Домашнее задание. Все об инфузории: тип, класс, строение и особенности
Специфика гидробиологического контроля заключается в том что только ему доступно оценка последствий загрязнений, но не их последствия. Важно так же и то, что биологический контроль по сравнению с другими методами дает быстрый ответ, т. е. является экспресс методом.
Как известно, имеется два типа биологического тестирования. При первом прямом или экологическом, пробе воды устанавливается видовой и количественный состав фауны, а затем по таблицам показателем организма дается заключение о состоянии водоема (о принадлежности водоемов к той или иной зоне сапробности). При втором, непрямом, или физиологическом используют оценку жизненной активности организмов. Избираются отдельные виды, или тест организмы, которые культивируются в лабораторных условиях и затем помещаются пробе испытываемой воды (среды). Индексом для оценки качества воды служит та или иная реакция тест организмов. Например, рост, размеры и другие.
С «экологической системой рубца» связано и состояние здоровья сельскохозяйственных животных. Под влиянием изменяется и состояние среды обитания микроорганизмов эндобионтов. Например, вследствие неполноценного кормления животных изменяется, и состав микроорганизмов, что может стать причиной изменения процессов рубцового пищеварения и обмена веществ, возникновению в организме животного хозяина таких болезней как ацидоз и алкалоз.
Цели и задачи. В связи с выше указанной проблемой нами были поставлены следующие цели и задачи работы:
Изучить литературу по теме работы;
Ознакомиться и освоить методы микроскопирования и методики изготовления временных микропрепаратов;
Ознакомиться и освоить методы культивирования простейших;
Изучить строение, жизнедеятельность инфузорий-туфелек;
Провести опыты по изучению движения и таксисов инфузорий-туфелек;
Ознакомиться с методикой культивирования эндобионтных инфузорий сельскохозяйственных животных;
Изучение устойчивости клеток инфузорий на летучие выделения растений;
Изучить строение, жизнедеятельность и значение эндобионтных инфузорий сельскохозяйственных животных.
Первый этап был проведен в 2002-03 учебном году и по результатам работы принимали участие в городской научно-практической конференции школьников «Шаг в будущее». Также работа была удостоена звания лауреата Всероссийского научного открытого конкурса школьников «Первые шаги - 2004» проведенного в г. Москве.
Второй этап работ проведен в октябре-декабре 2003-04 года. На данном этапе работы нами было изучено методика культивирования эндобионтных инфузорий и их изучение. В результате работы было доложено на научном конференции школьников города Якутска.
1. 1. Строение, жизнедеятельность и разнообразие простейших
К инфузориям относят около 6000 видов простейших, органеллами, движения которых служит большое количество ресничек. По сравнению с другими группами простейших инфузории имеют наиболее сложное строение, что связано с разнообразием и сложностью их строения. Для большинства инфузорий характерно присутствие двух ядер: крупного вегетативного – макронуклеуса и более мелкого генеративного – микронуклеуса. Макронуклеус регулирует процессы обмена веществ, микронуклеус участвует в половом процессе.
К органоидам питания относят предротовое отверстие, ведущее в клеточный рот, который переходит в клеточную глотку. Вода с бактериями через клеточный рот попадает в клеточную глотку, далее в эндоплазму (внутренний слой цитоплазмы), где образуются пищеварительные вакуоли. Вакуоли передвигаются вдоль тела инфузории. Непереваренные остатки пищи удаляются наружу через порошицу – отверстие, расположенное в задней части тела.
У инфузории туфельки есть две сократительные вакуоли, расположенные в передней и задней части тела. Каждая вакуоль состоит из округлого резервуара и подходящих к нему в виде звезды 5-7 канальцев. Жидкие продукты и вода из цитоплазмы сначала поступают в приводящие канальцы, затем канальцы все сразу сокращаются и изливают свое содержимое в резервуар, после чего последний сокращается и выбрасывает жидкость через отверстие наружу, а канальцы в это время вновь наполняются. Вакуоли сокращаются поочередно.
Бесполое размножение инфузорий осуществляется путем поперечного деления и сопровождается делением макро- и микронуклеусов. Размножение повторяется 1-2 раза в сутки. Через несколько поколений в жизненном цикле инфузорий происходит половой процесс – конъюгация. Две инфузории подходят друг к другу брюшными сторонами, оболочка в месте их соприкосновения растворяется, и между ними образуется цитоплазматический мостик. Макронуклеусы при этом разрушаются, а микронуклеусы делятся мейозом на четыре ядра, три из которых разрушаются, а четвертое вновь делится пополам митозом. В результате в каждой инфузории образуются мужское (мигрирующее) и женское (стационарное) ядра. Затем между особями происходит обмен мигрирующими ядрами с последующим слиянием стационарного и мигрирующего ядер, после чего особи расходятся. Вскоре в каждой из них ядро делится, и впоследствии образуются микро- и макронуклеусы. Таким образом, при половом процессе число инфузорий не увеличивается, а обновляются наследственные свойства макронуклеуса.
В пресных водах часто встречаются и другие виды инфузорий. Одним из наиболее часто встречающихся из брюхоресничных инфузорий является стилонихия. Это довольно крупная инфузория длиной до 0,3 мм, живущая на дне пресноводных водоемов и на водной растительности. Это всеядное животное, питается бактериями, одноклеточными водорослями, также может нападать на другие мелкие простейшие.
Инфузории – наиболее организованные существа среди простейших. Они являются также процветающей и прогрессивной группой среди одноклеточных животных.
В научных исследованиях инфузорий из пищеварительного тракта млекопитающих обычно используется нейтральный термин «эндобионты».
Впервые о нахождении инфузорий в пищеварительном тракте млекопитающих было сообщено в 1843 году французскими исследователями Грюби и Делафон, которые дали небольшое описание простейших из кишечника лошади, собаки, свиньи и из желудка быка. С этой небольшой статьи начался многолетний период изучения эндобионтных инфузорий. Сегодня известно уже более 500 видов эндобионтных инфузорий млекопитающих, и исследование их продолжается. Наиболее изученной в настоящее время является инфузорная фауна домашнего рогатого скота и лошадей. Изучены эндобионтные инфузории у определенных сельскохозяйственных животных-хозяев, таких как бык домашний, зебу, буйвол, бизон, коза, овца, северный олень, одногорбый и двугорбый верблюды.
Много научных работ посвящено исследованию инфузорий в определенном хозяине в зависимости от географических условий, это в основном работы, связанные с изучением инфузорий крупного рогатого скота и лошадей в Европе, Бразилии, Африки, северных районов Евразии.
Особенно многочисленны и разнообразны инфузории, населяющие пищеварительный тракт копытных животных. У жвачных (крупный рогатый скот, овцы, козы, антилопы, олени, лоси) эти инфузории в огромных количествах населяют передние отделы желудка. В рубце (самый вместительный отдел желудка жвачных) в огромных количествах живут разнообразные бактерии и простейшие (жгутиковые и инфузории). Количество инфузорий в 1 см3 содержимого рубца достигает 1 млн. , а нередко и более. Установлено, что численность инфузорий в рубце значительно варьирует в зависимости от кормления хозяина, как в течение суток, так и по сезонам. Такие факторы как заболевания хозяина и применение лекарственных препаратов оказывает существенное влияние на эндобионтные инфузории.
С «экологической системой рубца» связана также состояние здоровья сельскохозяйственных животных. Под влиянием различных факторов, например вследствие неполноценного кормления животных, изменяется и среда обитания микроорганизмов рубца. Вследствие чего изменяется и состав микроорганизмов, что может стать причиной изменения процессов рубцового пищеварения и обмена веществ в организме животного-хозяина. Так установлено, что в случаях, когда в рационе кормления животных отмечается избыточное количество растворимых углеводов (крахмала, сахаров), в преджелудках формируется среда, способствующая бурному размножению молочнокислых бактерий. Молочнокислое брожение сопровождается образованием больших количеств молочной кислоты, смещением рН рубца в кислую сторону. Развивается ацидоз рубца – тяжелое заболевание, характерной чертой которого является отравление организма-хозяина молочной кислотой.
У непарнокопытных (лошадь, осел, зебра) в пищевом тракте тоже имеется большое количество инфузорий. В толстом отделе и слепой кишке непарнокопытных обитают инфузории семейства офриосколецид.
Предполагают о патогенной роли некоторых эндобионтных инфузорий. В кишечнике млекопитающих обнаружены кишечные балантидии (Balantidium coli), которые вызывают заболевание кишечника. Эти инфузории обнаружены у приматов, индийского носорога, лошади, буйвола, быка, верблюда, грызунов, лисы. Таким образом, вопрос о роли эндобионтных инфузорий в жизни хозяина пока до конца не решен.
2. Использование простейших как тест – объектов при биологических и экологических исследованиях.
Для получения оперативной операции о степени биологической надежности различной экосистем разработаны различные экспресс - биотесты, которые можно применить повсеместно и повседневно. Под биологическим мониторингом экосистемы следует понимать оценку биологической активности объектов физико-химического окружения (биотопа с целью выяснения степени влияния их на взаимодействующие с ними живые организмы (биоценоз), а в целом, с целью прогнозирования надежности жизнеспособности экосистемы.
В данной работе рассматривается экспресс - биотест, где использована принципиальная идентичность реагирования на изменяющиеся условия и неблагоприятные воздействия внешней среды свободнодвижущих организмов независимо от биологического уровня или иерархии. В качестве тест- объекта используется свободнодвижущий, легко культивируемый одноклеточный организм – инфузория- туфелька.
Рекомендуемый экспресс - биотест позволяет быстро, дешево и массово определять токсичность, полноценнорость и неспецифическую активность кормов, воды, почвы, воздуха, пищи, лекарств и неизвестных веществ. Это особенно необходимо санитарно- эпидемиологической, ветеринарной лабораторной, таможенной службам, органам стандартизации, сертификации и контроля, центром мониторинга водных, воздушных бассейнов, лесов, земельных ресурсов.
Экспресс - биотест позволяет создавать банки данных биологического мониторинга экологических систем, определять и выявлять изменение в экосистемах под влиянием загрязнителей. С его помощью можно установить, что экосистема в опасности и необходимо соответствующие срочные меры по восстановлению экосистемы.
1. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2. 1. Методика культивирования простейших
Для культивирования простейших используют различные питательные среды и методики:
1. Можно приготовит смешанную среду. Готовят раствор солей: натрия хлорид – 0,1; калия хлорид – 0,01; магния хлорида – 0,01; натрия гидрокарбоната – 0,02; кальция хлорида – 0,01; воды дистиллированной – до 1 литра. В мерный стакан мелко нарезают качественное разнотравное сено и заливают его приготовленным раствором в соотношении 1:2. Полученную смесь кипятят 20 минут, оставляют остывать при комнатной температуре до 35 - 40°С, процеживают через двойной слой марли и жидкость ставят в термостат при 37°С на 3 суток. За это время она насыщается сенной палочкой. РН среды – 6,8. Приготовленную питательную смесь хранят в холодильнике. Срок годности – 1 месяц.
2. Измельченное сено заливают водой, кипятят 10-15 минут, охлаждают, настаивают 2-3 суток до образования бактериальной пленочки. Добавляют 1-2 мл воды из водоема, аквариума или комочек свежей почвы. Выдерживают 1-2 суток.
Перед использованием питательную среду тщательно перемешивают и отливают в колбу необходимое количество. Колбу оставляют в лаборатории, пока среда в ней не согреется до комнатной температуры. Затем добавляют посевной материал, тщательно перемешивают и определяют фазу роста и плотность культуры. Как для пересева, так и для работы используют культуру, содержащую в экспоненциальной фазе не менее 2500-3000 особей в одном мл среды, а в стационарной не менее 6500-7500. Пересев производят из расчета 10 мл посевного материала на 400 мл питательной среды.
Свежезасеянную колбу с питательной средой обозначают датой посева и помещают в термостат при 25°С. Термостат в течение 6 часов в сутки освещают дневным или искусственным светом. В оптимальных условиях 4-хдневная культура достигает экспоненциальной фазы роста, а 7-ми дневная стационарной.
В размножении простейших существуют циклы. Так, они хорошо размножаются весной и летом, хуже – осенью и зимой (особенно в морозы). Кроме того, даже при хорошем их размножении они прекращают движение в холодном лабораторном помещении (температура ниже +18-20°С), особенно при соприкосновении с холодным предметным стеклом, независимо от токсического эффекта.
Для проведения наших экспериментов во время первого этапа работ, мы использовали методику приготовления культуры простейших №2, так как эта методика более универсальна, доступна и менее трудоемка.
2. Методика приготовления препаратов эндобионтных инфузорий для микроскопирования
Пробы содержимого рубца или пробы содержимого слепой и тонкой кишки берут при забое сельскохозяйственных животных. Материал помещают в физиологический раствор для наблюдения и культивирования и помещают в термоконтейнеры. Часть материала заливают фиксирующими жидкостями – растворами 4% формалина или 96% спирта.
В лаборатории полученные пробы микроскопируют. Для приготовления временного препарата берут сухое и чистое предметное стекло, наносят на него каплю исследуемого материала, затем каплю метиленового красителя. Накрывают покровным стеклом, затем препарат ставят на предметный столик микроскопа и микроскопируют изучаемый объект.
2. 3. Методика приготовление настоев кашицы.
Приготовление настоев растений. Для приготовления настоев растения измельчают до частиц 1-5 мм, заливают кипятком, кипятят на слабом огне 3-5 минут, настаивают 1-2 сутки в термостате. Не следует сильно измельчать растение (кофемолке или мельнице). При заливании водой это приводит к слеживанию материала и плохой экстракции активных веществ.
Приготовление кашиц растений. Мелко нарезанные листья растений быстро растирают в ступке и сразу помещают на часовое стекло. В случае длительного стояния растертого материала фитонцидная активность теряется. Если листья недостаточно влажны и плохо растираются, в ступку добавляют небольшое количество воды. При растирании твердых листьев (эвкалипта, тополя, хвойных) в ступку добавляют дробленное просеянное через сито стекло (1 – 2 мм) или крупный промытый речной кварцевый песок. При дроблении стекла лучше использовать полотняный мешочек и молоток.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3. 1. Наблюдение за движениями таксисами инфузории - туфелек.
В ходе исследования нами были проведены опыты по изучению строения и жизнедеятельности инфузорий – туфелек. Инфузория – туфелька плавает благодаря согласованной работе ресничек. Реснички одна за другой совершают ритмичные гребки, и по телу инфузории как бы пробегает волна гребных движений от переднего конца заднему. Каждая волна распространяется в диагональном направлении, поэтому туфелька перемещается по спиральной траектории, вращаясь вокруг своей продольной оси. Если перед инфузорией неожиданно возникает препятствие или она попадает в зону неблагоприятных воздействий, работа ресничек моментально прекращается и возобновляется уже в противоположном направлении. Она продолжает движение в новом направлении до тех пор, пока ей не удастся обойти препятствие или же условия не станут вновь благоприятными. Это пример поведения, направленного на поиск оптимальных условий методом проб и ошибок.
Реснички (находящиеся на заднем конце тела), по-видимому, способны воспринимать внешние раздражения. Инфузория реагирует на прикосновение, высокие концентрации в среде различных химических веществ, содержание кислорода и углекислого газа, изменение интенсивности освещения.
Таксисы – изменение направления движения простейших под влиянием различных раздражителей. Наблюдают: а) положительный таксис (движение к раздражителю); б) отрицательный таксис (движение от раздражителя; в) гальванотаксис – движение, определяемое направлением электрического тока. Если через жидкость, в которой плавают туфельки пропустить слабый электрический ток, то можно наблюдать, что все инфузории ориентируют свою продольную ось параллельно линии тока, а затем, как по команде двинутся в направлении катода, в области которого образуют густое скопление. Далее вели наблюдение по влиянию слабого электрического тока (при изменении силы тока) на выживаемость инфузорий. Измерение напряжения тока проводили с помощью портативного вольтметра. Инфузории погибают через 2 минуты при действии электрического тока под напряжением 12 вольт. Под действием слабого электрического тока (напряжение 3 вольта) наблюдается гибель клеток через 8 минут.
Нами проведены опыты по выявлении действия неблагоприятного фактора на жизнедеятельность инфузорий, в частности химических веществ. В качестве раздражителя взяли раствор хлористого натрия различной концентрации. При повышении концентрации раствора хлорида натрия выше 1% наблюдается угнетение жизнедеятельности клеток, что указывает на вредное действие этих растворов. Значительные изменения продолжительности жизни клеток инфузорий наблюдаются при действии раствора хлорида натрия от 4% до 8%. Почти моментальная гибель клеток наблюдается при действии 8% раствора.
Таким образом, инфузории-туфельки ведут активный образ жизни при благоприятных лабораторных условиях и реагируют на изменения условий окружающей их среды разнообразными таксисами. Под действием сильных раздражителей (электрический ток) неблагоприятных факторов, некоторых химических веществ наблюдается гибель клеток инфузорий. Так, например, при действии раствора 8% хлорида натрия и 2% уксусной кислоты наблюдается моментальная гибель инфузорий-туфелек.
3. 2. Изучение влияния хлористого натрия различной концентрации на выживаемость инфузории – туфелек
Сущность этой работы заключается в выявлении с помощью неблагоприятных факторах биологического изучаемого объекта на устойчивость клетки. В работе использовали культуру инфузории в стационарной фазе роста.
Ход работы. В 5 пробирок по 1 мл культуры инфузории добавляют раствор хлористого натрия (5 мл) различной концентрации, оценивают состояние инфузории и ведут контроль продолжительности жизни клеток до 100% гибели под микроскопом. Результаты наблюдений записаны в ниже приведенной таблице. Как видно из результатов опыта, 1% раствор хлорида натрия на жизнедеятельность клеток влияет незначительно и продолжительность жизни инфузории равен 35 минутам. Значительные изменения продолжительности жизни наблюдается при действии растворов хлорида натрия от 4% до 8% где продолжительность жизни сокращается от 4 до 1 минуты. Почтимоментальная гибель клеток наблюдается при действии 8%-ного раствора хлорида натрия.
Таким образом, при повышении концентрации раствора хлорида натрия выше 1% наблюдается угнетение жизнедеятельности клеток инфузории и сокращается продолжительность жизни клеток, что указывает на токсическое действие растворов хлорида натрия повышенной концентрации.
3. Изучение препаратов эндобионтных инфузорий сельскохозяйственных животных
Для изучения строения и разнообразия эндобионтных инфузорий мы использовали препараты, подготовленные по описанным выше методикам. Пробы были подготовлены в ноябре 2004 года во время забоя сельскохозяйственных животных. Исследовали препараты, подготовленные из содержимого рубца крупного рогатого скота, якутской лошади и северного оленя.
Инфузории рубца крупного рогатого скота. Рубец – первый и самый обширный отдел четырехкамерного желудка жвачных. Он сообщается с сеткой, сетка с книжкой, книжка - с сычугом (собственно железистым желудком). Занимая около 80% вместимости сложного желудка, рубец является основным вместилищем кормовой массы, потребляемой животным. Рубцовое содержимое жвачных создает благоприятную среду для жизнедеятельности микрофлоры и микрофауны. Условия обитания организмов-спутников определяются особенностями анатомии и физиологии животного-хозяина. В рубце поддерживаются на определенном уровне температурные условия, рН и газовый состав среды. Микрофлора и микрофауна получают от хозяина питательные вещества, воду. Без хозяина они жить не могут. Но и без них хозяин не может жить. Без них он погибает вследствие нарушения процессов пищеварения и обменных расстройств.
Жвачные животные питаются растительным кормом, содержащим большое количество растительных волокон и лигнина. У жвачных нет ферментов, способных разлагать этот материал. И микрофлора и микрофауна способны разлагать целлюлозу. Микроорганизмы разных видов обладают определенной специализацией: одни из них расщепляют целлюлозу и ксилозу, другие -–только целлюлозу, третьи – крахмал. Фауна рубца представлена главным образом простейшими и большинство из них – инфузории.
В рубце крупного рогатого скота обнаружено более 30 видов инфузорий. В 1 мл рубцового содержимого насчитывается от 0,2 до 2 млн инфузорий в зависимости от количества и качества принятого корма. Инфузории имеют размер от 20 до 200 мк, общая их масса составляет до 20% массы содержимого рубца.
В переднем отделе желудка жвачных животных (рубце) встречаются в огромном количестве инфузории из подотряда Entodinomorfa, например семейства Офриосколециды и др. Представители этой группы инфузорий отличаются причудливой формой, так как их тело имеет шипы, отростки и т. п. У них наблюдается сильная редукция ресничного аппарата – имеются только околоротовые мембранеллы и пояски или пучки мембранелл на теле.
2. Эндобионтные инфузории из рубца оленя. Олени относятся к травоядным животным, у которых ферментация пищевых масс идет в передних отделах желудка, также как и у крупного рогатого скота. Передача инфузорий новому хозяину происходит в момент облизывания оленями ротовой полости друг друга. Заражение нового хозяина производится целым комплексом видов эндобионтных инфузорий. В составе рубца северных оленей встречаются представители в основном одного семейства Офриосколицид (Ophryoscolecidae) .
В результате функционирования сообщества, обитающего в рубце, образуются продукты, необходимые для питания животного-хозяина: уксусная, пропионовая, масляная и молочная кислоты, витамины и т. д. Летучие жирные кислоты всасываются в кровь животного-хозяина и участвуют в обмене веществ. Так, например, пропионовая кислота превращается в глюкозу и таким образом участвует в углеводном обмене жвачных. Микрофлора и микрофауна, обитающие в преджелудках, синтезируют тиамин, рибофлавин, пантотеновую кислоту, пиридоксин, биотин, фолиевую кислоту, цианкобаламин и другие витамины, жизненно необходимые для организма животного. Микрофлора и микрофауна из рубца, сетки и книжки поступают в сычуг и под влиянием желудочного сока перевариваются. Образуется очень ценный в питательном отношении микробиальный белок, участвующий в белковом обмене организма-хозяина.
С «экологической системой рубца» связана также состояние здоровья сельскохозяйственных животных. Под влиянием различных факторов, например вследствие неполноценного кормления животных изменяется и среда обитания микроорганизмов рубца. Вследствие чего изменяется и состав микроорганизмов, что может стать причиной изменения процессов рубцового пищеварения и обмена веществ в организме животного-хозяина. Так установлено, что в случаях, когда в рационе кормления животных отмечается избыточное количество растворимых углеводов (крахмала, сахаров), в преджелудках формируется среда, способствующая бурному размножению молочнокислых бактерий. Молочнокислое брожение сопровождается образованием больших количеств молочной кислоты, смещением рН рубца в кислую сторону. Развивается ацидоз рубца – тяжелое заболевание, характерной чертой которого является отравление организма-хозяина молочной кислотой.
При избытке в рационе азотсодержащего белкового корма обильно размножаются протеинолитические, гнилостные алкалофильные микроорганизмы. Потребление ими протеина сопровождается образованием промежуточных и конечных продуктов распада белков, в том числе аммиака. В результате рН рубцового содержимого смещается в щелочную сторону, развивается алкалоз рубца – тяжелое заболевание, отравление аммиаком.
Изменение рН рубцового содержимого при ацидозе и алкалозе, других болезнях преджелудков приводит к уменьшению видового состава и численности инфузорий, снижению их двигательной активности и даже гибели. Сейчас разработаны способы «нормализации» микробиоценоза в рубце. Например, вводят в рубец больных животных 1-2 л свежего содержимого рубцового содержимого, полученного от здоровых коров.
Таким образом, симбионты, обитающие в рубце, играют жизненно важную роль в процессах пищеварения и в обмене веществ жвачных животных. Без «экологической системы рубца» существование и размножение жвачных животных оказались бы невозможными.
3. Эндобионтные инфузории из кишечника лошади. Часто в пробах из фекалий лошади обнаруживаются инфузории циклофостиумы, трипалмари, которые имеют особые скелетные пластины и толстый прочный слой кутикулы. В пробах содержимого кишечника лошади встречаются инфузории циклофостиумы, блефарокоры, бундлеи и другие виды. Из них бундлеи, как указывается в литературе () особенно хламидобундлеи являются одними из наиболее распространенных инфузорий кишечника непарнокопытных. Они встречаются всесветно. Их численность в пробах достигает до 150 000 экземпляров в 1 мл содержимого кишечника лошадиных.
Установлено, что эндобионтные инфузории из кишечника якутской лошади показали высокую устойчивость к воздействию экстремальных условий внешней среды У лошадей, которые являются травоядными млекопитающими с ферментацией пищевых масс в слепой и толстой кишке, передача инфузорий от одной особи к другой возможна только после выделения во внешнюю среду в составе фекальных масс и последующего проглатывания новым хозяином. При этом инфузории до 2-3 часов сохраняют жизнеспособность в критических условиях внешней среды (воздействие низкой температуры, воды и воздуха)
4. Определение устойчивости клеток на летучие выделения растений
В данной работе нами исследуется сравнительная фитонцидная активность различных растений на устойчивость клеток инфузории – туфелек (Paramecium caudatum).
Ход работы. Для опытов берут культуру простейших, приготовленную заранее. Каплю культуры простейших помещают на предметное стекло с кашицей исследуемого материала, чтобы они не соприкасались. Наблюдают в микроскоп при увеличении 300 или 600, отмечают время прекращении движения простейших да 100% гибели.
Для опытов использовали известные растения как лук и чеснок (луковицы), а также зеленые листья лука и комнатной герани. Данные результатов исследования приведены в ниже приведенных таблицах.
Все растения обладают фитонцидными свойствами, но эти свойства неодинаково могут действовать на те или иные живые организмы. Фитонциды одних растений обладают бактерецидными и процистоцидными свойствами, других - благоприятно влияют на их жизнедеятельность. В таб. 2 приведены данные наблюдения гибели простейших под воздействием летучих выделений листьев комнатной герани. Под воздействием летучих выделений листьев герани инфузории – туфельки погибают в среднем через 8,8 минут, т. е. фитонциды этого растения действуют отрицательно на простейшие, вызывая их гибель.
Известно, что листья герани и других растений (розмарина, лавра, мяты и т. д.) благотворно действуют на организм человека, успокаивают нервную систем и улучшают функцию сна. Эти свойства растений давно используются врачами в фитотерапии – ароматерапии, т. е. лечение запахами лекарственных растений (4).
В таб. №4 приведены данные опытов о влиянии летучих выделений луковицы чеснока на инфузории – туфельки. Летучие выделения кашицы из луковицы чеснока вызывают гибель простейших через 3 минуты (4).
Летучие фитонциды и сок чеснока обладают исключительной способностью убивать различные (дизентерийную палочку, холерный вибрион, туберкулезную палочку и т. д.) и микроскопические грибки (плесневые). Разнообразие литературных данных и несовпадение данных наших результатов исследований с литературными данными указывают, что здесь очень многое зависит от многих факторов и в первую очередь от условий опытов. Опыты надо ставить с набольшей быстротой, так как выделение летучих фитонцидов у большинства растений очень быстро прекращается после измельчения растений испытывается (больное и здоровое), место и условия произрастания растений и т. д. немаловажное значение имеет и повторность опытов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
2. Инфузории-туфельки ведут активный образ жизни при благоприятных лабораторных условиях и реагируют на изменения условий окружающей их среды разнообразными таксисами. Под действием сильных раздражителей (электрический ток) неблагоприятных факторов, некоторых химических веществ наблюдается гибель клеток инфузорий. Так, например, при действии раствора 8% хлорида натрия и 2% уксусной кислоты наблюдается моментальная гибель инфузорий-туфелек.
3. Жвачные животные питаются растительным кормом, содержащим большое количество растительных волокон и лигнина. У жвачных нет ферментов, способных разлагать этот материал. И микрофлора и микрофауна способны разлагать целлюлозу. Микрофауна рубца представлена главным образом простейшими и большинство из них – инфузории, которые способны разлагать грубый растительный корм. В рубце крупного рогатого скота обнаружено более 30 видов инфузорий.
4. В результате функционирования сообщества, обитающего в рубце, образуются продукты, необходимые для питания животного-хозяина: уксусная, пропионовая, масляная и молочная кислоты, витамины и т. д. Микрофлора и микрофауна из рубца, сетки и книжки поступают в сычуг и под влиянием желудочного сока перевариваются. Образуется очень ценный в питательном отношении микробиальный белок, участвующий в белковом обмене организма-хозяина.
5. Под влиянием различных факторов, например вследствие неполноценного кормления животных изменяется и среда обитания микроорганизмов рубца. Вследствие чего изменяется и состав микроорганизмов, что может стать причиной изменения процессов рубцового пищеварения и обмена веществ, возникновению таких болезней как ацидоз и алкалоз в организме животного-хозяина. Это приводит к уменьшению видового состава и численности инфузорий, снижению их двигательной активности и даже гибели. Таким образом, симбионты, обитающие в рубце, играют жизненно важную роль в процессах пищеварения и в обмене веществ животного-хозяина. Без «экологической системы рубца» существование и размножение жвачных животных оказались бы невозможными.
6. По результатам наших исследований видно, что летучие выделения зеленых листьев лука репчатого вызывают гибель инфузории за более короткий период времени, чем летучие выделения луковицы репчатого лука – за 8,6 и 15 минут. Все использованные в опытах растения (лук репчатый – листья и луковицы, чеснок – луковицы, герань – листья) вызывают гибель инфузорий. При этом наблюдается замедление движения и далее постепенная гибель клеток простейших: под воздействием летучих выделений чеснока через 15,2 минуты, листьев герани – 8,8 минут.
Инфузория туфелька – простейшая живая двигающаяся клетка. Жизнь на Земле отличается многообразием, обитающих на ней, живых организмов, подчас имеющих сложнейшее строение и целый набор особенностей физиологии и жизнедеятельности, помогающий им выжить в этом, полном опасностей, мире.
Но среди органических существ есть и такие уникальные создания природы, строение которых чрезвычайно примитивно, но именно они когда-то давно, миллиарды лет назад, дали толчок развитию жизни и от них произошли более сложные организмы во всём своём разнообразии.
К примитивным формам органической жизни, существующим ныне на земле, относится инфузория туфелька , принадлежащая к одноклеточным существам из группы альвеолят.
Своим оригинальным названием она обязанная форме своего веретенообразного тела, отдалённо напоминающего на вид подошву обычной туфли с широким тупым и более узким концами.
Подобные микроорганизмы причисляются учёными к высокоорганизованным простейшим из класса инфузорий , туфельки являются наиболее типичной его разновидностью.
Названию инфузория туфелька обязана строению своего тела в форме ступни
Туфельки обычно в обилии разводится в мелких пресных водоёмах со спокойной стоячей водой при условии, что в этой среде в избытке имеются органические разлагающиеся соединения: водные растения, умершие живые организмы, обыкновенный ил.
Средой, подходящей для их жизнедеятельности, может стать даже домашний аквариум, только обнаружить и хорошенько рассмотреть подобную живность возможно исключительно под микроскопом, взяв в качестве опытного образца богатую илом воду.
Инфузории туфельки – простейшие живые организмы, именуемые по-другому: парамециями хвостатыми, и в самом деле чрезвычайно малы, а размер их составляет всего от 1 до 5 десятых миллиметра.
По сути они представляют из себя отдельные, бесцветные по окрасу, биологические клетки, основными внутренними органоидами которых являются два ядра, именуемые: большое и малое.
Как видно на увеличенном фото инфузории туфельки , на внешней поверхности подобных микроскопических организмов имеются, расположенные продольными рядами, мельчайшие образования, называемые ресничками, которые служат для туфелек органами передвижения.
Число таких маленьких ножек огромно и составляет от 10 до 15 тысяч, у основания каждого из них имеется прикреплённое базальное тельце, а в непосредственной близости парасональный мешочек, втягиваемый защитной мембраной.
Строение инфузории туфельки , несмотря на кажущуюся при поверхностном рассмотрении простоту, имеет в себе достаточно сложностей. Снаружи такая ходячая клетка защищена тончайшей эластичной оболочкой, помогающей её телу сохранять постоянную форму. Также, как и защитные опорные волокна, расположенные в слое плотной цитоплазмы, прилегающей к оболочке.
Её цитоскелет, кроме всего вышеперечисленного, составляют: микротрубочки, цистерны альвеолы; базальные тельца с ресничками и, находящиеся рядом, их не имеющие; фибриллы и филамены, а также прочие органоиды. Благодаря цитоскелету, и в отличие от другой представительницы простейших – амёбы , инфузория туфелька не способна менять форму тела.
Характер и образ жизни инфузории туфельки
Эти микроскопические существа обычно находятся в постоянном волнообразном движении, набирая скорость около двух с половиной миллиметров в секунду, что для таких ничтожно малых созданий в 5-10 раз превышает длину их тела.
Передвижение инфузории туфельки осуществляется тупым концов вперёд, при этом она имеет обыкновение поворачиваться вокруг оси собственного тела.
Туфелька, резко взмахивая ресничками-ножками и плавно возвращая их на место, работает такими органами передвижения словно вёслами в лодке. Причём количество подобных взмахов имеет частоту около трёх десятков раз за одну секунду.
Что же касается внутренних органоидов туфельки, большое ядро инфузории участвует в обмене веществ, движении, дыхании и питании, а малое отвечает за процесс воспроизводства.
Дыхание этих простейших созданий осуществляется следующим образом: кислород через покровы тела поступает в цитоплазмы, где с помощью данного химического элемента происходит окисление органических веществ и превращение их в углекислых газ, воду и прочие соединения.
А в результате указанных реакций образуется энергия, употребляемая микроорганизмом для своей жизнедеятельности. После всего, вредный углекислый газ удаляется из клетки через её поверхности.
Особенность инфузории туфельки , как микроскопической живой клетки, состоит в способности этих крошечных организмов реагировать на внешнюю среду: механические и химические воздействия, влагу, тепло и свет.
С одной стороны, они стремятся передвигаться к скоплениям бактерий для осуществления своей жизнедеятельности и питания, но с другой, вредные выделения этих микроорганизмов, заставляют инфузорий уплывать от них подальше.
Также туфельки реагируют и на солёную воду, от которой спешат удалиться, зато с охотой передвигаются в сторону тепла и света, но в отличие от эвглены , инфузория туфелька настолько примитивна, что не имеет светочувствительного глазка.
Питание инфузории туфельки
Клетки растений и разнообразные бактерии, во множестве находящиеся в водной среде, составляют основу питания инфузории туфельки . А процесс этот она осуществляет с помощью небольшого клеточного углубления, которое представляет из себя своеобразный рот, всасывающий пищу, попадающую потом в клеточную глотку.
А из неё в пищеварительную вакуоль – органоид, в котором органическое питание переваривается. Поступившие внутрь вещества подвергаются часовой обработке при воздействии сначала кислой, а затем щелочной среды.
После этого питательная субстанция переносится токами цитоплазмы во все части тела инфузории. А отходы выводятся наружу посредством своеобразного образования – порошицы, которая помещается позади ротового отверстия.
У инфузорий избыток воды, поступающий в организм, удаляется через сократительные вакуоли, расположенные спереди и сзади этого органического образования. В них собирается не только вода, но и отходные вещества. Когда количество их достигает предельной величины, они изливаются наружу.
Размножение и продолжительность жизни
Процесс воспроизводства таких примитивных живых организмов происходит, как половым, так и бесполым образом, причём малое ядро непосредственно и активно участвует в процессе размножения в обоих случаях.
Бесполый вид воспроизводства чрезвычайно примитивен и происходит посредством самого обычного разделения организма на две, во всём похожие друг на друга, части. В самом начале процесса внутри организма инфузории образуется два ядра.
После чего происходит разделение на пару дочерних клеток, любая из которых получает свою часть органоидов инфузории туфельки , а недостающее у каждого из новых организмов образуются заново, что даёт возможность этим простейшим осуществлять свою жизнедеятельность в дальнейшем.
Половым образом эти микроскопические существа обычно начинают размножаться лишь в исключительных случаях. Такое может произойти при внезапном возникновении условий, связанных с угрозой жизни, к примеру, при резком похолодании или при недостатке питания.
А после осуществления описываемого процесса, в некоторых случаях, оба микроорганизма, участвующие в контакте, могут превратиться в цисту, погружаясь в состояние полного анабиоза, который даёт возможность существовать организму в неблагоприятных условиях достаточно длительный срок, продолжительностью до десятка лет. Но в обычных условиях, век инфузорий недолог, и, как правило, они не способны проживать более суток.
Во время полового размножения два микроорганизма на некоторое время соединяются воедино, что ведёт к перераспределению генетического материала, в результате чего возрастает жизнестойкость обеих особей.
Подобное состояние именуется учёными конъюгацией и продолжается по длительности около полусуток. Во время данного перераспределения число клеток не увеличивается, а только происходит обмен между ними наследственной информацией.
Во время соединения двух микроорганизмов между ними растворяется и исчезает защитная оболочка, а вместо неё возникает соединительный мостик. Затем исчезают большие ядра двух клеток, а малые делятся дважды.
Таким образом возникает четыре новых ядра. Далее все они, кроме одного, разрушаются, а последнее вновь разделяется надвое. Обмен оставшимися ядрами происходит по цитоплазматическому мостику, а из получившегося в результате материала возникают, вновь рождённые, ядра, как большие, так и малые. После чего инфузории расходятся друг с другом.
Простейшие живые организмы выполняют в общем круговороте жизни свои функции, инфузории туфельки уничтожают многие виды бактерий и сами служат пищей для мелких беспозвоночных животных организмов. Иногда этих простейших специально разводят в качестве корма для мальков некоторых аквариумных рыб.
Одним из наиболее типичных широко известных представителей ресничных является инфузория-туфелька. Обитает она, как правило, в воде стоячего направления, а также в водоемах пресного типа, где течение отличается исключением напористости. Среда ее обитания в обязательном порядке должна содержать разлагающуюся органику. Целесообразным будет подробно рассмотреть все аспекты жизнедеятельности этого представителя фауны.
Представители ресничных
Следует отметить, что Инфузории - тип , навазние которого происходит от слова «настойка» (в переводе с латинского языка). Это можно объяснить тем, что первые представители простейших были обнаружены именно в настойках травяного состава. Со временем развитие данного типа начало стремительно набирать обороты. Таким образом, уже сегодня в биологии известно порядка 6-7 тысяч видов, которые включает в себя тип Инфузории . Если полагаться на данные 1980-х годов, то можно утверждать, что рассматриваемый тип содержит в своей структуре два класса: Ресничных инфузорий (имеет три надотряда) и Сосущих инфузорий. В связи с этой информацией, можно сделать вывод о том, что многообразие живых организмов весьма широко, что вызывает неподдельный интерес.
Тип Инфузории: представители
Яркими представителями данного типа выступают инфузория-балантидий и инфузория-туфелька. Отличительными особенностями этих животных являются покрытие пелликулы ресничками, которые используются для передвижения, защита инфузории посредством специально предназначенных для этого органов, трихоцистов (располагаются в эктоплазме оболочки), а также наличие в клетке двух ядер (вегетативного и генеративного). Кроме того, ротовое углубление на теле инфузории формирует ротовую воронку, которая имеет свойство переходить в клеточный рот, ведущий в глотку. Именно там и создаются вакуоли пищеварения, которые служат непосредственно для переваривания пищи. А вот непереваренные компоненты удаляются из организма через порошицу. Характеристика типа Инфузории весьма многогранна, однако основные моменты рассмотрены выше. Единственное, следует дополнить, что две инфузории располагаются в противоположных частях тела. Именно посредством их функционирования выводится из организма избыток воды или же продукты обмена веществ.
Инфузория-туфелька
Для того чтобы качественно рассмотреть строение и образ жизнедеятельности столь интересных организмов одноклеточной структуры, целесообразным будет обратиться к соответствующему примеру. Для этого необходимы инфузории-туфельки, широко распространенные в водоемах пресной природы. Их запросто можно развести в обычных емкостях (к примеру, в аквариумах), залив луговое сено самой простой пресной водой, ведь в настойках такого типа развивается, как правило, великое множество видов простейших, в том числе и инфузории-туфельки. Так, посредством микроскопа можно на практике изучить все сведения, которые предоставлены в статье.
Характеристика инфузории-туфельки
Как отмечалось выше, Инфузории - тип, включающий в себя множество элементов, наиболее интересным из которых является инфузория-туфелька. Это длина которого полмиллиметра, наделенное веретеновидной формой. Следует отметить, что визуально данный организм напоминает туфлю, откуда, соответственно, и столь интригующее название. Инфузория-туфелька беспрерывно пребывает в состоянии движения, а плавает она тупым концом вперед. Интересно то, что скорость ее передвижения нередко достигает 2,5 мм в секунду, что очень даже неплохо для представителя данного типа. На поверхности тела инфузории-туфельки можно наблюдать реснички, служащие двигательными органоидами. Как и все инфузории, рассматриваемый организм насчитывает в своей структуре два ядра: большое несет ответственность за питательные, дыхательные, двигательные и обменные процессы, а малое принимает участие в половом аспекте.
Организм инфузории-туфельки
Устройство организма инфузории-туфельки весьма сложное. Наружным покрытием данного представителя является тонкая эластичная оболочка. Она способна в течение всей жизни сохранять правильную форму тела организма. Верными помощниками в этом служат безупречно развитые опорные волоконца, находящиеся в слое цитоплазмы, который плотно прилегает к оболочке. Поверхность тела инфузории-туфельки наделена огромным количеством (порядка 15000) ресничек, колеблющихся вне зависимости от внешних обстоятельств. У основания каждой из них располагается базальное тельце. Реснички совершают движения приблизительно 30 раз в секунду, чем толкают тело вперед. Важно отметить, что волнообразные движения данных инструментов весьма согласованны, что позволяет инфузории в процессе передвижения медленно и красиво вращаться вокруг продольной оси своего тела.
Инфузории - тип, определенно вызывающий интерес
Для абсолютного понимания всех особенностей инфузории-туфельки целесообразно рассмотреть основные процессы ее жизнедеятельности. Так, сводится к употреблению бактерий и водорослей. Тело организма наделено углублением, именуемым клеточным ртом и переходящим в глотку, на дне которой пища попадает непосредственно в вакуоль. Там она переваривается примерно час, совершая в процессе переход от кислой среды к щелочной. Вакуоли двигаются в теле инфузории посредством тока цитоплазмы, а непереваренные остатки выходят наружу в задней части тела через порошицу.
Дыхание инфузории-туфельки осуществляется посредством поступления кислорода в цитоплазму через покровы тела. А выделительные процессы происходят через две сократительные вакуоли. Что касается раздражимости организмов, то инфузории-туфельки имеют свойство собираться в бактериальные комплексы в ответ на действие выделяемых бактериями веществ. А уплывают от такого раздражителя они подобно поваренной соли.
Размножение
Инфузория-туфелька может размножаться одним из двух способов. Большее распространение получило бесполое размножение, в соответствии с которым ядра делятся на две части. В результате данной операции в каждой инфузории оказывается по 2 ядра (большое и малое). Половое размножение уместно, когда наблюдаются некоторые недочеты в питании или же изменение температурного режима тела животного. Необходимо отметить, что после этого инфузория может превратиться в цисту. Но при половом типе размножения увеличение числа особей исключается. Так, две инфузории соединяются друг с другом на некоторый период времени, в результате чего происходит растворение оболочки и образование соединительного мостика между животными. Важно то, что большое ядро каждого из них бесследно исчезает, а малое проходит процесс деления дважды. Таким образом, в каждой инфузории формируется 4 дочерних ядра, после чего три из них разрушаются, а четвертое опять делится. Данный половой процесс получил название конъюгации. А продолжительность его может достигать 12 часов.
Тип инфузории является более организованным в развитии по отношению к другим представителям простейших, и насчитывает, по разным данным, до 6 – 7 тыс. видов организмов. Включает в себя два класса: ресничные (характеризуются наличием на теле ресничек, которые могут быть распределены по телу равномерно или образовывать цирры) и сосущие (для взрослых представителей данного класса характерно отсутствие ресничек, глотки и рта, но наличие одного или нескольких щупалец).
Форма тела у разных видов может быть любой, но чаще всего она удлиненная и обтекаемая. В теле инфузории находится ядерный аппарат, который состоит из большого вегетативного и малого генеративного ядер. Это строение характерно только для данного типа простейших. Еще одной важной отличительной чертой для инфузорий является наличие осморегуляции – функции регулирования давления клеточной жидкости внутренней среды.
Для перемещения и захвата добычи инфузории используют реснички, движение которых скоординировано. Сначала они быстро и сильно сгибаются в одну сторону, затем выпрямляются. Реснички могут соединяться друг с другом, образовывая более сложные и механически эффективные структуры (цирры, мембранеллы).
Размножение может происходить несколькими способами: бесполое деление клетки, повторное, множественное деление или почкование. Половое размножение у инфузорий носит название конъюгации и заключается во временном обмене частями ядерного аппарата с находящимся в них небольшим объемом цитоплазмы. При этом данный процесс не ведет к росту числа представителей типа, он необходим для обновления генетической информации ядерного аппарата инфузории, а, следовательно, улучшения адаптации к окружающей среде и повышения ее жизнеспособности.
Виды инфузорий
Основное количество видов – свободноживущие простейшие организмы, обитающие в морских и пресных водах. Некоторые инфузории живут в капельках почвенной влаги. Могут вести плавающий, сидящий или прикрепляющийся образ жизни.
Инфузория-туфелька (парамеция)
Является характерным представителем вида пресноводных простейших. В экосистеме водоемов инфузории играют роль компонента цепей питания. Они питаются бактериями, частичками водорослей, тем самым регулируют их численность и очищают воду от загрязнений, а сами являются пищей для беспозвоночных и мальков рыб.
Инфузории-хищники
Также живут в водоемах, но в качестве пищи используют не бактерий, а более мелких представителей своего вида. Инфузории Didinium используют выступающий над телом ротовой конус с палочным аппаратом, состоящим из фибрилл. Они прокалывают и поедают свою жертву. Другие представители, такие как Dileptus, имеют на теле длинный отросток, расположенный спереди, и загоняют с его помощью в рот пищу. Сосущая инфузория Sphaerophrya ловит добычу при помощи щупалец с липким секретом на вершине. Содержимое пойманной таким образом инфузории перетекает по каналам, расположенным в щупальцах, в эндоплазму инфузории-хищника и переваривается там.
Инфузории-симбионты
Кроме свободных, самостоятельно добывающих себе пищу, существуют и инфузории-симбионты, живущие в рубце жвачных животных (представители отряда Entodiniomorpha). Они питаются бактериями и клетчаткой, способствуя улучшению ее переваривания. И дополнительно сами являются белковым питанием для животных. Биомасса микроорганизмов быстро восстанавливается за счет высоких темпов их размножения.
Пути заражения человека
Наиболее частыми местами заражения являются фермы и частные хозяйства, где происходит разведение свиней или скота. Сами работники хозяйств подвержены большему риску по сравнению с остальным населением. Дело в том, что цисты достаточно живучи и могут оставаться в помете животного продолжительное время. Срок сохранения цист в экскрементах свиней может доходить до нескольких недель. В вегетативной форме, при комнатной температуре, они погибают через 2-3 дня. Сами цисты могут переноситься птицами и насекомыми, попадая с их помощью на овощи и фрукты, растущие в опасной близости от загона скота. Также они могут переноситься через воду или вследствие тактильного контакта с зараженным предметом или уже заболевшим человеком. При заражении человека проявляются характерные симптомы.
Симптомы и осложнения
Патологические процессы начинаются вследствие размножения микроорганизмов в стенках толстой кишки, возможно заражение конечной части тонкой кишки и образование язв. Заболевание может протекать в острой или хронической форме. Чаще наблюдаются пациенты с хронической формой заболевания.
При любой форме характерным признаком будет появление кровавого поноса со слизью и зловонным запахом, либо возникновение колита, сопровождающегося выделением полужидкого слизистого поноса без крови. Хроническая форма протекания может не проявляться в форме дизентерии совсем, находиться в стадии ремиссии. В таком случае больные считают, что у них присутствует легкий недуг и не обращаются к специалистам. При длительном запускании болезни периоды ремиссии могут сокращаться, а острые состояния будут проявляться сильнее. В такие моменты шанс летального исхода намного выше.
Развитие болезни обычно разделяют на три этапа:
- инкубационный период;
- острый период;
- хронический балантидиаз.
У больного балантидиазом наблюдаются следующие симптомы: снижение аппетита, головная боль, повышенная температура, проявление умеренной лихорадки (или жара), слабость. Вместе с основными признаками могут проявляться и характерные симптомы заболевания: метеоризм, боли в животе, понос, при поражении прямой кишки могут наблюдаться тенезмы (ложные позывы к дефекации, сопровождающиеся болезненными ощущениями). В кале больного присутствуют примеси крови и слизи. Возможно появление сухости языка, болезненные чувства в области печени (по тактильным ощущениям она увеличивается). При тяжелом течении болезни начинается сильная лихорадка, появляется частая тошнота, зловонный понос с кровью и слизью. Такие больные очень быстро худеют, и уже неделю спустя у них развивается кахексия (истощение организма).
Диагностика и лечение
Диагностика наличия в организме инфузории Balantidium coli проходит при помощи нативного (сохраняющего естественную структуру и цвет исследуемого материала) мазка или соскоба с пораженного участка кишечника, взятого при помощи процедуры ректороманоскопии. Сами инфузории обнаруживаются достаточно легко за счёт крупного размера, характерной формы и высокой подвижности. Сложнее выявляются цисты. Распознать их можно с помощью окрашенных препаратом Люголя растворов. Обычно в мазках наблюдается небольшое количество балантидий, а для постановки точного диагноза необходимо пройти анализ несколько раз. Важной информацией при постановке диагноза является место проживания больного, близость расположения ферм и мест содержания домашнего скота.
Диагностика выявления опасных бактерий проводится несколькими способами:
Исследования под микроскопом
В этом случае исследуется нативный мазок. Балантидии хорошо просматриваются при увеличении, так как их длина составляет около 75 мкм, а толщина порядка 40 мкм. Для ее обнаружения достаточно небольшого увеличения микроскопа. Чтобы более детально изучить микроорганизм, стоит убрать лишнюю жидкость из препарата. Возбудитель заболевания замедлится и его можно будет рассмотреть более подробно. При таком увеличении видно реснички, равномерно покрывающие яйцеобразное тело инфузории. В центре просматривается бобовидное тело – вегетативное ядро (макронуклеус). Его окружает мутная зернистая жидкость – эндоплазма. Следующим слоем следует эктоплазма и цитоплазма, ограничивающая клетку от внешней среды. Вакуоли располагаются в передней и задней части организма. Они похожи на светлые шары, которые то появляются, то исчезают.
Метод Гейденгайна
При изучении препарата по методу Гейденгайна признаки проявления микроорганизма такие же, как и при исследование под микроскопом. Наблюдение также проводится при относительно небольшом увеличении. Балантидии легко обнаруживается благодаря внутреннему строению клетки. Небольшое отличие наблюдается в отсутствие ресничек в рассматриваемой среде.
Культуральный метод
Для изучения балантидии таким методом используют среду Райса.
Лечение больного балантидиазом должно проводиться под строгим наблюдением врача или в больнице. Для улучшения самочувствия и ускорения выздоровления пациенту выписывают следующие лекарства:
- метронидазол;
- мономицин;
- окситетрациклин.
Профилактика
Для избежания заражения опасным заболеванием стоит соблюдать элементарные правила личной гигиены:
- мыть руки перед приемом пищи и после посещения туалета;
- обрабатывать горячей водой фрукты и овощи;
- кипятить воду для приготовления чая или других напитков.
В общественных масштабах должны приниматься меры:
- по борьбе с загрязнением мест проживания человека экскрементами свиней;
- по улучшению гигиены труда и по профилактике возможного вредного влияния на здоровье людей, работающих с животными на фермах;
- по своевременному диагностированию заболевания и лечению зараженных балантидиазом людей.
К классу Инфузорий относится около 6 тыс. видов. Эти животные являются наиболее высокоорганизованными среди простейших.
С морфологическими и биологическими особенностями строения инфузорий познакомимся на примере типичного представителя - инфузории-туфельки.
Строение инфузории туфельки
Внешнее и внутренне строение инфузории туфельки
Инфузория-туфелька имеет размер около 0,1-0,3мм. Форма тела напоминает туфельку, потому она получила такое название.
Это животное имеет постоянную форму тела, так как эктоплазма снаружи уплотнена и образует пелликулу . Тело инфузорий покрыто ресничками. Их насчитывается около 10-15 тыс.
Характерной чертой строения инфузорий является наличие двух ядер: большого (макронуклеус) и малого (микронуклеус). С малым ядром связана передача наследственной информации, а с большим - регуляция жизненных функций. Инфузория-туфелька передвигается с помощью ресничек, передним (тупым) концом вперед и одновременно вращается вправо вдоль оси своего тела. Большая скорость движения инфузории зависит от веслообразного движения ресничек.
В эктоплазме туфельки имеются образования, называемые трихоцистами. Они выполняют защитную функцию. При раздражении инфузории-туфельки трихоцисты «выстреливают» наружу и превращаются в тонкие длинные нити, поражающие хищника. После использования одних трихоцист на их месте в эктоплазме простейшего развиваются новые.
Питание и органы выделения
Органеллами питания у инфузории-туфельки являются: предротовое углубление, клеточный рот и клеточная глотка. Бактерии и другие взвешенные в воде частицы вместе с водой загоняются околоротовыми ресничками через рот в глотку и попадают в пищеварительную вакуоль.
Наполнившись пищей, вакуоль отрывается от глотки и увлекается током цитоплазмы. По мере передвижения вакуоли пища в ней переваривается пищеварительными ферментами и всасывается в эндоплазму. Затем пищеварительная вакуоль подходит к порошице и непереваренные остатки пищи выбрасываются наружу. Инфузории перестают питаться только в период размножения.
Органеллами осморегуляции и выделения у туфельки являются две сократительные, или пульсирующие, вакуоли с приводными канальцами.
Таким образом, инфузории, в сравнении с другими простейшими, имеют более сложное строение:
- Постоянная форма тела;
- наличие клеточного рта;
- наличие клеточной глотки;
- порошица;
- сложный ядерный аппарат.
Размножение инфузории. Процесс конъюгации
Размножается инфузория путем поперечного деления, при котором сначала происходит деление ядер. Макронуклеус делится амитотически, а микронуклеус - митотически.
Время от времени у них происходит половой процесс, или конъюгация . Во время этого две инфузории, сближаются и тесно прикладываются друг к другу ротовыми отверстиями. При комнатной температуре в такой виде они плавают около 12ч. Большие ядра разрушаются и растворяются в цитоплазме.
В результате мейотического деления из малых ядер формируется мигрирующее и стационарное ядра. В каждом из этих ядер содержится гаплоидный набор хромосом. Мигрирующее ядро активно перемещается через цитоплазматический мостик из одной особи в другую и сливается с ее стационарным ядром, то есть происходит процесс оплодотворения. На этой стадии у каждой туфельки образуется одно сложное ядро, или синкарион, содержащее диплоидный набор хромосом. Затем инфузории расходятся, у них снова восстанавливается нормальный ядерный аппарат и они в дальнейшем интенсивно размножаются путем деления.
Процесс конъюгации способствует тому, что в одном организме объединяются наследственные начала разных особей. Это приводит к повышению наследственной изменчивости и большей жизнестойкости организмов. Кроме того, развитие нового ядра и разрушение старого имеет большое значение в жизни инфузорий. Это связано с тем, что основные жизненные процессы и синтез белка в организме инфузорий контролируются большим ядром.
При длительном бесполом размножении у инфузорий снижается обмен веществ и темп деления. После конъюгации восстанавливается уровень обмена веществ и темп деления.
Значение инфузорий в природе и жизни человека
Установлено, что инфузории играют значительную роль в круговороте веществ в природе. Инфузориями питаются различные виды более крупных животных (мальки рыб).
Они служат регуляторами численности одноклеточных водорослей и бактерий, тем самым очищая водоемы.
Инфузории могут служить индикаторами степени загрязнения поверхностных вод - источников водоснабжения.
Инфузории, проживающие в почве, улучшают ее плодородие.
Человек разводит инфузорий в аквариумах для кормления рыб и их мальков.
В ряде стран широко встречаются заболевания человека и животных, вызываемые инфузориями. Особую опасность представляет инфузория балантидиум, обитающая в кишечнике свиньи и передающаяся человеку от животного.
