Общая характеристика и классификация одноклеточных животных. (Лекция 1) презентация

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ ЛЕКЦИЯ 1

Вопросы Зоология как наука. Этапы развития зоологии. Важнейшие разделы зоологии. Основные принципы классификации животных. Понятие о типе Общая характеристика и классификация одноклеточных животных. Царство Rizaria, общая характеристика, систематика, представители. Царство Alveolata, общая характеристика, систематика, представители. Империя Unicontae, общая характеристика, систематика, представители. Империя Excavatae, общая характеристика, систематика, представители. Строение тела простейших как одноклеточных организмов, основные органеллы и их функции. Способы питания, размножения и движения простейших; cтроение жгутиков и ресничек.

Зоология как наука Зоология, наука о животных — часть биологии, изучающая многообразие животного мира, строение и жизнедеятельность животных, их распространение, связь со средой обитания, закономерности индивидуального и исторического развития. Зоология тесно связана с производственной деятельностью человека, с освоением, реконструкцией и охраной животного мира Земли.

Важнейшие разделы зоологии ПО ЗАДАЧАМ ИССЛЕДОВАНИЯ : Систематика животных имеет целью описание многообразия видов, систематизацию их по признакам сходства и различия, установление иерархии таксонов, построение естественной системы, отображающей пути исторического развития животного мира. Морфология животных исследует внешнее и внутреннее строение животных (их анатомию). Сравнительная и эволюционная морфология сопоставляет строение животных разных систематических групп, устанавливая закономерности их исторического развития. Филогенетика изучает пути эволюции животного мира. Эмбриология животных — их индивидуальное развитие (онтогенез). Экология животных — взаимоотношения их между собой и с другими организмами, а также неорганическими факторами среды обитания.

Этология — поведение животных в сравнительном и эволюционном плане. Этология — поведение животных в сравнительном и эволюционном плане. Зоогеография — раздел зоологии и физической географии, исследует распределение животных на суше и в воде, а также факторы, определяющие это распределение. Палеозоология изучает вымерших животных прежних геологических эпох; она тесно связана с филогенетикой и эволюционной морфологией. Физиология животных, исторически возникшая как одна из ветвей зоологии, развивалась в самостоятельную биологическую науку, изучающую функции животного организма. По объектам исследования зоологию подразделяют на ряд подчинённых дисциплин:

По объектам исследования: протозоологию — науку об одноклеточных животных, гельминтологию — о паразитических червях, малакологию — о моллюсках, карцинологию — о ракообразных, арахнологию — о паукообразных, акарологию — о клещах, энтомологию — о насекомых,

Этапы развития зоологии Начало накопления знаний о животных относится к палеолиту. Научная зоология берет начало от великого ученого и мыслителя Древней Греции Аристотеля (384–322 гг. до н.э.). Древний Рим, работы Гай Плиния Старшего (23–79 гг. до н.э.). Средние века – занятия естествознанием под запретом. Эпоха Возрождения развивается естествознание и зоологии в частности. Происходит накопление сведений о многообразии животных, их строении, образе жизни. В Европу привозят диковинных животных из Нового Света, Австралии, Новой Зеландии

Изобретение микроскопа Антони Левенгуком положило начало изучению микромира. Изобретение микроскопа Антони Левенгуком положило начало изучению микромира. В конце 17 и первой половине 18 века закладываются основы системы животного мира. Джон Рей ввел понятие вид. В конце 18 и начале 19 века Ж.Кювье разработал основы сравнительной анатомии животных, он сформулировал принцип корреляции, развил учение о целостности организации животных. В первой половине 19 в. в зоологии появляется идея исторического развития животного мира (работы Сент-Илера, Ламарка), научно обоснованная эволюционная теория Ч.Дарвина. Под влиянием дарвинизма во второй половине 19 в. развиваются эволюционные направления в зоологии:

биогенетический закон Э.Геккеля и Ф.Мюллера; биогенетический закон Э.Геккеля и Ф.Мюллера; эволюционная эмбриология – И.И.Мечников, А.О.Ковалевский; эволюционная палеонтология – В.О.Ковалевский, Эволюционная физиология животных – И.И.Сеченов; филогенетика и эволюционная систематика – Э.Геккель. В 20 в. возрастает число и объем фаунистических исследований, широко используются в зоологии разнообразные методы исследований (электронная микроскопия, биохимические и биофизические методы и др.). Зоология превратилась в сложную систему дисциплин.

Палеолит

Плиний Старший Под этим именем известен Гай Плиний Секунд - римский писатель, ученый и государственный деятель автор «Естественной истории» — крупнейшего энциклопедического сочинения античности;

Антони ван Левенкук нидерландский натуралист. Работал в мануфактурной лавке в Амстердаме, в свободное время занимался шлифованием линз. Всего за свою жизнь Левенгук изготовил около 250 линз, добившись 300-кратного увеличения. Открыл и описал коловраток и ряд других мелких пресноводных организмов. В 1680 стал членом Королевского общества.

Жорж Леопольд Кювье французский естествоиспытатель, натуралист. Считается основателем сравнительной анатомии и палеонтологии. Был членом Французского Географического общества. Ввел разделение царства животных на четыре типа.

Этьен Жоффруа Сент-Илер Натурфилософ, признающий единство животного мира Первооткрыватель 17 новых родов и видов млекопитающих, 25 родов и видов пресмыкающихся и земноводных, 57 родов и видов рыб. Открыл реликтовоую рыбу Polypterus В отличие от Кювье полагал, что ведущим критерием остается не общность функций, а общность индивидуального развития.

Эрнст Генрих Геккель  немецкий естествоиспытатель и философ. Автор терминов питекантроп, филогенез и экология разработал теорию гастреи сформулировал биогенетический закон, (в индивидуальном развитии организма воспроизводятся основные этапы его эволюции)

Основные принципы классификации животных Со времен Аристотеля принято классифицировать животных на основе степени сходства их морфологических и анатомических признаков Наличие какого-либо вида в определенной систематической группе обычно подразумевает, что этот вид обладает определенным сочетанием структурных и биологических признаков.

Сходство по многим признакам объясняется тем, что они являются потомками одного общего предка. Сходство по многим признакам объясняется тем, что они являются потомками одного общего предка. помимо традиционных морфологических признаков для классификации используются: серологические, цитологические, экологические. Самыми надежными являются данные о нуклеотидном составе ДНК: % сходства говорит о близости родства

Создание системы заключается, в распределении групп или категорий в порядке иерархии, состоящей из ряда категорий, ранг которых постепенно повышается, от вида к царству Создание системы заключается, в распределении групп или категорий в порядке иерархии, состоящей из ряда категорий, ранг которых постепенно повышается, от вида к царству Каждая последующая категория заключает в себе одну или несколько предыдущих, более низких Функция категорий состоит в том, чтобы свести существующее в природе многообразие в связную систему. Гораздо легче запомнить и понять особенности строения групп, чем бесчисленных единиц, из которых они состоят.

Таким образом, каждый вид в настоящее время принадлежит к семи следующим обязательным категориям: Царство -Regnum Тип -Divisio Класс -Classis Отряд -Ordo Семейство -Familia Род -Genus Вид -Species

Понятие о типе Высшие категории представляют собой главные ветви филогенетического древа и характеризуются основным планом строения, сложившимся уже в девоне К этому времени существовали представители всех известных ныне типов животных

Общая характеристика и классификация одноклеточных животных К одноклеточным животным относятся одноклеточные и колониальные формы, сочетающие в себе черты клетки и самостоятельного организма. свыше 30 тыс. видов, более 3,5 тыс. - паразиты человека и животных на дне и в толще воды морских и пресных водоемов, влажной почве. Размеры в основном микроскопические, но некоторые достигают нескольких миллиметров и даже сантиметров

Всесветное распространение Всесветное распространение Во всех биотопах Большая численность (тысячи в 1 мл) Весь спектр питания от автотрофов до гетеротрофов) Большое таксономическое разнообразие Разнообразие форм Простейшие – Protista – Protozoa, эти названия в настоящее время не имеют таксономического ранга

Особенности современной систематики: Особенности современной систематики: сейчас существуют две или три гипотезы: 1)Thomas Cavalier-Smith (2003-2006) и Adl et al. (2005). 2) Alastair Simpson и наши - С. А. Карпов и А. В. Смирнов. Главные систематические признаки таксонов спустились с морфологического на субклеточный и молекулярный уровень Многоклеточные животные и грибы в одном н/ц Opistokonta, империя Unicontes Амебоидные организмы могут находиться в разных царствах – Amoebozoa либо Rhizaria Лямблии, трипаносомы и эвгленовые состоят в родстве – н/ц Excavates Споровики Apicomplexa находятся в одном царстве Alveolata н/ц Chromalveolatae c инфузориями и динофитовыми водорослями Opalinata в одном царстве Stramenopila н/ц Chromalveolatae c бурыми, диатомовыми и оомицетами (сапролегния)

Древо жизни

Империя - Unicontes (одножгутиковые) Включает два надцарства Opisthokonta (заднежгутиковые) и Amoebozoa Исследования молекулярных генетиков убедительно показали, что две крупные группы заднежгутиковых – многоклеточные животные (Metazoa), одноклеточные Сhoanoflagellata и высшие грибы (Fungi) являются производными общих предков. Они имеют уплощенные митохондриальные кристы и у подвижных гамет один задний жгутик.

Мезомицетозои ( Mesomycetozoea), или ихтиоспориды ( Ichthyosporea) — класс  протистов, родственных животным из группы опистоконт. Описано более 40 видов, все они находятся в симбиотических отношениях с животными Жизненный цикл включает многоядерные и колониальные стадии, осмотрофный тип питания, размножение бесполое бинарным делением или фрагментацией плазмодия. Ядра  обладают свойством делиться синхронно, причём все ядра располагаются в поверхностном слое цитоплазмы, что характерно для зародышей некоторых многоклеточных животных 

н/ц Rhizaria Объедняет те одноклеточные организмы, которые имеют митохондрии с трубчатыми кристами Если есть жгутики – то их два на переднем конце Если клетки амебоидные, то их псевлдоподии длинные нитевидные и имеют вгутри сеть микротрубочек Снарцжи может быть скелет сложной структуры:

делятся на несколько групп: делятся на несколько групп: Фораминиферы (Foraminifera), Радиолярии (Radiolaria), Плазмодиофориды (Plasmodiophorids), Хлорарахниофиты (Chlorarachniophyta), Церкомонады (Сercozoa),

Основные типы Foraminifera – амебоидные организмы с тяжелой многокамерной раковиной Radiolaria – лучевики, амебоидные организмы с таким внешним скелетом, который обеспечивает парение в стоставе планктона Cercozoa – различные амебоидные и жгутиконосцы, обитающие в почве

Сercozoa единая монофилетическая группа, очень разнообразная по структурным характеристикам Питаются с помощью нитевидных аксоподий, не имеют настоящего цитостома

Империя Экскаваты (Excavata) Долго считалось, что это самые ранние и самые примитивные эукариоты. Их довольно много и они очень разные. Ядро у них уже есть, но митохондрии многих представителей редуцированы (или находятся в очень примитивном состоянии) это и есть признак, по которому их относят к общей группе.

Царство Euglenobiontes включает как автотрофные, так и гетеротрофные организмы с дисковидными (в основном) кристами. Структура монадная, амебоидная, встречаются и колониальные формы. Имеют гладкие, либо покрытые простыми волосками жгутики. Часто имеется параксиальный тяж. Клетки покрыты или плазмалеммой, или пелликулой. В клетках имеются пероксисомы. Ядро одно, митоз закрытый, веретено деления внутриядерное, ядрышко не исчезает. При размножении клетки делятся пополам по продольной оси. Типы: Eugleonophyta, Kinetoplastida, Acrasiomycota

Тип Кинетопластиды Kinetoplastida Имеют своеобразное строение крупных митохондрий: они длинные, подходят к базальному телу жгутика и образуют там расширение – кинетопласт, в котором находится много копий митохондриальной кольцевой ДНК

Лейшмания существуют в двух морфологических формах — промастиготы (с длинным передним жгутиком, веретенообразные, удлинённые, подвижные) в насекомом-хозяине и амастиготы (с коротким жгутиком, круглые или овальные, неподвижные, расположенные внутриклеточно) в организме позвоночных.

Трипаносома Существует в нескольких разных формах: амастигота, парамастигота, промастигота, эпимастигота, трипомастигота Африканская T.brucei, возбудитель сонной болезни имеет форму трипомастиготы с ундулирующей мемраной в крови человека и эпимастиготы с коротким жгутиком в пищеварительном тракте и слюнных железах комара

Percolozoa Naegleria fowleri Организм между амебоидной и жгутиковой стадиями. В норме они живут в горячих источниках, но могут легко переходить к паразитизму. Вызывает протозойный энцефалит Если в нос попадает с водой любая из форм организма (хоть жгутиковая, хоть цистовая, хоть амебоидная), то перемещается в человека через нос, живет в мозге В мозге не происходит иммунного ответа, так как иммунитет там не работает, Очень плохо лечится (проблемы те же, что и с трипаносомой - нельзя убить антибиотиками).

Лямблия Лямблия у неё 4 пары жгутиков. На одной из сторон тела есть полость, которой она присасывается к микроворсинкам на поверхности кишечника. Заражаются ими через водопроводную воду (например, в Санкт-Петербурге!!!). Осуществляет питание за счет того, что присасывается Trichomonas кроме аксостиля и ундулирующей мембраны есть отдельное парабазальное тело из белков и сопряженное с местом, где жгутик соединен с моделирующей мембраной Вызывают специфические патологические явления. трех видов: Trcihomonas elongatа – в ротовой полости, Trichomonas hominis – в кишечнике человека, Trichomonas vaginalis–в нижних мочеполовых путях метронидазол, тинидазол, секнидазол, ниморазол, тернидазол

Царство Alveolates Монофилитическая группа, в которой динофиты и апикомплексы связаны больше чем с инфузориями Название царства (от греч. Alveola – пузырек) Для организмов этого царства имеется ряд общих морфологических особенностей: кортикальные везикулы (алвеолы, или амфиесмальные везикулы), микропоры ( структуры, вовлеченные в пиноцитоз), выделительные органеллы Ciliophora, Apicomplexa

Ciliophora (Инфузории, или Ресничные) К типу простейших  относятся наиболее сложные простейшие. Они имеют плотную пелликулу, а часто и скелетные образования. Поэтому имеют постоянную форму. Органоиды движения – многочисленные реснички. Ядерный аппарат состоит из двух ядер: макронуклеуса и микронуклеуса. Клетка инфузории делится поперечным делением. Половой процесс представлен конъюгацией.

Apicomplexa облигатныепаразиты позвоночных и беспозвоночных животных. Общность плана строения апикомплекс наиболее отчетливо проявляется на стадии зоита и выражается в наличии специфического комплекса органелл — апикального комплекса. Покровы представлены характерной для альвеолят пелликулой. В жизненном цикле большинства представителей типа обнаружен половой процесс. Кокцидии, Грегарины, малярийный плазмодий 

Кольподелли́ды Colpodellida   хищные жгутиконосцы, обитающие в почве, морской и пресной воде. Размеры их клеток колеблются от 7 до 25 мкм,  жгутиков обычно два, Покровы представлены типичной пелликулой, характерной для альвеолят. Как и споровики, кольподеллиды обладают апикальным комплексом, состоящим из коноида, полярного кольца, роптрий и микронем. кольподеллиды используют данный аппарат не для проникновения в клетку хозяина, а для питания, буквально "высасывая" своих жертв.

ц. Stramеnopila Объединяет протистов с трехчастными мастигонемами на жгутиках и с трубчатыми митохондриальными кристами Кроме бурых и диатомовых водорослей в эту группу входят лабиринтуловые, опалиновые и оомицеты

Тип Opalinata относительно крупные организмы густо усажены короткими жгутиками, которые расположены рядами. В цитоплазме расположены многочисленные одинаковые ядра. Бесполое размножение в форме продольного деления. Сложный жизненный цикл, включающий трофические формы, цисты, образование микро- и макрогамет и цистирующихся зигот

Строение тела простейших как одноклеточных организмов, основные органеллы и их функции Одноклеточное тело обладает функциями целостного организма, которые выполняются органеллами общего назначения (ядро, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, митохондрии, рибосомы и др.) и специального (пищеварительные и сократительные вакуоли, жгутики, реснички и др.). Согласованно функционируя, они обеспечивают отдельной клетке возможность существования в качестве самостоятельного организма.

Размеры тела простейших колеблются от нескольких микронов (трипаносомы) до 3 см и даже более (некоторые фораминиферы) Размеры тела простейших колеблются от нескольких микронов (трипаносомы) до 3 см и даже более (некоторые фораминиферы) Тело покрыто тончайшей мембраной. Жгутиковые и инфузории имеют на поверхности тела плотную эластичную оболочку – пелликулу

По особенностям строения ядра и ядерно-цитоплазматическим взаимоотношениям клетки делятся на По особенностям строения ядра и ядерно-цитоплазматическим взаимоотношениям клетки делятся на моноэнергидные (клетка имеет одно диплоидное или гаплоидное ядро), полиэнергидные (клетка имеет несколько гаплоидных или диплоидных ядер), полиплоидные (клетка имеет одно ядро более, чем с двумя наборами хромосом) Возможно также сочетание двух последних типов организации

Способы питания, размножения и движения простейших; cтроение жгутиков и ресничек. Подавляющее большинство простейших питаются бактериями, одноклеточными водорослями, частицами разлагающихся отмерших растений и животных — детритом, а паразитические формы — соками, тканью или кровью хозяина, в организме которого они обитают. Пища переваривается в пищеварительных вакуолях под действием ферментов лизосом. Растворенные питательные вещества поступают в цитоплазму, а непереваренные остатки удаляются из клетки.

Питание растворенными в окружающей среде органическими веществами, осмотически через покровы – сапрозойный способ Питание растворенными в окружающей среде органическими веществами, осмотически через покровы – сапрозойный способ Аутотрофный (растительный) способ питания у простейших, имеющих в протоплазме хроматофоры. Голозойный способ питания – поглощение оформленной пищи.

Способы движения простейших. Строение жгутиков и ресничек.

путем образования временных выростов – псевдоподий при помощи жгутиков (вращательные движения) При помощи ресничек (многочисленные, короткие, тонкие; движения быстрые, резкие) Жгутиков обычно один, реже два, еще реже несколько; у некоторых они длиннее тела. Скорость передвижения различна. 1 км/час у инфузорий

Таксисы фототаксис хемотаксис механотаксис термотаксис гальванотаксис

Способы размножения простейших

Свойство организмов воспроизводить себе подобных, обеспечивающее непрерывность жизни, называется размножением Свойство организмов воспроизводить себе подобных, обеспечивающее непрерывность жизни, называется размножением Размножение у простейших — половое и бесполое Характерны сложные жизненные циклы, с чередованием ядерных фаз (особенно у паразитических простейших) У одних видов половой акт имеет форму копуляции, у других коньюгации

Бесполое размножение - тип размножения, в осуществлении которого участвует только одна особь. В данном случае образования гамет не происходит. Организм может либо просто разделяться на две или более частей, либо формировать специальные структуры, из которых восстанавливаются новые индивиды, генетически идентичные материнской особи Бесполое размножение - тип размножения, в осуществлении которого участвует только одна особь. В данном случае образования гамет не происходит. Организм может либо просто разделяться на две или более частей, либо формировать специальные структуры, из которых восстанавливаются новые индивиды, генетически идентичные материнской особи Бесполое размножение обеспечивает высокую продуктивность процесса

Бесполое размножение (агамогония) у простейших может быть представлено: Бесполое размножение (агамогония) у простейших может быть представлено: монотомией (деление надвое, обе дочерние клетки одинаковы, следующее деление происходит только после периода роста клетки и достижения ей размеров материнской), палинтомией (деления надвое, обе дочерние клетки одинаковы, период роста не выражен, так что с каждым делением клетки уменьшаются в размерах); шизогонией (в этом случае сначала происходит несколько делений ядра, а затем деление цитоплазмы), почкованием ( деление надвое, но дочерние клетки резко различаются по величине, процесс начинается с появления на родительской клетке маленького выроста, который затем отделяется).

Последовательные стадии бесполого размножения Euglypha alveolata А — корненожка перед делением; Б — образование цитоплазматической почки; В — деление ядра, скелетные пластинки образуют новую раковину; Г — конец деления, одно из ядер переместилось в дочернюю особь: / — ядро, 2 — псевдоподии

ПОЛОВОЙ ПРОЦЕСС ПОЛОВОЙ ПРОЦЕСС – осуществляется двумя физиологически различными особями — мужской и женской, формирующими особые половые клетки (гаметы), при слиянии которых образуется зигота. В результате такого слияния геномы родительских особей смешиваются, поэтому потомки генетически отличаются от каждого из родителей и друг от друга. Это имеет большое значение для эволюции через естественный отбор

Половой процесс у простейших чаще всего протекает в форме гамогонии, т.е. образования гамет и копуляции - слияния гамет. Половой процесс у простейших чаще всего протекает в форме гамогонии, т.е. образования гамет и копуляции - слияния гамет. Копуляция в свою очередь может быть представлена в изогамной и анизогамной (гетерогамной) формах. Только для инфузорий характерна конъюгация - особый тип полового процесса, протекающий в форме временного соединения двух клеток, в ходе которого происходит слияние гаплоидных ядер, происходящих из разных клеток. Слияния цитоплазмы клеток при этом не происходит.

Ядерные циклы могут быть представлены циклами Ядерные циклы могут быть представлены циклами с гаметической редукцией (редукционное деление предшествует образованию гамет), в этом случае все стадии жизненного цикла, кроме гамет, диплоидны; с зиготической редукцией (первое деление зиготы является редукционным), все стадии жизненного цикла, кроме зиготы, гаплоидны; с промежуточной редукцией, в этом случае редукционное деление находится между двумя вегетативными стадиями, часть стадий жизненного цикла гаплоидна, часть - диплоидна

Неблагоприятные условия переживают в неактивной защищенной форме — в виде цист Неблагоприятные условия переживают в неактивной защищенной форме — в виде цист