Opis, struktura i veličina cilijata-cipela

Infuzorija-cipela poznata je još od školskih lekcija biologije. Ovo je jedna od vrsta cilijarnih jednostaničnih organizama koja ne pripada carstvu životinja, biljaka ili gljiva, ali je uključena u međuskupinu protista. Stvorenje živi u slatkoj vodi, a zanimljivo je ime dobilo po trajnom obliku tijela, sličnom otisku potplata cipele.

Znanstvena klasifikacija

Vrsta cilijata pripada superkraljevstvu eukariota, odnosno organizama s jezgrom. Odgovaraju tipu cilijara, klasi Oligohymenophorea i rodu Paramecia. Značajka predstavnika ovog ranga je sklonost kiselim uvjetima okoliša.

Istraživači su svojedobno uložili mnogo truda da dešifriraju genom nekih vrsta povezanih s paramecijem. Ispostavilo se da sadrži 40.000 gena koji kodiraju proteine, dok ih u ljudi ima samo oko 28.000. Povećanje broja gena rezultat je nekoliko duplikacija izvornog genoma. Metoda kodiranja slijeda aminokiselinskih ostataka u cilijatima jedinstvena je po prisutnosti jednog, a ne trostrukog, kao u univerzalnom genetskom kodu, kodona koji dovršava sintezu polipeptidnog lanca.

Opći opis

Optimalno stanište za tijelo je svježa stajaća voda, koji sadrži raspadajuće organske spojeve. Konkretno, kućni akvarij ispunjava ove uvjete, u uzorku muljeve vode od kojih se često nalaze protozoe.

Infuzoriju je moguće pregledati samo pod mikroskopom, jer njezina veličina ne prelazi 0,1-0,3 mm. Gotovo 7% stanice sastoji se od suhe tvari, čiji kemijski sastav predstavljaju sljedeće komponente:

• proteini (58%);
• lipidi (31,4%);
• pepeo (3,6%).

Tijelo cilijatne cipelice prekriveno je gustim slojem citoplazme, ispod čije se vanjske membrane nalaze takvi elementi citoskeleta kao alveole i mikrotubule. Tijelo se sastoji od sljedećih elemenata:

• jezgra (makronukleus);
• nukleolus (mikronukleus);
• uzdužne i površinske cilije;
• otvaranje usta;
• formirane i nastale probavne vakuole (fagosomi);
• otvor kroz koji se prazni probavna vakuola (citopig ili prah);
• dvije kontraktilne vakuole.

Svaki organoid ima važne funkcije.

Nukleus i nukleolus

Cilijat ima dvije jezgre, od kojih svaka ima svoju strukturu i funkciju. Mala ima zaobljen oblik, sadrži nasljedni materijal. Iz svog genoma, glasničke RNA se slabo čitaju, stoga se nasljedne informacije ne pretvaraju u protein ili drugi funkcionalni proizvod, a nema ekspresije gena. U slučaju uništenja nukleola, život cipele se nastavlja, ali će se razmnožavati samo aseksualno, spolni proces će biti nemoguć.

Dozrijevanje velike jezgre u obliku graha dovodi do složenih preuređivanja u nasljednom materijalu. Sve mRNA se čitaju iz njegovih gena, pa sinteza proteina ovisi o njemu. Uništava jezgru reproduktivnog procesa, ali se na kraju makronukleus ponovno obnavlja.

Cilije i trihociste

Cilia u maloj stanici broj od 10 do 15 tisuća. Rastu iz bazalnih tijela, koja tvore složeni sustav citoskeleta koji uključuje postkinetodezmalne fibrile i filamente. U bazi organela formiraju se parasomalne vrećice koje nastaju invaginacijom vanjske membrane.

Između gusto smještenih cilijarnih cilija još uvijek ima mjesta za 5-8 tisuća obrambenih organela, zvanih trichocysts. One su jedna od varijanti sekretornih vezikula koje izbacuju cilijati tijekom egzocitoze. Izgledaju kao tijela s vrhom, poprečno prugasta svakih 7 nm, smještena u membranskim vrećicama. Zaštitna funkcija očituje se u trenutnom produljenju i paljenju u slučaju opasnosti. Međutim, neki predstavnici cilijata su lišeni takvih organela i istodobno su prilično održivi.

Infuzorija-cipela se kreće uz pomoć cilija. Praveći pokrete poput valova, ona lebdi s tupim krajem naprijed. Organele primaju ravan udarac kada su u erekciji. Povratno se izvodi u zakrivljenom. Ovaj se proces ne može nazvati sinkronim, budući da tempo postavlja prva cilija u nizu, a svaka sljedeća ponavlja radnju s malim zakašnjenjem. To dovodi do rotacije cipele oko svoje osi tijekom kretanja. U sekundi pokriva udaljenosti od 2-2,5 mm.

Savijanjem tijela cilijat može promijeniti smjer. U slučaju neočekivanog sudara s preprekom, oštro će se povući, jer će se razlika potencijala u njegovoj membrani naglo smanjiti, a ioni kalcija će prodrijeti unutra. Zatim će se cipela neko vrijeme kretati naprijed i natrag, tijekom kojeg će se kalcij oslobađati iz kaveza i uskoro će nastaviti svojom izvornom putanjom.

Organi koji osiguravaju prehranu

Usta cipela izgledaju kao udubljenje na tijelu, prelazeći u stanični ždrijelo. Složene strukture formirane od cilija nalaze se oko otvora za usta. Ciliata-cipela hrani se uglavnom algama, bakterijama i drugim malim jednostaničnim organizmima, koje pronalazi po kemikalijama koje ispuštaju. Strukture nalik dlakama oko usta guraju plijen niz grlo zajedno sa mlazom vode.

Nadalje, hrana ulazi u probavnu vakuolu nastalu tijekom fagocitoze, te se pod djelovanjem citoplazmatskog toka pomiče do stražnjeg kraja stanice, vraća se naprijed i opet se vraća nazad. Vakuola se spaja s lizosomima, što je popraćeno pojavom kiselog okruženja, koji se postupno pomiče prema blago alkalnom.

Fagosom migrira i povećava brzinu apsorpcije odvajanjem malih membranskih vezikula. Kroz prah se izbacuje sve što se ne može probaviti, bez razvijene citoplazme. Probavljeni proizvodi se raspršuju po međustaničnom prostoru i koriste se za provedbu vitalnih funkcija.

Nakon što ispuni svoju funkciju, vakuola se spaja s vanjskom membranom i kolabira, oslobađajući male mjehuriće. Nakon toga ulaze u stanični ždrijelo kroz mikrocijevčice koje tvore citoskelet, gdje tvore novi fagosom.

Zanimljivo je da obilje hrane utječe na to koliko dugo živi cilijatna cipela. Očekivano trajanje života je samo nekoliko dana s prekomjernom prehranom i nekoliko mjeseci (ponekad i do godinu dana) s lošom prehranom.

Kontraktilne vakuole

Kontraktilne vakuole nalaze se na prednjoj i stražnjoj strani stanica. Svaki od njih sastoji se od rezervoara, koji se ponekad otvara prema van, i izlaznih radijalnih kanala, okruženih mnogim tankim cijevima koje pumpaju tekućinu iz citoplazme. Cijeli krhki sustav drži citoskelet.

Glavna funkcija ovih unutarnjih organela je osmoregulacija. Difuzija molekula vode u stanicu dovodi do viška tekućine, koji se izlučuje vakuolama. Vodeći kanali pumpaju vodu u rezervoar, koji se zatim skuplja i odvaja od cijevi, izbacujući vodu iz kaveza kroz pore. Dvije vakuole rade naizmjenično, svaka se skuplja 10-25 sekundi ovisno o temperaturi okoline. Sat vremena kasnije, izbačeni volumen tekućine jednak je volumenu same stanice.

https: // youtube.com / gledaj?v = de7b4d8zfgU

Proces uzgoja

Infuzorija-papučica se razmnožava aseksualno, što se sastoji od diobe paprike i popraćeno je složenim procesima regeneracije. Budući da su dvije dobivene od jedne jedinke, svaka nova cipela dobiva jednu kontraktilnu vakuolu, a oni su prisiljeni sami dovršiti jednu koja nedostaje. Samo jedan cilijat dobiva stanično usta, a drugi u ovom trenutku mora formirati otvor za usta s potrebnim strukturama oko sebe. Bazalna tijela i nove cilije, svaki predstavnik formira se samostalno.

Cilijate također karakterizira seksualni proces koji se naziva konjugacija, a sastoji se u prijenosu jezgri između stanica partnera. Proces uključuje cipele nastale diobom različitih matičnih stanica. Zalijepljene su usnim šupljinama, uslijed čega nastaje citoplazmatski most.

U ovom trenutku, velike jezgre se uništavaju u svakom pojedincu, a male se dijele, dok se broj kromosoma prepolovi. Rezultat su 4 jezgre, od kojih su 3 uništene. Ostatak je podijeljen u dvije genetski identične jezgre, a svaki partner ima muško i žensko pronukleus. Ženske jezgre ostaju svaka u svojoj stanici, a muške trepavice se razmjenjuju. Tijekom razmjene dolazi do fuzije ženskog i muškog pronukleusa i formira se nova jezgra koja se dijeli na još dva. Oni postaju nove velike i male jezgre.

Mogućnosti studiranja

Priča o ciliastoj cipeli može se čuti čak i u školi, ali ne znaju svi točno kako su istraživači proučavali sićušni organizam. Zapravo, nema ništa teško promatrati ga, osim toga, veličina desetinki milimetra prilično je velika za najjednostavnije. Sve to znači da se istraživanje može provesti čak i kod kuće, ali prvo za to morate uzgajati kulturu cilijata.

Budući da su cipele prisutne u svim vodenim tijelima, voda se uzima iz tih izvora. Za čistoću pokusa potrebno je uzeti tri staklene posude i u jednu staviti raspadajuće grančice i lišće, u drugu žive biljke, a u treću mulj s dna. Svi materijali se uzimaju iz rezervoara, iz njega se također vadi tekućina i toči u staklenke.

Kada je sve spremno, morate pažljivo pregledati sadržaj spremnika i provjeriti da nema stranih organizama vidljivih oku, na primjer, insekata ili ličinki. Ako jesu, morat će se uhvatiti, inače će trepavice pojesti. Pripremljeno stanište stavlja se na prozor, pokrije staklom i ostavi na sobnoj temperaturi nekoliko dana. U tom slučaju morate osigurati da izravna sunčeva svjetlost ne padne na spremnik.
Nakon dva dana protresite staklenku i provjerite jesu li se tamo pojavili organizmi. To mogu biti i cipele i druga stvorenja, ali to je lako provjeriti. Potrebno je uzeti kap vode sa osvijetljene stijenke posude bliže površini, na tom mjestu će se koncentrirati većina organizama od interesa. Zatim kap treba staviti na staklo i pogledati kroz mikroskop ili barem povećalo.

Ako su istovremeno vidljiva tijela u obliku vretena koja se brzo i glatko kreću i rotiraju oko svoje osi, znači da je bilo moguće razdvojiti cipele. Ako se u kapi nalazi komadić zelenila ili bakterijski film, oko hrane će se odmah nakupiti mnogo cilijata.

Odvojiti cipele od drugih životinja je jednostavno. Obično se kreću mnogo brže od drugih organizama i to treba iskoristiti. Da biste to učinili, kap, u kojoj postoji nekoliko vrsta stvorenja, stavlja se na staklo i stavlja na dobro osvijetljeno mjesto. Uz njega se ulije mala količina svježe vode i čačkalicom se povuče crta od jedne tekućine do druge tako da se dobije tanak vodeni most koji povezuje dva medija. Trepavice će brzo prijeći udaljenost i naći se u novoj kapi.

Dešava se da se u vodi ne vidi ništa živo, u tom slučaju možete dodati nekoliko kapi prokuhanog mlijeka u posudu i pričekati još dva dana. Nakon tog vremena, možete još jednom pokušati proučavati razvijene organizme.

Nadalje, cipele će se umnožiti, ovaj se proces može ubrzati stvaranjem povoljnih uvjeta za njih. Da biste to učinili, postavljaju se u jedno od sljedećih okruženja:

• na osušenoj kori banane;
• na listovima zelene salate;
• u mlijeko;
• u infuziji sijena.

Ovako razrijeđeni organizmi mogu se koristiti za njihovo promatranje u istraživačke svrhe ili biti od praktične upotrebe. Budući da su cilijati prirodne hraniteljice slatke vode, mogu dezinficirati tekućinu u akvarijima s ribama, kao i poslužiti kao hrana za mlade.

Dakle, papučice su nevjerojatni organizmi s jedinstvenim karakteristikama (na primjer, spolni odnos bez reprodukcije), mogu se proučavati čak i kod kuće.