Одноклеточные эукариоты: органоиды, движение и питание
Сравним эвглену, амёбу и инфузорию по наблюдаемым признакам, а не по устаревшей идее, будто все «простейшие» — одна родственная группа.
Федеральная программа · базовый уровень · 8 класс
Систематические группы животных
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Строение и жизнедеятельность одноклеточных эукариот в историческом разделе «простейшие»
- Движение, питание, размножение и переживание неблагоприятных условий в цисте
- Практика: готовые препараты инфузории и модель одноклеточной клетки
Как это устроено
Одноклеточный организм — не «половина организма»: одна его клетка выполняет получение веществ, регуляцию, движение и размножение. Но разные линии решают эти задачи по-разному. Эвглена движется жгутиком, инфузория — многочисленными ресничками, амёба — временными выростами цитоплазмы. Форма движения помогает описанию, но не заменяет данные о происхождении.
У эвглены некоторых видов есть хлоропласты и светочувствительный аппарат: свет может обеспечить энергию для фотосинтеза. При других условиях отдельные виды способны использовать органические вещества. Амёба захватывает частицы ложноножками; инфузория ресничками направляет их к области клеточного рта. Не надо говорить, что всякий одноклеточный либо «растение», либо «животное» в школьном бытовом смысле.
Пресноводная клетка получает воду из более разбавленной среды. Сократительная вакуоль некоторых видов собирает избыток и периодически выводит его. Пищеварительная вакуоль — другое образование и решает другую задачу. Если на видеозаписи видно сокращение одной вакуоли, нельзя автоматически назвать её пищеварительной.
Большинство изучаемых школьных форм размножаются бесполым делением клетки; у отдельных групп есть также половые процессы или обмен наследственным материалом. Одна и та же общая задача — передать наследственный материал — осуществляется разными жизненными циклами. Микроскопический препарат позволяет описать форму и видимые структуры, но без времени наблюдения не показывает весь цикл размножения.
Сравните движение по наблюдаемой структуре, а не по слову «хвостик». Жгутик эвглены и реснички инфузории построены из эукариотических микротрубочек; разница в числе и расположении меняет картину движения. Амёба перестраивает цитоскелет и выпускает ложноножку, затем перемещает в неё цитоплазму. Жгутик бактерии работает по другому механизму. На школьной видеозаписи обычно можно различить движение целой клетки, но тонкую внутреннюю структуру органоидов подтверждают другими методами, а не дорисовывают по силуэту.
Питание и удаление воды — два разных процесса. Амёба окружает частицу мембраной при фагоцитозе; в образовавшейся пищеварительной вакуоли ферменты расщепляют содержимое. У инфузории реснички сначала создают поток к ротовой воронке, после чего тоже формируется пищеварительная вакуоль. Сократительная вакуоль не переваривает пищу: она удаляет избыточную воду, которая поступает в пресноводную клетку осмотически. Если нарисовать обе вакуоли как одинаковые кружки без функции и процесса, сравнение будет ошибочным.
В протоколе наблюдения запишите для каждой клетки среду, масштаб, длительность записи, видимый способ движения и уверенность определения. Нельзя сравнивать «скорость эвглены» по одному кадру с «скоростью инфузории» по другому без масштаба и интервала времени. Для определения питания нужны наблюдение захвата частиц, данные о хлоропластах или эксперимент с контролем, а не только зелёный цвет фотографии. Так отделяют непосредственно увиденное от научного объяснения.
Когда условия ухудшаются, некоторые одноклеточные переходят в покоящуюся защищённую форму — цисту. В ней обмен веществ снижается, а оболочка повышает устойчивость к определённым воздействиям. У разных видов цисты устроены и функционируют по-разному: например, у свободноживущих форм она помогает пережить изменения среды, а у лямблии участвует в передаче между хозяевами. Нельзя обобщать это на всех одноклеточных организмов.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Одноклеточный эукариот
Организм, состоящий из одной клетки с ядром; эта клетка самостоятельно выполняет необходимые функции жизни в подходящей среде.
Пример: Эвглена и инфузория-туфелька — разные одноклеточные эукариоты.
Важно: Они не образуют один естественный таксон только потому, что состоят из одной клетки.
- Жгутик
Подвижный клеточный вырост некоторых эукариот, внутри которого микротрубочки и связанные с ними белки создают изгибы за счёт энергии АТФ. Жгутик может перемещать клетку или жидкость; внешнее сходство с бактериальным жгутиком не означает одинакового внутреннего устройства.
Пример: На видеозаписи подписанной эвглены ученик видит движение клетки с участием переднего жгутика, но по одному кадру не может измерить частоту его биения.
Важно: Жгутик бактерии устроен иначе, чем жгутик эукариота.
- Реснички
Обычно многочисленные короткие выросты эукариотической клетки с внутренними микротрубочками; их согласованные движения перемещают клетку или направляют поток воды с пищевыми частицами. Ресничка и эукариотический жгутик родственны по строению, но часто различаются длиной, числом и способом работы.
Пример: У инфузории-туфельки ряды ресничек помогают плыть, а реснички в области ротовой воронки направляют пищевые частицы к месту захвата.
- Ложноножка (псевдоподия)
Временный выступ клеточной поверхности, образующийся при перестройке цитоскелета и движении цитоплазмы. Он помогает клетке двигаться по поверхности или окружить пищевую частицу, но сам по себе не служит отдельным постоянным органом вроде конечности животного.
Пример: Амёба образует ложноножки и окружает ими подходящую пищевую частицу.
- Фагоцитоз
Захват клеткой относительно крупной частицы: мембрана окружает её, края соединяются, и внутри возникает мембранный пузырёк. Затем содержимое может расщепляться ферментами; захват не означает, что всё вещество уже усвоено клеткой.
Пример: Амёба может захватить бактерию и переварить её внутри пищеварительной вакуоли.
- Пищеварительная вакуоль
Мембранное образование с захваченной пищей, которое соединяется с пузырьками, содержащими ферменты; крупные молекулы расщепляются, а пригодные продукты затем переходят в цитоплазму. Непереваренные остатки выводятся отдельно.
Пример: После захвата пищи у инфузории образуется вакуоль, перемещающаяся по цитоплазме.
- Сократительная вакуоль
Система пузырьков и выводящего резервуара у некоторых пресноводных одноклеточных, которая собирает и периодически удаляет из клетки избыток воды, поступающей из более разбавленной среды. Это часть осморегуляции, а не орган кровообращения.
Пример: У инфузории работа сократительных вакуолей помогает поддерживать водный баланс.
Важно: Она не является «сердцем» и не выполняет всю работу по выделению продуктов обмена.
- Миксотрофия
Сочетание у одного организма фотосинтетического получения органического вещества и использования внешних органических соединений в определённых условиях. Наличие хлоропласта у вида ещё не доказывает, что он одинаково успешно питается обоими путями при любом освещении.
Пример: Некоторые эвглены фотосинтезируют на свету и могут использовать органические вещества при иных условиях.
Важно: Не каждая эвглена и не каждый одноклеточный эукариот одинаково миксотрофны.
- Осмос
Перемещение воды через избирательно проницаемую мембрану между растворами с разной концентрацией растворённых веществ. У пресноводной клетки вода обычно поступает внутрь, поэтому ей нужна регуляция объёма; направление и скорость зависят от условий по обе стороны мембраны.
Пример: Если пресноводную инфузорию поместить в среду с иным составом, частота работы сократительной вакуоли может измениться; без контрольных измерений причину изменений не устанавливают.
- Клеточный рот и ротовая воронка
Участок поверхности некоторых инфузорий, к которому реснички направляют частицы пищи; далее мембрана захватывает частицы и образует пищеварительную вакуоль. Это клеточные структуры, а не рот и пищеварительный тракт многоклеточного животного.
Пример: На учебной схеме инфузории мелкие частицы следуют в потоке воды к ротовой воронке, после чего появляются отдельные пищеварительные вакуоли.
- Пелликула
Упругая наружная структура клетки некоторых одноклеточных эукариот, поддерживающая форму при сохранении гибкости.
Пример: Пелликула эвглены помогает клетке менять очертания, не превращая её в амёбу.
- Планктон
Совокупность организмов, живущих в толще воды и обычно не способных полностью противостоять течениям своим движением.
Пример: Многие одноклеточные эукариоты входят в состав пресноводного или морского планктона.
- Циста
Устойчивая покоящаяся форма некоторых одноклеточных организмов с защитной оболочкой, помогающая пережить неблагоприятные условия или расселиться; способность к её образованию различается у видов.
Пример: Некоторые амёбы образуют цисту при высыхании среды; цисты лямблии могут передаваться с загрязнённой водой.
Важно: Не каждый одноклеточный образует цисту и не всякая циста служит заражению человека.
Пример по шагам
На видеозаписи клетка меняет форму и окружает пищевую частицу выростами. Можно ли назвать её инфузорией, раз она одноклеточная?
- Зафиксируйте видимые признаки: временные выросты и захват частицы.
- Сравните с инфузорией, у которой движение обеспечивают многочисленные реснички.
- Предположите амёбоидный способ движения, но не устанавливайте точный вид без дополнительных признаков.
Вывод: Наблюдение указывает на ложноножки и фагоцитоз, а не доказывает принадлежность к инфузориям.
Практическая работа
Описание готового микропрепарата
- Используйте предоставленный учителем фиксированный препарат или учебную видеозапись известного вида с масштабной линейкой.
- Отдельно отметьте, что видно в одном кадре: форма, реснички, жгутик или выросты, направление движения; не дорисовывайте невидимые органоиды.
- Сопоставьте наблюдение с учебной схемой и запишите, какие сведения о питании или размножении нельзя получить из одного кадра.
Что можно заключить: Микроскопия даёт конкретные наблюдения; вывод о функции и жизненном цикле требует дополнительных данных.
Безопасность: Не готовьте препарат из неизвестной воды самостоятельно и не культивируйте найденные микроорганизмы.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.