Protisty - zróżnicowane organizmy eukariotyczne
Znaczenie protistów w przyrodzie i dla człowieka
Zanalizujesz na podstawie schematów przebieg cykli rozwojowych protistów i rozróżnisz poszczególne fazy jądrowe.
Przedstawisz drogi zarażenia się i zasady profilaktyki chorób wywołanych przez protisty (malaria, toksoplazmoza, lamblioza, rzęsistkowica).
Przedstawisz znaczenie protistów (w tym prostitów fotosyntetyzujących i symbiotycznych) w przyrodzie i dla człowieka.
Znaczenie protistów
Pozytywne oddziaływanie w przyrodzie
Jednokomórkowe protisty roślinne i zwierzęce wchodzą w skład planktonu, stanowiąc pokarm dla ryb i innych zwierząt żyjących w wodzie.
Protisty zwierzęce są ważnym ogniwem w łańcuchach pokarmowych: żywią się bakteriami i innymi protistami roślinopodobnymi, a same zjadane są przez skorupiaki (wchodzą w skład zooplanktonu).
Fotosyntetyzujące protisty stanowią ważną część fitoplanktonu oraz produkują znaczną część materii organicznej i tlenu w ekosystemach wodnych.
Krzemionkowe pancerzyki okrzemek mogą gromadzić się na dnie zbiorników i tworzyć osady okrzemkowe, z których powstaje ziemia okrzemkowa
Protisty cudzożywne biorą udział w rozkładzie szczątków roślin i zwierząt, przyczyniając się do obiegu materii na Ziemi.
Duże protisty roślinopodobne stanowią schronienie dla innych organizmów wodnych.
W jelitach niektórych termitów występują zespoły protistów i bakterii uczestniczące w rozkładzie składników drewna, w tym celulozy.
Pozytywne znaczenie dla człowieka
Protisty są składnikami zespołów mikroorganizmów wykorzystywanych w biologicznym oczyszczaniu ścieków. Zjadając bakterie i zawieszone cząstki, wpływają na klarowanie ścieków oraz strukturę osadu czynnego.
Niektóre wodorosty (duże protisty roślinopodobne, takie jak brunatnice) stanowią pokarm człowieka.
Niektóre brunatnice gromadzą jod i są źródłem substancji wykorzystywanych w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i kosmetycznym.
Niektóre protisty stosuje się jako nawóz użyźniający glebę.
Brunatnice stosowane są jako składnik pasz dla zwierząt.
Kwas alginowy, produkowany przez brunatnice (Phaeophyceae), wykorzystywany jest w przemyśle spożywczym jako emulgator i zagęszczacz, a także w przemyśle motoryzacyjnym do produkcji gumy oponowej.
Skład gatunkowy i liczebność protistów mogą służyć do oceny jakości wody oraz funkcjonowania biologicznych oczyszczalni ścieków.
Algi (niektóre gatunki morskich protistów) zawierają wiele związków biologicznie czynnych, w tym pierwiastki pobierane z wody (m.in. cynk, wapń, magnez, fluor, fosfor, miedź i jod). Wyizolowane z nich ekstrakty są wykorzystywane do produkcji nawozów, pasz i kosmetyków. Z kolei jednokomórkowe protisty, takie jak Chlorella pyrenoidosaczy Scenedesmus obliquus, są hodowane jako źródło biomasy wykorzystywanej w żywności i suplementach.
Masowy rozwój niektórych protistów może pogarszać warunki w zbiorniku. Skutkami mogą być ograniczenie dopływu światła, znaczne wahania zawartości tlenu, jego zużywanie podczas rozkładu biomasy oraz — w przypadku określonych gatunków — uwalnianie toksyn.
Negatywne znaczenie dla przyrody
Masowy rozwój określonych gatunków roślinopodobnych (zakwity wód) przyczynia się do śmierci wielu organizmów wodnych.
Niektóre protisty pasożytują na roślinach i zwierzętach.
Negatywne znaczenie dla człowieka
Protisty roślinopodobne, obrastające statki - obciążają je, a rosnące na filtrach wodnych − powodują ich niedrożność.
Pasożytnicze protisty jednokomórkowe wywołują wiele chorób: ameba – czerwonkę pełzakowatą, rzęsistek pochwowy – rzęsistkowicę, toksoplazma – toksoplazmozę, zarodziec malarii – malarię, świdrowiec gambijski – śpiączkę afrykańską.
Protisty chorobotwórcze
Pasożytnicze protisty to patogeny ludzkiego organizmu. Ze względu na najnowsze odkrycia naukowe, możliwe dzięki coraz doskonalszym mikroskopom, ich systematyka wciąż ulega zmianie. Protistami chorobotwórczymi dla człowieka są: zarodziec malarii, toksoplazma, lamblia jelitowa, rzęsistek pochwowy oraz pełzak czerwonki.
Świdrowiec gambijski
Śpiączka afrykańska jest chorobą wywoływaną przez świdrowca gambijskiego (Trypanosoma brucei gambiense). Stanowi ona zagrożenie dla ludzi i innych ssaków na wilgotnych terenach Afryki. U chorych obserwuje się gorączkę, której towarzyszą bóle głowy i stawów. Ponadto zakażenie to powoduje niedokrwistość, zaburzenia psychiczne, śpiączkę, a nawet śmierć. Wektorem przenoszącym świdrowca gambijskiego jest mucha tse‑tse.
Profilaktyka przeciwko zakażeniu polega na ochronie przed ukłuciem przez muchę tse‑tse. Zaleca się noszenie odzieży z grubego materiału i zakrywającej jak największą powierzchnię ciała. Ponadto stosuje się moskitiery oraz środki odstraszające owady.
Toxoplasma gondii
Ten protist to pasożyt zarówno człowieka jak i innych zwierząt stałocieplnych. Żywicielami ostatecznymi Toxoplasma gondii są koty, które wydalają zakaźne dla człowieka i innych zwierząt oocystyoocysty.
Do zarażenia może dojść po spożyciu niedogotowanego mięsa zawierającego cysty pasożyta albo po połknięciu oocyst obecnych w zanieczyszczonej wodzie, glebie lub na nieumytych produktach roślinnych. Toksoplazmoza zazwyczaj przebiega bezobjawowo. Mogą pojawić się objawy grypopodobne (gorączka, bóle mięśni i głowy), a także bóle brzucha, wymioty i biegunka oraz powiększenie węzłów chłonnych.
Największe zagrożenie dla płodu wiąże się przede wszystkim z pierwotnym zarażeniem osoby ciężarnej podczas ciąży lub krótko przed nią, a nie z samym faktem „bycia w pierwszym trymestrze”. Ryzyko transmisji wzrasta wraz z wiekiem ciążowym, natomiast ciężkość następstw jest zwykle większa przy wczesnym zarażeniu.
Do ważnych działań profilaktycznych należą higiena, mycie owoców, unikanie surowego mięsa.
Pełzak czerwonki
Występuje w strefie tropikalnej i subtropikalnej. Protist ten powoduje chorobę zwaną pełzakowicą jelitową lub pozajelitową. Do zakażenia dochodzi po spożyciu zanieczyszczonej cystamicystami wody, warzyw lub owoców. Objawami klinicznymi pełzakowicy są biegunki z dużą ilością śluzu i krwi, bóle brzucha, nudności i wzdęcia oraz gorączka. Ponadto pełzak czerwonki może przedostawać się do naczyń krwionośnych, a następnie różnych narządów, powodując tworzenie się w nich ropni.
Aby uniknąć zakażenia pełzakiem czerwonki należy gotować wodę do picia czy mycia zębów oraz jeść potrawy poddane obróbce w wysokiej temperaturze.
Lamblia jelitowa
Lamblia jelitowa (Giardia intestinalis) pasożytuje u dzieci i dorosłych, powodując tzw. giardiozę. Do zakażenia dochodzi podobnie, jak w przypadku pełzaka czerwonki, po spożyciu zanieczyszczonej cystami wody lub warzyw i owoców. Zakażenie może przebiegać bezobjawowo albo powodować biegunkę, bóle brzucha, wzdęcia i zaburzenia wchłaniania.
Profilaktyka polega na gotowaniu wody oraz dbałości o higienę rąk.
Rzęsistek pochwowy
Trichomonas vaginalis jest protistem powodującym chorobę zwaną rzęsistkowicą. Jest zakażeniem przenoszonym głównie podczas kontaktów seksualnych. Często przebiega bezobjawowo, ale może powodować stan zapalny dróg moczowo‑płciowych. Profilaktyka obejmuje ograniczanie ryzykownych kontaktów i stosowanie metod barierowych.
Do działań profilaktycznych należy higiena osobista oraz zachowanie bezpieczeństwa podczas stosunków płciowych.
Zarodziec malarii
Malaria, zwana inaczej zimnicą to globalny problem zdrowotny. Chorobę wywołują zarodźce malarii – protisty z rodzaju Plasmodium. Człowiekowi zagraża pięć ich gatunków: Plasmodium falciparum, Plasmodium vivax, Plasmodium ovale, Plasmodium malariae i Plasmodium knowlesi. Zasięg występowania tej choroby zależy od czynników geograficznych i klimatycznych, a także od występowania komarów z rodzaju Anopheles przenoszących zarodźce malarii.
Do zakażenia zarodźcem malarii dochodzi po nakłuciu skóry człowieka przez samicę komara z rodzaju Anopheles. Na początku komar wstrzykuje swoją ślinę o działaniu antykoagulacyjnymdziałaniu antykoagulacyjnym, a następnie pobiera krew żywiciela. Protisty są pobierane wraz z krwią zakażonej osoby. Do gruczołów ślinowych komara trafiają sporozoitysporozoity, które podczas ukłucia skóry zdrowego człowieka są z kolei wprowadzane do jego organizmu. W zależności od gatunku wywołującego malarię, objawy choroby pojawiają się po 7‑30 dniach od zakażenia. Cyklicznie co 48 (trzeciaczka) lub 72 godziny (czwartaczka) następują fale wysokich gorączek spowodowane uwalnianiem we krwi merozoitówmerozoitów. W zakażeniu Plasmodium falciparum rytm gorączki bywa nieregularny.
Malaria (inaczej: zimnica) objawia się tzw. napadami zimniczymi: narastającą gorączką (40°C i więcej) z nasilającymi się dreszczami, bardzo obfitymi potami i osłabieniem. Po kilku godzinach temperatura gwałtownie spada, a po krótkim śnie chory ma poczucie niemal pełnego zdrowia. Kolejne napady prowadzą do postępującej niedokrwistości, osłabienia i powiększenia śledziony. Malaria wywoływana przez zarodźca z gatunku Plasmodium falciparum często ma ciężki przebieg, prowadzący niekiedy do zgonu.
Zapobieganie malarii obejmuje ochronę przed ukłuciami komarów, zwalczanie wektorów, stosowanie leków profilaktycznych w uzasadnionych przypadkach oraz szczepienia w objętych nimi programach. Wczesne rozpoznanie i prawidłowe leczenie zmniejszają ryzyko ciężkiego przebiegu i zgonu.
Cykl życiowy zarodźca malarii
Zarodziec malarii (Plasmodium malariae) to protist z rodzaju Plasmodium, który przechodzi złożony cykl rozwojowy związany z przemianą pokoleń i zmianą żywiciela. U człowieka - żywiciela pośredniego - zachodzi bezpłciowe namnażanie zarodźca najpierw w komórkach wątroby, a następnie w erytrocytach. U komara widliszka (Anopheles) powstają gamety, zachodzi zapłodnienie i dalsze etapy prowadzące do powstania sporozoitów. Komar jest żywicielem ostatecznym zarodźca malarii.
Podczas ukłucia zarażony komar wprowadza do krwi człowieka postacie inwazyjne zarodźca, nazywane sporozoitami, które po przekształceniu w komórkach wątroby w schizonty przechodzą schizogonięschizogonię (podział wielokrotny), prowadzącą do powstania merozoitów. Wnikają one do erytrocytów, rozwijają się w nich i ponownie się namnażają. Dochodzi do rozerwania krwinek i stanu zapalnego w organizmie, co powoduje wystąpienie objawów choroby – atak malarii. Podczas następnych cykli część pasożytów przekształca się w gametocytygametocyty. Po pobraniu krwi przez kolejnego komara gametocyty rozwijają się w gamety. Po zapłodnieniu powstaje diploidalna zygota, która przekształca się w ruchliwą ookinetę. Ookineta przechodzi przez ścianę jelita komara i tworzy oocystę. W oocyście po podziale mejotycznym rozwijają się sporozoity, które przemieszczają się do gruczołów ślinowych komara.
Przesuwając suwak, obserwuj poszczególne etapy cyklu życiowego zarodźca malarii.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D59OP75T4
Symulacja przedstawia kolejne etapy w cyklu życiowym zarodźca malarii.
1. Komar za pomocą swojego aparatu zębowego przebija skórę.
2. Sporozoit dostaje się do wątroby.
3. Z komórki wątroby – hepatocytu uwalniane są do organizmy merozoity (1n).
4. Krwinki czerwone są infekowane przez merozoity.
5. Krwinki czerwone ulegają zniszczeniu, w wyniku którego uwalniane są z nich gametocyty męskie oraz żeńskie.
6. Komar kąsa osobę zarażoną.
7. Zapłodnienie gametofitów żeńskich przez męskie.
8. Powstaje zygota (2n).
9. Dochodzi do podziały mejotycznego zygoty.
10. Z pękającej oocysty uwalniane są sporozoity (1n).
11. Dojrzałe sporozoity znajdują się w gruczołach ślinowych komara.
Pełny rozwój pasożyta zachodzi tylko w klimacie wilgotnym i gorącym, dlatego też na malarię najczęściej chorują mieszkańcy strefy tropikalnej i subtropikalnej Afryki, Azji i Oceanii, a także Amazonii.
Rozwój zarodźca w komarze oraz utrzymywanie kolejnych zakażeń zależą między innymi od temperatury, wilgotności, dostępności miejsc rozrodu komarów i obecności odpowiednich gatunków Anopheles. Największe obciążenie chorobą występuje obecnie w regionach tropikalnych i subtropikalnych.
W Polsce notuje się głównie przypadki malarii importowanej, rozpoznawane u osób, które wcześniej przebywały na obszarach występowania choroby. Niewielkie ryzyko zachorowania na malarię może się też wiązać z pobytem w południowej Grecji i Turcji, gdyż w tych rejonach również występują komary przenoszące jej zarodźce.
Niedokrwistość sierpowatokrwinkowa jest chorobą autosomalną recesywną. Jej przyczyną jest zmiana w genie beta‑globiny, prowadząca do zastąpienia kwasu glutaminowego waliną. Choroba ta charakteryzuje się występowaniem krwinek o zmienionym, sierpowatym kształcie, który krwinki przybierają na skutek zamiany kwasu glutaminowego na walinę w łańcuchu betahemoglobiny. Objawy kliniczne w tej chorobie występują przede wszystkim u osób homozygotycznych pod względem zmutowanego genu, a do najpoważniejszych należą zaczopowanie naczyń włosowatych przez nieprawidłowe krwinki i zawały spowodowane niedrożnością naczyń kapilarnych.
Niedokrwistość sierpowatokrwinkowa jest dziedziczona recesywnie, dlatego osoby, które są nosicielami tylko jednego uszkodzonego allelu nie mają pełnoobjawowej anemii, a posiadają tylko częściowo zniekształcone erytrocyty. Zmniejsza to ryzyko ciężkiej malarii wywołanej przez Plasmodium falciparum. Nie oznacza to jednak całkowitej odporności na zakażenie.
Podsumowanie
Znaczenie w przyrodzie: Protisty są głównymi producentami materii organicznej i tlenu w wodach (fitoplankton), stanowią pokarm dla zwierząt (zooplankton), uczestniczą w obiegu materii jako destruenci oraz żyją w symbiozie z innymi organizmami (np. trawią celulozę u termitów).
Znaczenie dla człowieka: Są wykorzystywane w przemyśle spożywczym (algi, zagęszczacze), medycynie (źródło jodu), rolnictwie (nawozy) oraz jako bioindykatory czystości wód. Negatywne znaczenie to wywoływanie chorób oraz powodowanie toksycznych zakwitów wód.
Choroby wywoływane przez protisty:
- Malaria: zarażenie przez ukłucie komara widliszka; profilaktyka: moskitiery, repelenty, leki antymalaryczne.
- Toksoplazmoza: zarażenie przez surowe mięso, kontakt z odchodami kota lub przez łożysko; profilaktyka: higiena, mycie owoców, unikanie surowego mięsa.
- Lamblioza (giardioza): droga pokarmowa (cysty w wodzie/pokarmie); profilaktyka: gotowanie wody, higiena rąk.
- Rzęsistkowica: droga płciowa; profilaktyka: bezpieczny seks, higiena osobista.
- Śpiączka afrykańska: ukłucie muchy tse‑tse; profilaktyka: odzież ochronna, zwalczanie wektora.
- Pełzakowita jelitowa (pozajelitowa): droga pokarmowa (cysty w wodzie/pokarmie); profilaktyka: gotowanie wody, pokarmy po obróbce cieplnej.
Ćwiczenia utrwalające
Wróć do polecenia na stronie „Na dobry początek” i dopisz brakujące definicje. Pamiętaj, żeby nie kopiować słownika, ale wyjaśnić każde słowo kluczowe w miarę możliwości swoimi słowami.