 |
Занятие 6. Морфология микроводорослей и простейших
|
|
|
|
Занятие 6. Морфология микроводорослей и простейших
Цель занятия − ознакомление с микроскопическими эукариотными организмами − микроводорослями и простейшими, их идентификацией по морфологическим признакам и методами их изучения под микроскопом в прижизненных препаратах.
Вопросы для обсуждения:
1. Особенности энергетического обмена микроводорослей.
2. Морфологические особенности микроводорослей.
3. Признаки, используемые в классификации микроводорослей.
4. Роль микроводорослей в биогеоценозе водоемов и очистных сооружениях.
5. Характеристика отдельных представителей микроводорослей.
6. Морфология протозойных микроорганизмов.
7. Способы размножения простейших.
8. Принцип классификации простейших.
9. Особенности основных представителей классов простейших: саркодовых, жгутиковых, споровиков, реснитчатых.
План занятия
1. Ознакомление с морфологией микроводорослей и простейших и принципами их систематики (материал лекций, данное учебное пособие).
2. Ознакомление с методами микроскопирования («висячая капля», «раздавленная капля»).
3. Самостоятельная работа.
Морфология микроводорослей
Микроводоросли подобно высшим растениям являются фотосинтезирующими организмами, осуществляют фотосинтез с выделением кислорода.
Основным местом обитания водорослей являются водоемы, но многие обитают в наземных экосистемах: в почве, на коре деревьев и др.
Многие водоросли − одноклеточные микроорганизмы, другие − нитчатые, колониальные или ценоцитные формы, третьи − многоклеточные, с дифференцировкой клеток и тканей, аналогичной высшим растениям.
В основу классификации водорослей положены в основном различия в свойствах клеток, а не организма: в частности различия в природе фотосинтезирующих пигментов, запасных питательных веществ, химического состава клеточной стенки, наличия подвижной стадии при их развитии, в количестве, строении, расположении жгутиков у подвижной формы. Поэтому к одним и тем же таксономическим группам водорослей могут относиться как одноклеточные формы, так и многоклеточные растениеподобные, например, в группе зеленых и красных водорослей.
|
|
|
Объектами исследования микробиологов являются в основном одноклеточные формы − представители подвижных форм, жгутиковые, и неподвижных, диатомовые и десмидиевые. И те, и другие формы составляют основную массу планктона, принимают участие в процессах самоочищения природных водоемов, очистки сточных вод в очистных сооружениях (биологические пруды, поля фильтрации, поля орошения), способствуют освобождению стоков от соединений азота и фосфора, обогащают воду кислородом. В природных условиях массовое развитие микроводорослей приводит к так называемому " цветению" водоемов. Культивирование микроводорослей методами биотехнологии осуществляется с целью получения биомассы биологически активных веществ в структуре системы жизнеобеспечения в космических кораблях.
Эвглена (Euglena gracillus) − типичный представитель подвижных форм обладает выраженной полярностью: у нее вытянутая листовидная форма клетки, на переднем конце которой имеются два жгутика. Вблизи основания жгутиков имеется специализированная органелла − глазок − окрашенный особыми каротиноидами в красный цвет. Это фоторецептор, определяющий направление движения клетки к свету. Форма клетки изменчива, так как вместо жесткой клеточной стенки имеется эластичная пленка пелликула. Размножение осуществляется путем продольного деления (рис. 12).
|
|
|
Рис. 12. Микроводоросли
1 − Euglena gracillus; 2 − Chlorella vulgaris
Хлорелла (Chlorella vulgaris) − зеленая водоросль, вегетативное тело которой окружено клеточной стенкой из целлюлозы и имеет округлую форму. Клетки одиночные, либо образуют бесформенные скопления. Размножение осуществляется с помощью автоспор, образующихся внутри клетки и высвобождающихся при разрыве оболочки (рис. 12).
Морфология простейших
Простейшие (Protozoa) − микроскопические одноклеточные животные организмы (эукариоты). Они весьма разнообразны по форме, величине и строению. Размеры их колеблются в зависимости от вида (от нескольких микрометров до 2 см). Большинство простейших достаточно сложно организованы, их клетка имеет оформленное ядро, в цитоплазме можно обнаружить целый ряд дифференцированных органоидов, характерных для низших животных. В настоящее время известно более 15000 видов простейших, большинство ведет сапрофитный образ жизни, обитая в воде и почве, но среди них известны и патогенные виды, вызывающие заболевания человека и животных. Цитоплазма простейших делится на два слоя − наружный (эктоплазма) и внутренний (эндоплазма). Эндоплазма имеет сложное строение и содержит вакуоли, включения, хорошо развитые митохондрии т. д. Ядро может иметь различную форму − овальную, шаровидную, удлиненную, неправильную. У некоторых видов имеется два ядра − макронуклеус и микронуклеус. Оболочка может быть плотной двухслойной, содержащей большое количество хитина, в таком случае она называется кутикулой; другие виды имеют гибкую оболочку, исполняющую роль полупроницаемой мембраны; у некоторых простейших практически нет оболочки, ее заменяет эктоплазма.
Размножение осуществляется простым делением и половым путем в результате конъюгации. В неблагоприятных условиях существования многие простейшие образуют покоящиеся формы (цисты) с пониженным обменом веществ и прочной оболочкой.
Для активной жизни простейших в почве важнейшее значение имеет наличие воды в почвенных порах. Периоды иссушения переживают в виде цист. Численность простейших в почве может быть очень высокой − до нескольких сотен тысяч клеток в 1 г почвы. Существенным фактором, регулирующим жизнь простейших в почвах, является количество бактерий, которыми они питаются.
|
|
|
Классификация простейших основана на способах движения: в класс саркодовые (амебовидные) (Rhzopoda) объединены виды, передвигающиеся с помощью псевдоподий; у жгутиковых (Mastigophora) подвижность обусловлена одним или несколькими жгутиками, движение инфузорий (ресничные − Ciliata) осуществляется за счет координированной системы ресничек; неподвижные формы простейших объединены в класс споровиков (Sporozoa).
Представители саркодовых (или корненожки) не имеют постоянной формы клетки из-за образований в различных ее участках псевдоподий, временных цитоплазматических выростов, либо в виде широких лопастей, либо узких, заостренных. Псевдоподии служат как для движения, так и для захвата пищи. Сталкиваясь с бактериальной или дрожжевой клеткой, амеба обтекает ее и включает внутрь цитоплазмы (фагоцитоз).
Размножаются амебы путем деления клетки в любом направлении.
Представителями являются различные сапрофитные амебы (см. рис. 13); в кишечнике человека и животных обитают непатогенная кишечная (Entamoeba coli) и патогенная дизентерийная (Entamoeba histolytica) амебы.
Представители класса жгутиковых (Flagellata) имеют овальную, веретенообразную или грушевидную форму, передвигаются с помощью одного или нескольких жгутиков, расположенных на одном конце тела. Их можно обнаружить в сточных водах, прудах, влажной почве. Многие представители этого класса патогенны для человека и животных, например, Leishmania tropica − возбудитель кожного лейшманиоза, Lamblia intestinalis − поражает кишечник и печень, Trychomonas vaginalis − вызывает воспаление мочеполовой системы и т. д.
К классу споровиков (Sporozoa) относятся возбудители малярии − различные виды малярийных плазмодиев (Plasmodium vivax, Pl. ovale, Pl. malariae), Toxoplasma gondii. Жизненный цикл малярийного плазмодия проходит 2 стадии: бесполое размножение (шизогония) в организме человека и половое (спорогония) − в организме комара.
Инфузории (Infusoria) − это обширный класс простейших, имеющих постоянную форму тела и передвигающихся с помощью ресничек. В клетке имеется одно или два ядра, ротовое отверстие, порошица, пищеварительная, сократительная и выделительная вакуоли и другие органоиды (рис. 13). Инфузории − это вершина дифференциации на одноклеточном уровне. Характерный представитель − сапрофит инфузория туфелька (Paramecium caudatum), встречающаяся в воде, во влажной почве; патогенный вид, паразитирующий в кишечнике − Balantidium coli. Инфузории в основном обитают в водоемах.
|
|
|
Для инфузорий характерно большое морфологическое разнообразие. Многие представители имеют форму эллипса, поверхность которого покрыта тонкими ресничками (Paramecium caudatum и Tethrahymena pyriformis).
Рис. 13. Простейшие:
1 – амеба; 2 – инфузории; 3 – сувойки
Простейшие входят в состав почвенных биоценозов, активных илов, используемых в процессах биологической очистки сточных вод. Питаясь бактериями и взвешенными веществами, они способствуют осветлению воды. Простейшие выполняют функцию индикаторов: по развитию тех или иных форм можно судить о качестве очистки стоков.
Так, преобладание амеб и отсутствие в составе активного ила инфузорий свидетельствует о плохой работе очистных сооружений, а отсутствие амеб и преобладание инфузорий − о хорошей работе очистных сооружений. Инфузория Tethrahymena pyriformis широко используется в качестве тест-объекта для первичной оценки токсичности и биологической ценности разного рода продуктов. Форма других представителей этого класса напоминает бутоны растений. Реснички спиралеобразно окружают ротовое отверстие, движение осуществляется за счет сокращения как самой клетки, так и стебельков, с помощью которых они могут прикрепляться к субстрату; есть одиночные и колониальные формы.
|
|
|
