методичка

Лабораторная работа 3

РАЗНООБРАЗИЕ ЖИВОТНЫХ КЛЕТОК И ТКАНЕЙ

Материалы и оборудование: постоянные микропрепараты гистологических срезов животных тканей.

Цель работы: выяснить особенности строения животных клеток и тканей, сравнить строение клеток и тканей растений и животных.

Задание:

1)изучить и зарисовать строение и разнообразие животных клеток

(рис.6);

2)рассмотреть и зарисовать строение животных тканей на примере эпителиальных тканей человека (рис.7, 8, 9) и мышечной ткани человека (рис.10). Дать их характеристику;

3)дать сравнительную характеристику животных и растительных клеток и тканей (табл. 1).

Рис.6 . Разнообразие форм и размеров животных клеток:

1 – нервная; 2, 3, 4 – эпителиальные;

5 – соединительно-тканная;

6 – яйцевая;

7 – мышечная

Ткани животных – слож-

ные системы клеток, образующиеся в результате их дифференциации в онтогенезе.

Особенностью животных тканей является их состав. Ткань состоит из клеток, имеющих сходную структуру, и межклеточного вещества, в которое погружены клетки.

В отличие от растений, где клетки могут выполнять свои функции и после гибели живого протопласта (пробка, древесина), у жи-

вотных клетки постепенно стареют и погибают, а их место занимают новые клетки.

Все разнообразие тканей у животных и человека объединяют в 4 группы:

1) эпителиальная ткань;

10

2)мышечная ткань;

3)нервная ткань;

4)соединительная ткань.

Эпителиальные ткани выполняют функции защиты, всасывания и выделения. Через эти ткани совершается обмен веществ между организмом и внешней средой. Особенности строения эпителиальных тканей следующие:

–располагаются сплошным пластом или слоем с небольшим количеством неклеточного вещества;

–обладают высокой регенерационной способностью;

–располагаются на базальной мембране и соединительной ткани, питающей эпителий.

По выполняемым функциям выделяют покровные эпителии, образующие внешние и внутренние покровы; и железистые эпителии, образующие большинство желез организма.

По форме клеток различают (рис.7):

–однослойный эпителий: однорядный (плоский, кубический, призматический, реснитчатый) и многорядный;

–многослойный эпителий: ороговевающий, неороговевающий, переходный;

–железистый эпителий: простой (трубчатый и альвеолярный) и сложный (трубчатый, альвеолярный и трубчато-альвеолярный).

Рис. 7. Разные типы эпителия: 1 – однослойный плоский (вид сверху и сбоку); 2 – низкий призматический;

3 – высокий призматический;

4 – реснитчатый;

5 – многорядный;

6 – многорядный реснитчатый;

7 – многослойный плоский

Однослойный эпителий выстилает тонкий кишечник, легкие, почечные канальцы (рис. 8). На поперечном срезе почечные канальцы имеют круглую или овальную форму с просветом в центре. Стенка образована одним слоем эпителиальных клеток, имеющих цилиндрическую форму. Ядро крупное, занимает центральное или сдвинутое к одному концу положение.

11

Рис.8. Однослойный кубический эпителий почечных канальцев:

1 – просвет канальца; 2 – кубические клетки; 3 – базальная мембрана; 4 – соединительная ткань и сосуды, окружающие канальцы

Однослойный плоский эпителий (рис.9, 10) образует кожные покровы, слизистые в ротовой полости и носоглотке. Эпителиальная часть кожи человека состоит из ороговевшей части и базальной мембраны, отделяющей эпидермис от соединительно-тканной части (дермы). Клетки эпидермиса располагаются плотно друг к другу и образуют несколько слоев. Зарисовать плоский эпителий сверху и в поперечном разрезе.

Рис. 9. Многослойный плоский ороговевающий эпителий кожи пальца человека: I – эпидермис:

1 – роговой слой; 2 – базальная мембрана; II – дерма; III – соединительная ткань

Гладкие мышечные волокна образуют сердечную мышцу, печень, почки. Клетки на препарате представлены в продольном и поперечном разрезах (см. рис.10). Волокна (миоциты) плотно прилегают друг к другу и в продольном разрезе выглядят как веретеновидные вытянутые клетки с ядром, расположенным в центре.

12

Рис. 10. Гладкая мышечная

ткань:

I, II – продольный и поперечный слои гладких миоцитов; 1 – гладкий миоцит; 2 – ядро

Таблица 1 Краткая сравнительная характеристика растительных и животных клеток

Растительная клетка	Животная клетка
Есть твердая целлюлозная клеточная	Имеют плазматическую оболочку (мем-
стенка	брану)
Клетки и ткани обладают упругостью	Клетки и ткани мягкие
Клетки имеют четкую фиксированную	Клетки разнообразной формы, соответ-
форму	ствующей функциям
Клетки обладают крупными размерами	Клетки мелкие с крупными ядрами

Лабораторная работа 4

ЭУКАРИОТИЧЕСКАЯ КЛЕТКА.

СТРОЕНИЕ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ЦАРСТВА ПРОТИСТА

Материалы и оборудование: постоянные микропрепараты эвглены зеленой и вольвокса, изображение инфузории туфелька, схемы и таблицы.

Цель работы: выяснить особенности строения и жизнедеятельности представителей царства Протиста на примере эвглены зеленой, вольвокса, трипаносомы и опалины.

Задание:

1)рассмотреть постоянные микропрепараты и рисунок в методичке эвглены зеленой, трипаносомы и опалины, отметить форму тела, передний

изадний концы, расположение жгутика. Зарисовать и дать характеристику как одноклеточным организмам с разным строением и типом питания;

2)рассмотреть постоянный микропрепарат и рисунок в методичке вольвокса, зарисовать и дать характеристику как колониальному организму;

3)дать характеристику царству Протиста как переходному к специализированным царствам природы.

Протистами (Protista) называют организмы, тело которых состоит из одной-единственной эукариотической клетки. Другой термин, употребля-

13

емый для обозначения одноклеточных существ, – простейшие – постепенно выходит из употребления, потому что соответствующее ему латинское название Protozoa традиционно обозначает тип царства животных. Провести четкую границу между протистами-животными и протистамиводорослями практически невозможно – ряд из них могут использовать как автотрофный (фотосинтез), так и гетеротрофный (т.е. потреблять готовые органические вещества) типы питания. Поэтому все больше ученых соглашается с тем, что эти организмы следует выделить в отдельное царство.

Размеры протистов – обычные размеры эукариотических клеток, примерно 0,02–0,2 мм, но «в их лице» мы встречаемся с самой сложной организацией, известной для биологических клеток вообще. Ведь каждый протист – самостоятельный, и в его клетке-теле происходят такие процессы, которые у многоклеточных осуществляются лишь на уровне тканей и органов.

Клетки протистов содержат весь комплекс органелл, характерный для клеток эукариотических организмов: это и эндоплазматическая сеть, и аппарат Гольджи, и митохондрии, и пластиды. Однако в цитоплазме протистов присутствуют еще и дополнительные органеллы, необходимые им как самостоятельным организмам, – сократительные вакуоли и экструсомы, или стрекательные органеллы. Сократительные вакуоли поддерживают необходимую концентрацию воды в клетке. Стрекательные органеллы протистов способны выбрасывать свое содержимое наружу в ответ на внешнее раздражение. Ядовитые, жгучие, парализующие вещества используются для нападения и защиты, а у некоторых протистов-паразитов – для проникновения в клетку хозяина.

Очень важные органеллы, присутствующие в клетках протистов, – жгутики (у жгутиконосцев) и реснички (у инфузорий). Строение их одинаковое, но характер движения различен, а кроме того, реснички короче жгутиков. И те, и другие могут использоваться как для передвижения, так и для захвата пищи.

Клетки некоторых протистов содержат не одно, а несколько, иногда даже очень много, ядер.

Существуют и протисты, тело которых состоит не из одной, а из нескольких или многих клеток. Однако такие «тела» представляют собой не единые организмы, а колонии одноклеточных существ, поскольку каждая клетка в них остается относительно независимой.

Распространены протисты на земном шаре повсеместно. Основная среда их обитания – вода. Причина этого в том, что в активном состоянии клетки этих организмов не способны противостоять высыханию. Зато встречаются простейшие практически во всех водоемах, от луж до океанов. Много этих организмов обитает и в почве, населяя тонкую пленку во-

14

ды, обволакивающую ее частицы. Еще одна среда обитания протистов – организмы животных и растений, где они могут жить как в качестве безразличных для хозяина сожителей-комменсалов (т.е. безразличных сожителей), так и опасных паразитов. Целый ряд видов простейших – возбудители опасных заболеваний животных и человека, например малярии, сонной болезни, пендинской язвы... С другой стороны, ряд протистов вступает с организмом хозяина во взаимовыгодные симбиотические отношения. Например, простейшие, обитающие в пищеварительном тракте растительноядных животных, помогают им усваивать энергию, содержащуюся в плохо перевариваемой животным организмом целлюлюзе, и синтезируют незаменимые аминокислоты.

1.1. ОДНОКЛЕТОЧНЫЕ ПРОТИСТЫ

Большинство протист – одноклеточные организмы сложного строения. Протистов, имеющих жгутики, относят к типу жгутиконосцев (Mastigophora). Именно в пределах этой группы, помимо организмов, питающихся исключительно готовыми органическими веществами, встречаются формы, обладающие хлоропластами и способные к фотосинтезу. Многие из гетеротрофных жгутиконосцев являются паразитами, возбудителями опасных заболеваний.

Эвглена

Одноклеточный жгутиконосец эвглена зеленая (рис. 11) живет в пресной воде. Двигается с помощью длинного жгутика, совершающего вращательные движения, в результате эвглена как бы ввинчивается в окружающую среду. На границе жгутикового кармана находится стигма с каротиноидами – фоторецептор направленного действия. В клетке имеется также крупное ядро.

Зеленые виды Euglena обычно питаются автотрофно. Но в темноте они утрачивают способность к синтезу хлорофилла и после этого живут как гетеротрофные организмы. При этом хлоропласты распадаются на пропластиды. Гетеротрофные жгутиконосцы захватывают органические вещества в растворе или в твердом состоянии с помощью пиноцитоза или фагоцитоза

Рис.11. Эвглена зеленая:

1 – жгутик; 2 – стигма; 3 – сократительная вакуоль; 4 – собирательные вакуоли; 5 – резервуар; 6 – раздвоенное основание жгутика; 7 - хроматофоры; 8 – зерна крахмала; 9 – ядро; 10 – наружная мембрана; 11 – эктоплазма; 12 – эндоплазма

15

Трипаносома

Трипаносома (Tripanosoma gambiense) – род простейших класса жгутиковых (рис.12). Паразиты крови и тканей позвоночных животных и человека. Тело у трипаносомы веретеновидное, ядро одно; в цитоплазме задней трети тела расположено базальное тело в виде темной точки. От него берёт начало жгутик, который свободно идет вдоль тела и свободно выступает на

переднем конце. Между жгутиком и телом находится волнообразная перепонка — унду-лирующая мембрана, рядом расположен кинетопласт, обес- печи-вающий движения жгутика.

Рис.12 Трипаносома из крови черепахи:

1 – кинетопласт; 2 – ядро; 3 – ундулирующая мембрана; 4 – жгутик

Размножаются трипаносомы продольным делением. Половой процесс отсутствует. Большинство видов проникает в организм позвоночного жи-

вотного или человека через переносчиков — большей частью кровососущих насекомых (муха цеце, слепни и др.). Для человека патогенны трипаносомы — возбудители сонной болезни в Африке. На территории бывшего

СССР известны трипаносомозы верблюдов (болезнь суауру), лошадей и ослов.

Опалина

Опалина относится к протистам, живущим в кишечнике земноводных. Клетки опалин содержат много одинаковых ядер, а снаружи покрыты многочисленными расположенными рядами жгутиками (рис.13). Клеточного рта у них нет, и питательные вещества они поглощают всей поверхностью тела. У опалин известны как бесполое размножение (деление надвое, при котором многочисленные ядра распределяются между делящимися клетками, а потом восстанавливаются в числе за счет митотических делений), так и половой процесс.

16

Рис. 13. Паразитический жгутиконосец опалина. Видно большое количество жгутиков и ядер: А - взрослая особь; Б - деление, борозда проходит косо по отношению

к длинной оси простейшего; В - циста; Г - микрогамета; Д - макрогамета: 1 – эктоплазма, 2 – эндоплазма, 3 – ядра

1.2. КОЛОНИАЛЬНЫЕ ПРОТИСТЫ

Строение колониальных форм можно изучить на примере колоний вольвокса. Особенностью их строения является объединение в колонию одноклеточных жгутиковых, функционирующих как единый организм.

Колония вольвокс – это полый шар, диаметром 0,5 - 2 мм, наполненный жидкостью. Стенку шара образуют несколько тысяч одноклеточных организмов, имеющих жгутик, ядро, хроматофор и сократительную вакуоль. Клетки располагаются в один слой, и цитоплазмы соседних клеток соединены тяжами (рис.14).

17

.

Рис.14. Колония вольвокса с дочерними колониями внутри материнской

Среди них выделяются более крупные клетки – женские гаметы и мелкие – мужские гаметы. Это половые клетки, участвующие в половом размножении. После их попарного слияния образуется зигота, из которой формируется дочерняя колония. Таких дочерних колоний внутри шара может быть несколько. После отмирания клеток материнской колонии они выходят наружу и существуют самостоятельно.

Сегодня общеизвестно, что далекими предками всех населяющих Землю многоклеточных животных, растений и грибов были одноклеточные организмы. Причем разные их группы дали начало разным таксонам.

Лабораторная работа 5

ЦАРСТВО ПРОТОКТИСТА. ГРИБЫ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Грибы – низшие организмы, по ряду признаков сходные с растениями и животными, но имеющие черты строения, обусловливающие выделение их в отдельное царство.

Таллом грибов называют мицелием (грибницей). Мицелий состоит из тонких ветвящихся нитей – гиф. Гифы могут быть неклеточными, если внутри у них нет перегородок, что характерно для низших грибов, или клеточными, имеющими внутренние перегородки, характерные для высших грибов. Клеточная стенка образована чаще хитином, или целлюлозой. Клетка может иметь от одного до нескольких десятков ядер. Запасные питательные вещества откладываются в виде гликогена, а не крахмала, как у растений. Грибы – гетеротрофные организмы, среди которых есть сапрофиты и паразиты, вызывающие болезни растений, животных и человека.

Вегетативное размножение осуществляется частями мицелия почкованием или специальными клетками – хламидоспорами. Бесполое размножение происходит при помощи зооспор, спорангиоспор, конидий (рис. 15).

18

Формы полового процесса весьма разнообразны: изогамия, гетерогамия, оогамия, гаметангиогамия, соматогамия (рис.16).

Рис. 15. Органы бесполого размножения Рис. 16. Формы полового процесса у грибов грибов: А – зооспорангий с зооспорами; Б – спорангий со спорангиоспорами В – конидиеносец с конидиями

Низшие грибы

У низших грибов мицелий состоит из неклеточных гиф. У большинства низших грибов вся жизнь проходит в гаплоидной фазе (n), диплоидной является лишь зигота. После периода покоя зигота прорастает, образуя зооспоры или короткую гифу с зооспорангием или спорангием. Перед прорастанием всегда происходит мейоз.

Представителями низших грибов являются ольпидий капустный, мукор, фитофтора и другие грибы, ведущие паразитический образ жизни.

Высшие грибы имеют клеточный мицелий. Представители высших грибов относятся к трем систематическим группам: отдел Аскомицеты (Сумчатые грибы), отдел Базидиомицеты (Базидиальные грибы) и отдел Несовершенные грибы.

Отдел Аскомицеты У сумчатых грибов бесполое размножение осуществляется конидия-

ми, половой процесс – гаметангиогамия. При этом происходит слияние недифференцированных на гаметы органов полового размножения: женского архикарпа и мужского антеридия. Слияния ядер при этом не происходит. Ядра располагаются парами, образуя дикарионы. После полового процесса из зиготы вырастают клеточные гифы, в которых располагаются дикарионы. Половой процесс завершают слияние ядер дикарионов в вер-

19