемов.

Размножение инфузории туфельки

Когда условия становятся пригодными для жизни, цисты расправляются. Инфузории принимают обычную форму. В цисте инфузория может прибывать несколько месяцев. Организм находится в своеобразной спячке. Обычное же существование туфельки длится пару недель.

Диагностика и лечение

Диагностика наличия в организме инфузории Balantidium coli проходит при помощи нативного (сохраняющего естественную структуру и цвет исследуемого материала) мазка или соскоба с пораженного участка кишечника, взятого при помощи процедуры ректороманоскопии. Сами инфузории обнаруживаются достаточно легко за счёт крупного размера, характерной формы и высокой подвижности. Сложнее выявляются цисты. Распознать их можно с помощью окрашенных препаратом Люголя растворов. Обычно в мазках наблюдается небольшое количество балантидий, а для постановки точного диагноза необходимо пройти анализ несколько раз. Важной информацией при постановке диагноза является место проживания больного, близость расположения ферм и мест содержания домашнего скота.

Исследования под микроскопом

В этом случае исследуется нативный мазок. Балантидии хорошо просматриваются при увеличении, так как их длина составляет около 75 мкм, а толщина порядка 40 мкм. Для ее обнаружения достаточно небольшого увеличения микроскопа. Чтобы более детально изучить микроорганизм, стоит убрать лишнюю жидкость из препарата. Возбудитель заболевания замедлится и его можно будет рассмотреть более подробно. При таком увеличении видно реснички, равномерно покрывающие яйцеобразное тело инфузории. В центре просматривается бобовидное тело – вегетативное ядро (макронуклеус). Его окружает мутная зернистая жидкость – эндоплазма. Следующим слоем следует эктоплазма и цитоплазма, ограничивающая клетку от внешней среды. Вакуоли располагаются в передней и задней части организма. Они похожи на светлые шары, которые то появляются, то исчезают.

Метод Гейденгайна

При изучении препарата по методу Гейденгайна признаки проявления микроорганизма такие же, как и при исследование под микроскопом. Наблюдение также проводится при относительно небольшом увеличении. Балантидии легко обнаруживается благодаря внутреннему строению клетки. Небольшое отличие наблюдается в отсутствие ресничек в рассматриваемой среде.

Культуральный метод

Для изучения балантидии таким методом используют среду Райса.

Лечение больного балантидиазом должно проводиться под строгим наблюдением врача или в больнице. Для улучшения самочувствия и ускорения выздоровления пациенту выписывают следующие лекарства:

• метронидазол;
• мономицин;
• окситетрациклин.

Конкретные дозировки назначает специалист. При современной терапии прогноз исхода болезни благоприятен. Без обращения к антипаразитарной терапии смертность от заболевания достигает всего 12 %.

Профилактика

Для избежания заражения опасным заболеванием стоит соблюдать элементарные правила личной гигиены:

• мыть руки перед приемом пищи и после посещения туалета;
• обрабатывать горячей водой фрукты и овощи;
• кипятить воду для приготовления чая или других напитков.

В общественных масштабах должны приниматься меры:

• по борьбе с загрязнением мест проживания человека экскрементами свиней;
• по улучшению гигиены труда и по профилактике возможного вредного влияния на здоровье людей, работающих с животными на фермах;
• по своевременному диагностированию заболевания и лечению зараженных балантидиазом людей.

Симптомы и осложнения

Научное название заболевания паразитом – балантидиаз. Толстая кишка при аболевании балантидиазом поражается эрозиями и язвами. В результате происходит отек, нагноение очага поражения и омертвление тканей. В запущенных случаях болезнь может привести к летальному исходу.

Патологические процессы начинаются вследствие размножения микроорганизмов в стенках толстой кишки, возможно заражение конечной части тонкой кишки и образование язв. Заболевание может протекать в острой или хронической форме. Чаще наблюдаются пациенты с хронической формой заболевания.

При любой форме характерным признаком будет появление кровавого поноса со слизью и зловонным запахом, либо возникновение колита, сопровождающегося выделением полужидкого слизистого поноса без крови. Хроническая форма протекания может не проявляться в форме дизентерии совсем, находиться в стадии ремиссии. В таком случае больные считают, что у них присутствует легкий недуг и не обращаются к специалистам. При длительном запускании болезни периоды ремиссии могут сокращаться, а острые состояния будут проявляться сильнее. В такие моменты шанс летального исхода намного выше.

Развитие болезни обычно разделяют на три этапа:

• инкубационный период;
• острый период;
• хронический балантидиаз.

У больного балантидиазом наблюдаются следующие симптомы: снижение аппетита, головная боль, повышенная температура, проявление умеренной лихорадки (или жара), слабость. Вместе с основными признаками могут проявляться и характерные симптомы заболевания: метеоризм, боли в животе, понос, при поражении прямой кишки могут наблюдаться тенезмы (ложные позывы к дефекации, сопровождающиеся болезненными ощущениями). В кале больного присутствуют примеси крови и слизи. Возможно появление сухости языка, болезненные чувства в области печени (по тактильным ощущениям она увеличивается). При тяжелом течении болезни начинается сильная лихорадка, появляется частая тошнота, зловонный понос с кровью и слизью. Такие больные очень быстро худеют, и уже неделю спустя у них развивается кахексия (истощение организма).

Размножение инфузории. Процесс конъюгации

Размножается инфузория путем поперечного деления, при котором сначала происходит деление ядер. Макронуклеус делится амитотически, а микронуклеус — митотически.

Время от времени у них происходит половой процесс, или конъюгация. Во время этого две инфузории, сближаются и тесно прикладываются друг к другу ротовыми отверстиями. При комнатной температуре в такой виде они плавают около 12ч. Большие ядра разрушаются и растворяются в цитоплазме.

В результате мейотического деления из малых ядер формируется мигрирующее и стационарное ядра. В каждом из этих ядер содержится гаплоидный набор хромосом. Мигрирующее ядро активно перемещается через цитоплазматический мостик из одной особи в другую и сливается с ее стационарным ядром, то есть происходит процесс оплодотворения. На этой стадии у каждой туфельки образуется одно сложное ядро, или синкарион, содержащее диплоидный набор хромосом. Затем инфузории расходятся, у них снова восстанавливается нормальный ядерный аппарат и они в дальнейшем интенсивно размножаются путем деления.

Процесс конъюгации способствует тому, что в одном организме объединяются наследственные начала разных особей. Это приводит к повышению наследственной изменчивости и большей жизнестойкости организмов. Кроме того, развитие нового ядра и разрушение старого имеет большое значение в жизни инфузорий. Это связано с тем, что основные жизненные процессы и синтез белка в организме инфузорий контролируются большим ядром.

При длительном бесполом размножении у инфузорий снижается обмен веществ и темп деления. После конъюгации восстанавливается уровень обмена веществ и темп деления.

Раздражимость

Инфузории-туфельки собираются к скоплениями бактерий в ответ на действие выделяемых ими веществ, но уплывают от такого раздражителя, как поваренная соль.

Раздражимость — свойство всех живых организмов отвечать на действия раздражителей — света, тепла, влаги, химических веществ, механических воздействий. Благодаря раздражимости одноклеточные животные избегают неблагоприятных условий, находят пищу, особей своего года.

Бесполое

Инфузория обычно размножается бесполым путём — делением надвое. Ядра делятся на две части, и в каждой новой инфузории оказывается по одному большому и по одному малому ядру. Каждая из двух дочерних получает часть органоидов, а другие образуются заново.

Размножение инфузории-туфельки