§ 10. Тип Инфузории (Ciliophora)

Определения и обозначения

Инфузории — одноклеточные организмы, обычно передвигающиеся с помощью ресничек. Их относят к отдельному типу, потому что у них есть характерные признаки: многочисленные реснички и клеточные структуры, связанные с питанием и работой ядер. Одна клетка выполняет все необходимые для жизни функции, поэтому инфузорию нельзя считать многоклеточным животным.

Реснички — многочисленные короткие выросты клетки, похожие на тонкие волоски. Они движутся согласованно и помогают клетке перемещаться в воде. Кроме того, реснички создают ток воды, который приносит частицы пищи к месту её поступления внутрь.

Клеточный рот — специализированный участок клетки, через который пища поступает внутрь. Он продолжается клеточной глоткой — углублением, по которому частицы попадают в клетку. Там вокруг пищи формируется пищеварительная вакуоль, где она переваривается; значит, клеточный рот не просто отверстие, а часть системы питания.

Сократительная вакуоль — органоид, который периодически удаляет из клетки избыток воды и растворённых веществ. В пресной воде вода постоянно проникает внутрь клетки, поэтому её накопление могло бы нарушить работу инфузории. Вакуоль помогает поддерживать подходящее количество воды и сохранять нормальную работу клетки.

Как это устроено

Инфузория-туфелька получила название из-за вытянутой формы клетки, напоминающей подошву. Снаружи её покрывает плотный слой, который помогает сохранять форму, а реснички расположены по поверхности тела. Внутри находятся клеточный рот, пищеварительные и сократительные вакуоли, а также два ядра. Такое устройство позволяет одной клетке жить самостоятельно: находить пищу, двигаться и поддерживать необходимый водный баланс.

Реснички совершают волнообразные, согласованные движения, поэтому вода толкает инфузорию вперёд. Движение не только помогает ей менять положение и искать подходящие условия. Поток воды, возникающий при работе ресничек, несёт мелкие пищевые частицы к клеточному рту. Поэтому повреждение ресничек затруднит и перемещение, и добывание пищи.

Питание начинается, когда частицы пищи достигают клеточного рта и проходят по клеточной глотке внутрь. Вокруг частицы образуется пищеварительная вакуоль, внутри которой пища постепенно расщепляется и усваивается клеткой. Вакуоль перемещается по клетке, пока переваривание продолжается. Непереваренные остатки в итоге выводятся наружу через определённый участок поверхности тела.

Кислород, необходимый для жизнедеятельности, поступает в клетку через её поверхность, а углекислый газ удаляется наружу. Отдельные органы дыхания инфузории не нужны: газообмен происходит через клеточную оболочку. В пресной воде концентрация растворённых веществ внутри клетки выше, чем снаружи, поэтому вода может проникать в неё. Сократительные вакуоли собирают избыток воды и периодически выталкивают его за пределы клетки.

У инфузории два ядра, и их задачи различаются. Макронуклеус, или большое ядро, управляет основными процессами жизнедеятельности клетки. Микронуклеус, маленькое ядро, связан с передачей наследственного материала, особенно при конъюгации. При делении надвое одна инфузория разделяется на две дочерние клетки, а при конъюгации две инфузории временно соединяются и обмениваются наследственным материалом; число особей от этого сразу не возрастает.

Строение инфузории-туфельки и функции её частей

Используй таблицу, чтобы сопоставить строение каждой части с её задачей. Если нужно объяснить, как инфузория выполняет жизненный процесс, проследи по таблице, какие структуры в нём участвуют. Например, в питании последовательно работают реснички, клеточный рот с глоткой и пищеварительные вакуоли.

Разбор задач

Повреждены реснички

Условие: у инфузории-туфельки повреждены реснички. Нужно предположить, какие процессы будут нарушены. Важно учитывать обе их функции, а не только перемещение клетки.

1. Вспомним, что реснички согласованно движутся и толкают инфузорию в воде. Если они повреждены, клетка будет двигаться медленно или не сможет нормально менять положение.
2. Свяжем реснички с питанием: их движения создают поток воды, который несёт частицы к клеточному рту. При нарушении работы ресничек пища будет хуже достигать рта, и её поступление в клетку уменьшится.
3. Проверим вывод: нарушаются движение и доставка пищи, а значит, клетке будет сложнее получать вещества для жизни. Другие структуры, например вакуоли, не являются ресничками и не выполняют их работу.

Ответ: прежде всего нарушатся передвижение инфузории и направление пищевых частиц к клеточному рту.

Инфузория в пресной воде

Условие: нужно объяснить, почему сократительные вакуоли особенно важны для инфузории, живущей в пресной воде. Подсказка к решению — сравнить количество растворённых веществ внутри клетки и в окружающей воде. Так можно понять, куда движется вода.

1. В пресной воде растворённых веществ обычно меньше, чем внутри клетки. Поэтому вода проникает через поверхность клетки внутрь.
2. Если лишняя вода не будет удаляться, её количество в клетке станет чрезмерным и это помешает нормальной работе клетки. Значит, нужен способ регулярно выводить избыток.
3. Сократительные вакуоли собирают воду и периодически выталкивают её наружу. Их работа поддерживает водный баланс — подходящее соотношение воды внутри клетки.

Ответ: вакуоли не дают избытку воды накапливаться в инфузории и помогают ей сохранять нормальное состояние в пресной среде.

Деление надвое и конъюгация

Условие: сравнить деление инфузории надвое и конъюгацию, указав различия процессов и роль ядер. Оба процесса связаны с наследственным материалом, но результат у них разный. Сначала выясним, меняется ли число особей.

1. При делении одна инфузория разделяется на две дочерние клетки. Это бесполое размножение: число особей увеличивается, а перед разделением клетка распределяет ядерный материал между потомками.
2. При конъюгации две инфузории временно соединяются и обмениваются наследственным материалом. В этом процессе важен микронуклеус; обмен не означает, что сразу образуются две новые особи.
3. Сравним роль ядер: макронуклеус ведает основными процессами клетки, а микронуклеус участвует в передаче наследственного материала. Поэтому при объяснении конъюгации нужно назвать прежде всего микронуклеус.

Ответ: деление надвое увеличивает число инфузорий, а конъюгация обеспечивает обмен наследственным материалом между двумя клетками.

Типичные ошибки

Ошибка: считать инфузорию многоклеточным организмом. Её можно принять за маленькое животное из-за движения и сложного поведения, но все функции выполняет одна клетка. Проверь себя вопросом: сколько клеток образуют тело инфузории? Ответ — одна.

Ошибка: называть реснички только органами движения. Такое объяснение кажется достаточным, если заметить, как инфузория плывёт, но оно упускает создание потока воды с пищей. Проверь себя: можешь ли ты назвать две функции ресничек? Это движение и помощь в доставке пищевых частиц.

Ошибка: представлять клеточный рот как обычное отверстие. Так можно подумать из-за слова «рот», однако это специализированный участок, связанный с клеточной глоткой и поступлением пищи. Проверь себя: знаешь ли ты, куда частица попадает после рта? Она проходит в глотку, а затем оказывается в пищеварительной вакуоли.

Ошибка: считать макронуклеус и микронуклеус одинаковыми ядрами. Оба содержат наследственный материал, поэтому их функции легко перепутать, но они различаются размером и ролью. Проверь себя: какое ядро управляет основными процессами, а какое особенно важно при конъюгации? Это соответственно макронуклеус и микронуклеус.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что клетка — основная единица живого и что одноклеточный организм самостоятельно выполняет жизненные процессы. Инфузории помогают сравнивать простейших по строению, питанию и размножению: у них хорошо заметно, как разные части одной клетки работают вместе. Сократительная вакуоль связывает тему с осморегуляцией — поддержанием водного баланса — и показывает, как организм приспосабливается к среде обитания.

Что запомнить

• Инфузория-туфелька — одноклеточный организм.
• Реснички обеспечивают движение и помогают добывать пищу.
• Пища поступает через клеточный рот и переваривается в вакуолях.
• Сократительные вакуоли удаляют избыток воды.
• Макронуклеус и микронуклеус выполняют разные функции.
• Инфузории размножаются делением надвое; при конъюгации происходит обмен наследственным материалом.