4. Строение и жизнедеятельность инфузорий

Определения и обозначения

Инфузория-туфелька — одноклеточное животное с постоянной формой тела, покрытого множеством ресничек. Все жизненные процессы выполняет одна клетка, поэтому в ней есть особые органоиды для движения, питания и выделения. Название связано с формой тела, напоминающей подошву туфли.

Реснички — многочисленные тонкие выросты клетки, обеспечивающие движение инфузории и направление пищевых частиц к клеточному рту. Они работают согласованно, словно маленькие вёсла. Благодаря им инфузория не только перемещается, но и создаёт ток воды.

Клеточный рот — участок поверхности тела, через который пища поступает внутрь клетки. От него начинается короткая глотка, по которой пищевые частицы проходят в клетку. Это не рот многоклеточного животного, а специальная часть клеточной поверхности.

Сократительная вакуоль — органоид, периодически удаляющий из клетки избыток воды и растворённые продукты обмена. Она наполняется, а затем сокращается и выбрасывает содержимое наружу. Такой органоид особенно необходим инфузории в пресной воде.

Как это устроено

Тело инфузории сохраняет форму благодаря пелликуле — плотной эластичной оболочке под клеточной мембраной. Пелликула не даёт клетке бесконтрольно растягиваться и одновременно защищает её содержимое. При этом оболочка достаточно гибкая, чтобы инфузория могла изгибаться и менять направление движения.

Реснички совершают согласованные движения: быстрый взмах толкает воду, а обратное движение почти не мешает продвижению. Поэтому инфузория плывёт вперёд, может поворачивать и менять скорость. Колебания ресничек также создают ток воды, который приносит к клеточному рту бактерии и другие мелкие пищевые частицы.

Пища сначала попадает в клеточный рот, затем по глотке оказывается внутри клетки и окружённая мембраной превращается в пищеварительную вакуоль. В ней ферменты расщепляют сложные вещества на более простые, которые клетка использует для получения энергии и роста. Непереваренные остатки перемещаются к порошице и выводятся наружу, поэтому содержимое клетки не засоряется.

В пресной воде концентрация растворённых веществ внутри инфузории выше, чем снаружи, поэтому вода постоянно входит в клетку по законам осмоса. Две сократительные вакуоли с радиальными канальцами поочерёдно заполняются этой водой. Затем вакуоли сокращаются и выбрасывают содержимое наружу, поддерживая нужное количество воды и не позволяя клетке лопнуть.

У инфузории два ядра, потому что разные задачи удобнее распределить между ними. Большое ядро управляет обменом веществ, движением и другими текущими процессами, а малое хранит и передаёт наследственную информацию при размножении. При делении одна особь даёт начало двум, а во время конъюгации две инфузории временно соединяются и обмениваются наследственным материалом.

Строение инфузории-туфельки и функции её органоидов

Чтобы пользоваться таблицей, сначала найдите нужную структуру, а затем сравните её строение с функцией. Последний столбец показывает, зачем эта функция нужна всей клетке. Особенно удобно различать вакуоли: их строение похоже, но назначение совершенно разное.

Разбор задач

Задача 1. Определение функций структур

По схеме инфузории нужно определить, какие структуры обеспечивают движение, пищеварение и удаление избытка воды. Одни органоиды могут работать вместе, поэтому важно учитывать не только отдельную часть, но и весь процесс. Решение начинаем с поиска признаков строения.

1. Находим многочисленные выросты по краю тела: это реснички, они обеспечивают движение и создают ток воды.
2. Определяем клеточный рот, глотку и пищеварительные вакуоли: вместе они участвуют в поступлении и переваривании пищи.
3. Находим сократительные вакуоли и радиальные канальцы: они собирают и удаляют лишнюю воду.

Ответ: движение обеспечивают реснички, пищеварение — клеточный рот, глотка и пищеварительные вакуоли, а удаление избытка воды — сократительные вакуоли с радиальными канальцами. Порошица участвует в удалении непереваренных остатков, но не заменяет сократительную вакуоль.

Задача 2. Путь пищевой частицы

Нужно проследить, как пища проходит через клетку инфузории до удаления непереваренных остатков. Для этого нельзя смешивать вход пищи, её переваривание и выведение. Восстанавливаем последовательность по функциям органов.

1. Реснички создают ток воды и направляют пищевую частицу к клеточному рту.
2. Через клеточный рот частица попадает в глотку, а затем окружается мембраной и становится содержимым пищеварительной вакуоли.
3. В пищеварительной вакуоли питательные вещества перевариваются и поступают в клетку.
4. Остатки перемещаются к порошице и выводятся наружу.

Ответ: правильная цепочка выглядит так: клеточный рот — глотка — пищеварительная вакуоль — порошица. Реснички помогают доставить пищу к началу этой цепочки, но сами её не переваривают.

Задача 3. Осмос и разные виды вакуолей

Нужно объяснить, почему инфузория в пресной воде не лопается, и сравнить сократительные вакуоли с пищеварительными. В пресной воде вода входит в клетку осмотически, поэтому её избыток необходимо удалять. Сначала определяем причину поступления воды, затем — органоид, который исправляет её последствия.

1. Устанавливаем, что внутри клетки растворённых веществ больше, чем в окружающей пресной воде, поэтому вода поступает внутрь.
2. Находим две сократительные вакуоли и радиальные канальцы, которые собирают лишнюю воду.
3. Учитываем их поочерёдное сокращение: одна вакуоль наполняется, пока другая выталкивает воду.
4. Сравниваем назначение: пищеварительная вакуоль расщепляет пищу, а сократительная регулирует содержание воды.

Ответ: инфузория не лопается, потому что сократительные вакуоли периодически выводят воду наружу. Пищеварительные вакуоли работают с пищей и не участвуют в осморегуляции. Поэтому заменять один тип вакуолей другим нельзя.

Типичные ошибки

Ошибка: называть инфузорию многоклеточным организмом. Её принимают за многоклеточное животное из-за сложного строения и множества органоидов, но всё тело инфузории — одна клетка. Проверка простая: если все жизненные функции выполняет одна клетка, организм одноклеточный.

Ошибка: считать, что реснички нужны только для передвижения. Такое мнение возникает, если замечать лишь их движения и не учитывать ток воды. Проверьте себя вопросом: что направляет бактерии и другие частицы к клеточному рту?

Ошибка: путать сократительные и пищеварительные вакуоли. Обе имеют вид пузырьков, поэтому их иногда считают одинаковыми, но пищеварительная вакуоль работает с пищей, а сократительная — с водой. Определить тип можно по результату: переваривание или удаление избытка воды.

Ошибка: утверждать, что конъюгация увеличивает число инфузорий. Такое смешение появляется из-за общего представления о размножении, однако при конъюгации две особи только обмениваются наследственным материалом. Численность увеличивается при делении одной инфузории на две.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о признаках одноклеточных организмов и строении клетки. Также пригодятся представления о диффузии и осмосе: они объясняют поступление воды в инфузорию и работу сократительных вакуолей.

Дальше эти сведения помогут изучать многообразие простейших, способы размножения, обмен веществ и приспособления организмов к жизни в воде. Инфузория показывает, как одна клетка может выполнять функции целого организма.

В экологии инфузории участвуют в пищевых цепях пресных водоёмов и служат пищей для более крупных организмов. Их присутствие и состояние также используют как один из признаков качества водной среды.

Что запомнить

• Инфузория-туфелька — одноклеточное животное с постоянной формой тела.
• Пелликула сохраняет форму клетки.
• Реснички обеспечивают движение и направляют пищу к клеточному рту.
• Пища переваривается в пищеварительных вакуолях.
• Сократительные вакуоли удаляют избыток воды и продукты обмена.
• Большое ядро управляет жизнедеятельностью, малое связано с размножением и обменом наследственным материалом.
• Численность увеличивается при делении, а конъюгация обеспечивает обмен наследственной информацией.