Opis, zgradba in dimenzije ciliatov
Čevelj infusoria je znan že od pouka biologije v šoli. To je ena od vrst ciliarnih enoceličnih organizmov, ki ne spada v kraljestvo živali, rastlin ali gliv, vendar je vključena v vmesno skupino proteistov. Bivanje prebiva v sladki vodi in je dobilo zanimivo ime po svoji trajni obliki telesa, podobni odtisu podplata čevlja.
Vsebina
Znanstvena klasifikacija
Vrsta ciliata se nanaša na nadvlado evkariotov, torej na organizme z jedrom. Ustrezajo vrsti ciliarne, razredu Oligohymenophorea in rodu parametcium. Značilnost predstavnikov tega ranga je prednost pred kislimi okoljskimi razmerami..
Takratni raziskovalci so porabili veliko truda, da so razširili genom nekaterih vrst, povezanih s parametrijem. Izkazalo se je, da vsebuje 40.000 genov, ki kodirajo beljakovine, medtem ko jih je pri ljudeh le približno 28.000. Povečanje števila genov se je pojavilo zaradi več podvajanj prvotnega genoma. Metoda kodiranja zaporedja aminokislinskih ostankov v cilijatih je edinstvena v prisotnosti enega samega, ne trojnega, kot je v univerzalnem genetskem kodu kodon, ki zaključi sintezo polipeptidne verige.
Splošni opis
Optimalen življenjski prostor za telo - sveža zastajajoča voda, v katerem so biorazgradljive organske spojine. Ti pogoji še posebej ustrezajo domačemu akvariju, v vzorcu sivkaste vode, katerega pogosto najdemo protozoje.
Infuzijo je mogoče obravnavati le pod mikroskopom, saj njegova velikost ne presega 0,1-0,3 mm. Skoraj 7% celice sestavlja suha snov, katere kemična sestava je sestavljena iz naslednjih komponent:
- beljakovine (58%);
- lipidov (31,4%);
- pepel (3,6%).
Telo ciliatov je prekrito z gosto plastjo citoplazme, pod zunanjo membrano katere so nameščeni takšni elementi citoskeleta, kot so alveoli in mikrotubuli. Telo je sestavljeno iz naslednjih elementov:
- jedro (makronukleus);
- nukleolus (mikronukleus);
- vzdolžne in površinske cilije;
- odpiranje ust;
- nastale in tvorijo prebavne vakuole (fagosomi);
- luknja, skozi katero se izprazni prebavna vakuola (citopig ali prašek);
- dve kontraktilni vakuoli.
Vsak organoid opravlja pomembne funkcije..
Jedro in nukleolus
Čiliji imajo dve jedri, od katerih ima vsako svojo strukturo in funkcije. Majhna ima zaobljeno obliko, vsebuje dedni material. Matrične RNA se slabo berejo iz njegovega genoma, zato se dedne informacije ne pretvorijo v protein ali drug funkcionalen izdelek in ekspresija genov je odsotna. V primeru uničenja nukleola se življenje čevlja nadaljuje, vendar se bo samo aseksualno množilo, spolni proces bo nemogoč.
Zorenje velikega jedra v obliki fižola vodi v zapletene preureditve dednega materiala. Vse mRNA se berejo iz njenih genov, zato je od nje odvisna sinteza beljakovin. Spolni proces uniči jedro, vendar se na koncu makronukleus spet obnovi.
Cilija in trihociste
Čiliji v majhni celici od 10 do 15 tisoč. Zrastejo iz bazalnih teles, ki tvorijo zapleten sistem citoskeleta, vključno s postkinetodesmalnimi vlakninami in nitkami. Na dnu organelov nastanejo parazomske vrečke, ki nastanejo zaradi iztisnitve zunanje membrane.
Med gosto razporejenimi infuzijskimi cilijami je še vedno prostora za 5-8 tisoč obrambnih organoidov, imenovanih trihocisti. Predstavljajo eno od sort sekretornih veziklov, ki jih ciliati potisnejo med eksocitozo. Izgledajo kot telesa s konico, prečno progasto vsakih 7 nm, nameščena v membranskih vrečah. Zaščitna funkcija se kaže v takojšnjem podaljšanju in streljanju v primeru nevarnosti. Nekateri predstavniki ciliatov pa nimajo takšnih organelov in so hkrati zelo sposobni preživeti..
Čevelj ciliates se premika s pomočjo cilia. Z valovitimi gibi plava s tupim koncem naprej. Organele naredijo neposreden zadetek v izravnanem stanju. Povratni nosijo ukrivljeno. Tega postopka ni mogoče imenovati sinhrono., saj tempo nastavi prvi cilium zapored, vsak naslednji pa dejanje ponavlja z rahlo zamudo. To vodi med vrtenjem čevlja okoli svoje osi. Za sekundo premaga 2–2,5 mm razdalje.
Z ukrivljenjem telesa lahko ciliator spremeni smer. Ob nepričakovanem trčenju z oviro bo močno padel nazaj, saj se bo potencialna razlika v njegovi membrani močno zmanjšala in kalcijevi ioni bodo prodrli v notranjost. Potem se bo čevelj nekaj časa premikal naprej in nazaj, med tem bo kalcij zapustil celico in kmalu nadaljeval po prvotni poti.
Ponudniki hrane
Usti čevlja izgledajo kot vdolbina na telesu, ki prehaja v celico žrela. Okoli ust so zapletene strukture, ki jih tvorijo cilium. Čevelj infusoria se prehranjuje predvsem z algami, bakterijami in drugimi majhnimi enoceličnimi organizmi, kar ugotovi s kemikalijami, ki jih izločajo. Dlakave strukture okrog ust gnavajo plen v grlo skupaj s tokom vode.
Nato hrana vstopi v prebavno vakuolo, ki je nastala med fagocitozo, in se pod delovanjem citoplazemskega pretoka premakne na zadnji del celice, se vrne na sprednji del in spet gre nazaj. Vakuola se združi z lizosomi, kar spremlja pojav kislega okolja, ki se postopoma premakne proti rahlo alkalnemu.
Fagosom migrira in poveča hitrost absorpcije z ločevanjem majhnih membranskih veziklov. Vse, česar se ne da prebaviti, vržemo skozi prah, ki je brez razvite citoplazme. Prekuhani izdelki se razpršijo po medceličnem prostoru in se uporabljajo za življenje.
Po izpolnitvi svoje funkcije se vakuola združi z zunanjo membrano in se zruši ter sprosti majhne mehurčke. Posledično v mikrocelice vstopijo v celice v tvorbe citoskeleta, kjer tvorijo nov fagosom.
Zanimivo je, da obilje hrane vpliva na to, koliko živi čeveljčev čevelj. Pričakovana življenjska doba je le nekaj dni s prekomerno prehrano in nekaj mesecev (včasih tudi do leta) s slabo prehrano.
Kontraktilne vakuole
Kontraktilne vakuole se nahajajo na sprednji in zadnji strani celic. Vsak od njih je sestavljen iz rezervoarja, ki se včasih odpira navzven, in odhajajočih radialnih kanalov, obdanih s številnimi tankimi cevkami, ki črpajo tekočino iz citoplazme. Citoskelet drži celoten krhek sistem.
Glavna funkcija teh notranjih organelov je osmoregulacija. Difuzija molekul vode v celico vodi do odvečne tekočine, ki se odstrani z vakuoli. Dovodni kanali črpajo vodo v rezervoar, ki se nato stisne in loči od cevi, tako da skozi pore izpušča vodo zunaj celice. Dva vakuola delujeta izmenično, od katerih se vsaka zmanjša za 10–25 sekund, odvisno od temperature okolice. Po uri je izmetni volumen tekočine enak volumnu same celice.
Postopek vzreje
Čevelj z infuzorijo se razmnožuje aseksualno, ki je sestavljen iz navzkrižne delitve in ga spremljajo zapleteni procesi regeneracije. Ker dva dobita pri enem posamezniku, vsak od novih čevljev dobi eno kontraktilno vakuolo in primorani so samostojno dopolniti manjkajoče. Celična usta dobijo samo en ciliator, drugi v tem času pa mora oblikovati odprtino ust s potrebnimi strukturami okoli njega. Vsak predstavnik samostojno oblikuje bazalna telesa in nove cilije.
Za infuzorijo je značilen tudi spolni proces, imenovan konjugacija, sestoji iz prenosa jeder med celicami partnerjev. V procesu sodelujejo čevlji, ki sodelujejo pri delitvi različnih materinskih celic. Ustne votline jih zlepijo skupaj, zaradi česar nastane citoplazemski most.
V tem času vsako jedro uniči velika jedra, majhna pa se razdelijo, prepolovijo število kromosomov. Rezultat so 4 jedra, od katerih so 3 uničena. Preostali delimo na dve gensko identični jedri, pri vsakem partnerju pa se oblikujejo moški in ženski pronuklei. Ženska jedra ostanejo vsaka v svoji celici, moški ciliati pa se izmenjujejo. Med izmenjavo se ženski in moški pronuklei združijo in nastane novo jedro, ki se razdeli na še dve. Postanejo nova velika in majhna jedra.
Možnosti učenja
Zgodbo o cilijastih čevljih je mogoče slišati v šoli, vendar vsi ne vedo natančno, kako so raziskovalci preučili droben organizem. Pravzaprav ni ničesar zapletenega pri njegovem opazovanju, poleg tega je velikost v desetinah milimetra precej velika za najpreprostejše. Vse to pomeni, da lahko raziskave opravite tudi doma, vendar morate najprej vzrejati kulturo ciliatov.
Ker so čevlji prisotni v vseh rezervoarjih, se voda vzame iz teh virov. Za čistost eksperimenta morate vzeti tri steklene posode in v eno od njih postaviti razpadajoče veje in liste, v drugi žive rastline, v tretjo pa muljati dno. Vsi materiali so vzeti iz rezervoarja, od tam se odvzame tudi tekočina in vlije v pločevinke.
Ko je vse pripravljeno, morate natančno pregledati vsebino posode in se prepričati, da očem ni vidnih tujih organizmov, na primer žuželk ali ličink. Če so, jih bo treba ujeti, sicer bodo pojedli drobtine. Pripravljen habitat se postavi na okno, prekrije s steklom in pusti pri sobni temperaturi nekaj dni. V tem primeru morate zagotoviti, da neposredna sončna svetloba ne pade na rezervoar.
Po dveh dneh je treba kozarec pretresti in preveriti, ali so se tam pojavili kakšni organizmi. Lahko so tako čevlji kot druga bitja, preverjeno pa je preprosto. Potrebno je vzeti kapljico vode blizu osvetljene stene posode bližje površini, prav na tem mestu se bo koncentrirala večina organizmov, ki nas zanimajo. Nato je treba kapljico postaviti na steklo in pregledati skozi mikroskop ali vsaj lupo.
Če so hkrati vidna vretenasta telesa, ki se hitro in gladko premikajo in se vrtijo okoli svoje osi, se je izkazalo, da čevlje ločimo. Če kapljica vsebuje košček zelenja ali bakterijski film, se bo okoli hrane takoj nabralo veliko ciliatov.
Ločevanje čevljev od drugih živali je enostavno. Običajno se gibljejo veliko hitreje kot drugi organizmi in to je treba uporabiti. Za to se kapljica, v kateri je več vrst bitja, položi na steklo in postavi na dobro osvetljeno mesto. Ob njej se vlije majhna količina sveže vode in zobotrebec nariše črto od ene tekočine do druge, tako da dobimo tanek vodni most, ki povezuje oba medija. Ciliates bodo hitro prevozili razdaljo in končali v novi kapljici.
Zgodi se, da v vodi ne vidite nič živega; v posodo lahko dodate nekaj kapljic kuhanega mleka in počakate še dva dni. Po tem času lahko še enkrat poskusite preučiti razvite organizme..
Potem se bodo čevlji pomnožili, ta proces lahko pospešimo z ustvarjanjem ugodnih pogojev za njih.. Če želite to narediti, so nameščeni v eno od naslednjih okolij:
- na suhi bananin olupki;
- na listih solate;
- v mleku;
- v infuziji sena.
Organizacije, razvedene na ta način, se lahko uporabijo za njihovo opazovanje v raziskovalne namene ali v praktične namene. Ker so ciliates naravni sladkovodni redki, lahko razkužijo tekočino v rezervoarjih za ribe in služijo tudi kot hrana za krompirček.
Tako so ciliates-copati neverjetni organizmi, ki imajo edinstvene lastnosti (na primer spolni proces brez razmnoževanja), preučiti jih je mogoče celo doma.
