Protisty - proste organizmy eukariotyczne

Protisty są grupą parafiletyczną, do której należą organizmy jednokomórkowe, kolonijne oraz wielokomórkowe. W grupie tej wyróżnić można protisty zwierzęce, roślinopodobne i grzybopodobne. Ciało protistów pokryte jest błoną komórkową, tzw. pellikulą lub błoną komórkową i ścianą komórkową.

Zróżnicowanie morfologiczne protisów

Protisty jednokomórkowe

Formy jednokomórkowe mogą mieć postać pełzaków, wiciowców, form kokoidalnych lub komórczaków.

Wśród form jednokomórkowych za najprymitywniejsze uważa się gatunki mające jedno jądro komórkowe oraz gatunki o prostych skorupkach organicznych lub aglutynowanych okrywających ciało.

Pełzaki

Pełzaki

Pełzaki mają postać nagich komórek, nieokrytych ścianą komórkową, a otoczonych błoną komórkową lub cienką pellikulą o zmiennym kształcie. Mają zdolność do tworzenia nibynóżek i poruszania się ruchem pełzakowatym (np. Entamoeba histolytica, gatunek zaliczany do ameb, którego cechą charakterystyczną jest brak mitochondriów). Do protistów poruszających się ruchem pełzakowatym należą promienionóżki. Ich nibynóżki wystają promieniście i wzmocnione są krzemionkowymi igiełkami. U kolconóżek (należących do promienionóżek) igły dodatkowo mogą być wysycone glinem.

R6aqrDAevEJ49

Zdjęcie mikroskopowe przedstawia ciało ameboidalne. Ma ono nieokreślony kształt półprzezroczystej masy z wypustkami. W centralnej części widoczna jest ciemna kropka.

Wiciowce

Wiciowce

Wiciowce mogą mieć kształt wrzecionowaty, maczugowaty, kulisty lub nieregularny.

Ciało większości gatunków pokrywa gruba pellikula. Jej obecność uniemożliwia ciągłą zmianę kształtu wiciowca. U niektórych wiciowców wyróżnia się biegun przedni i tylny. Biegun przedni opatrzony jest wicią lub wiciami (eugleniny, tobołki i orzęski) umożliwiającymi ruch. Z bieguna tylnego może wystawać błonka falującą (np. u rzęsistków i świdrowców). Jest to struktura utworzona przez wić biegnącą wzdłuż komórki. Falowanie błonki umożliwia przemieszczanie się. U wiciowców może również występować plamka oczna (stigma). Stanowi ona organellę służącą do percepcji wrażeń świetlnych.

RLRYyeYjqce2o

Zdjęcie mikroskopowe przedstawia pojedyncze formy świderków zawieszone wśród czerwonych krwinek.

RPEpdYNVfMK2Y

Zdjęcie mikroskopowe przedstawia nierównomierne kształty komórek rzęsistka pochwowego. Komórki mają błonę pokryta rzęskami.

Formy kokoidalne

Formy kokoidalne

Komórki nieruchliwe, otoczone ścianą komórkową i pozbawione organelli ruchu. Mogą być biernie unoszone w wodzie lub powietrzu bądź spoczywać na podłożu (np. okrzemki). Ściana komórkowa form kokoidalnych zbudowana jest głównie z pektyn. U okrzemek dodatkowo wzbogacona jest ona krzemionką.

RGb6NOUkNKdMN

Zdjęcie mikroskopowe przedstawia komórki okrzemek. Mają one różne kształty: gwiazd, pałeczek, kul, elips, rozgwiazd, ósemek.

Komórczaki

Komórczaki

Komórki zawierające wiele jąder komórkowych (lęgniowce, śluzowce i niektóre chryzofity). Często osiągają znaczne rozmiary - śluźnie śluzowców mogą osiągać rozmiary kilku decymetrów kwadratowych i zawierać wiele milionów jąder. Lęgniowce, które są protistami grzybopodobnymi zbudowane są ze strzępek, niepodzielonymi przegrodami. Plecha ma rurkowaty kształt. Ściana komórkowa lęgniowców zbudowana jest głównie z celulozy.

RgmfHpwyFecYn

Zdjęcie mikroskopowe przedstawia pojedynczą strzępkę komórczakową o kształcie łodyżki. Na jej szczycie znajduje się kilka rozgałęzień.

Rj9OyK09RwscD

Zdjęcie przedstawia plechę grzyba na ziemi. Ma ona postać gąbczastą o żółtym, jaskrawym kolorze.

Protisty kolonijne

Kolonie to zespoły komórek, które nie oddzieliły się po podziale lub połączyły powtórnie po krótkiej fazie samodzielnego funkcjonowania. Mogą być zbudowane z jednakowych lub różnych morfologicznie komórek, które najczęściej są też zdolne do niezależnego życia. Liczba komórek w kolonii może być zmienna lub stała. W koloniach o stałej liczbie komórek może dochodzić do ich specjalizacji w pełnieniu określonych funkcji. Niektóre osobniki należące do kolonii okrzemek posiadają zdolność do wydzielana śluzowatej substancji, która umożliwia łączenie się pozostałych osobników w kolonie, z kolei inne osobniki odpowiadają za przytwierdzanie kolonii do podłoża.

RCe0bFK7xRjqd

Zdjęcie mikroskopowe przedstawia okrzemki. Komórki mają postać wrzecion, walców, okręgów, pałeczek i innych nierównomiernych form.

Protisty wielokomórkowe

Ciało wielokomórkowych protistów ma zawsze postać plechy. Wyróżnia się plechy nitkowate, plektenchymatyczne oraz plechy tkankowe.

Plechy nitkowate

Plechy nitkowate

Składają się z długich ciągów komórek ułożonych liniowo jedna za drugą lub tworzących rozgałęzienia nadające plesze formę krzaczkowatą (np. Ectocarpus siliculosus).

R1YBnegyUe3Sl

Zdjęcie przedstawia plechę brunatnicy. Ma ona postać nitkowatej, bardzo rozgałęzionej struktury o kolorze brunatnym.

Plechy plektenchymatyczne

Plechy plektenchymatyczne

Tworzą je ściśle przylegające do siebie i splecione nici formujące zwartą nibytkankę – plektenchymę. Z plektenchymy zbudowane są plechy krasnorostów i brunatnic, lecz w najbardziej typowej postaci występuje ona u grzybów wyższych.

R1aRBEJC9bSsc

Zdjęcie przedstawia grupę rozgałęzionych łodyżek, plechę plektenchymatyczną. Na licznych rozgałęzieniach koloru brązowego i czerwonego znajdują się kuliste formy.

Plechy tkankowe

Plechy tkankowe

Zbudowane są z różnych typów wyspecjalizowanych komórek pełniących funkcje wzmacniające, fotosyntetyczne i przewodzące asymilaty. Występują u dużych brunatnic (morszczyn, listownica).

R3IefhkhjdF8p

Zdjęcie przedstawia glon morski o taśmowatej plesze z pęcherzykami pławnymi.

Plechy plektenchymatyczne i tkankowe wykazują często zróżnicowanie zewnętrzne na część liściokształtną, łodygokształtną i korzeniokształtną, ale żadna z tych części nie jest homologiczna z organami roślinnymi.

Wybrane formy protistów jednokomórkowych i kolonijnych

Wybrane formy protistów wielokomórkowych

\ >

Czynności życiowe protistów

Odżywianie

Protisty dzielimy na: samożywne (autotrofy), cudzożywne (heterotrofy) lub miksotroficzne (miksotrofy), tzn. cudzożywne w ciemności i samożywne (fotosyntetyzujące) w świetle.

Protisty samożywne

Protisty samożywne są fotoautotrofami, tzn. wytwarzają potrzebne do życia związki organiczne w wyniku fotosyntezy. Mają one różne barwniki fotosyntetyczne oraz wytwarzają różne produkty fotosyntezy, które gromadzą jako materiał zapasowy.

Obecność specyficznych barwników fotosyntetycznych, które absorbują światło w nieco innym zakresie długości fali, warunkuje pionowe rozmieszczenie samożywnych protistów w zbiornikach wodnych.

Protisty cudzożywne

Sposób pobierania pokarmu przez protisty cudzożywne zależy przede wszystkim od wielkości przyjmowanych cząsteczek pokarmowych i może się odbywać na drodze wchłaniania lub pinocytozy i fagocytozy.

Miksotrofy

Miksotrofy to organizmy zachowujące się zależnie od warunków raz jak samożywne (autotrofy), innym razem jak cudzożywne (heterotrofy). Przykładem może być euglena zielona (Euglena viridis), należąca do rodziny Euglenaceae. Organizm ten przy nieodpowiednich warunkach świetlnych zaczyna odżywiać się martwą materią organiczną.

Oddychanie i wymiana gazowa

Ze względu na niewielkie rozmiary, a przez to korzystny stosunek powierzchni do objętości, protisty nie potrzebują żadnych struktur do transportu gazów, a wymiana gazowa zachodzi całą powierzchnią ciała. Formy wolno żyjące oddychają tlenowo, natomiast pasożyty wewnętrzne – beztlenowo.

Osmoregulacja i wydalanie

Protisty słodkowodne są hipertoniczne w stosunku do otaczającej je wody, a przez to narażone są na ciągły jej napływ do komórki. Pozbycie się nadmiaru wody zapewniają im wodniczki tętniące – specjalne organelle osmoregulacyjne, które po napełnieniu wodą kurczą się, usuwając jej nadmiar poza komórkę. Protisty morskie i pasożytnicze nie posiadają wodniczek tętniących: są izotoniczne w stosunku do otaczającego je środowiska i nie muszą przeprowadzać osmoregulacji.

Wydalanie zbędnych i toksycznych produktów przemiany materii, np. związków azotowych, u protistów cudzożywnych zachodzi albo na drodze dyfuzji (gatunki żyjące w wodach słonych i pasożytnicze), albo za pomocą wodniczek tętniących (formy słodkowodne).

Rozmnażanie

RyYwup7spFjKX1

Zdjęcie przedstawia parę pantofelków w podłużnym, przypominającym podeszwę buta kształcie. Oba pantofelki mają czerwony kolor, okalają je niebieskawe rzęski. Jeden z nich jest w trakcie podziału - w środku jego ciała można zauważyć wyraźne przewężenie.

Protisty rozmnażają się bezpłciowo: organizmy jednokomórkowe przeprowadzają podział komórki, protisty wielokomórkowe natomiast wytwarzają zarodniki.

Istnieją również protisty rozmnażające się płciowo – z wytworzeniem gamet. Występuje u nich przemiana faz jądrowych i obserwuje się różne cykle życiowe: haploidalny, diploidalny oraz haplodiploidalny z przemianą pokoleń.

Wyróżnia się też proces płciowy zwany koniugacją. Koniugacja nie jest sposobem rozmnażania, a tylko procesem wymiany genów między dwoma osobnikami. W jej wyniku zachodzi rekombinacja genów.

Koniugacja orzęsków

RmBBfKQSCuSq0

Grafika przedstawia orzęski. Są to eliptyczne, podłużne protisty w których budowie możemy wyróżnić dwie kuliste organelle - większy makronukleus oraz mniejszy mikronukleus.

W procesie koniugacji wyróżnić można kilka etapów. Pierwszy z nich polega na spotkaniu się dwóch osobników, zdolnych do wymiany materiału genetycznego. Osobniki te łączą się ze sobą i częściowo zlewają.

RophraUR47LSO

Ilustracja przedstawia schemat połączenia dwóch orzęsków. Eliptyczne protisty są ze sobą połączone podłużną ścianą. W ich budowie możemy wyróżnić większy, kulisty makronukleus oraz mniejszy, również kulisty mikronukleus.

W kolejnym etapie koniugacji zachodzą zmiany w aparacie jądrowym. U obu orzęsków zanika makronukleus, a mikronukleusy (2n) każdego osobnika dzielą się mejotycznie. W wyniku tych podziałów, u każdego z orzęsków, powstają cztery haploidalne kopie mikronukleusa. Następnie trzy z nich ulegają degeneracji, natomiast jądra pozostałe w każdym osobniku dzielą się mitotycznie. W wyniku mitozy powstają dwa jądra, z których jedno jest stacjonarne a drugie migracyjne. Ponieważ w wyniku mitozy liczba chromosomów nie ulega zmianie oba te jądra są haploidalne (1n). Jądro migracyjne przechodzi przez mostek plazmatyczny do drugiego osobnika i zlewa się z jego jądrem stacjonarnym.

RDS7J8OI06kWY

Ilustracja przedstawia schemat przebiegu koniugacji u orzęska. Pierwszy etap polega na połączeniu dwóch osobników oraz częściowym ich zlaniu. Następnie dochodzi do zaniku makronukleusu u obu osobników oraz podziału mikronukleusów. W jego wyniku w każdym orzęsku tworzą się cztery haploidalne (1n) mikronukleusy. Trzy z nich ulegają degradacji, a pozostałe w każdym osobniku jądra dzielą się mitotycznie. Jedno z powstałych w ten sposób dwóch jąder (migracyjne) przechodzi przez mostek plazmatyczny do drugiego osobnika i zlewa się z jego jądrem stacjonarnym. W wyniku zlania się jądra migrującego z jądrem stacjonarnym w obu koniugujących orzęskach tworzy się diploidalne (2n) jądro, które ulega podziałowi mitotycznemu. Z powstałych w jego wyniku jąder dochodzi do odtworzenia mikronukleusa i makronukleusa.

W każdym koniugującym orzęsku w wyniku zlania się jądra migrującego z jądrem stacjonarnym tworzy się jądro diploidalne (2n). Przechodzi ono następnie podziały mitotyczne prowadzące do odtworzenia mikronukleusa i makronukleusa.

Wrażliwość

Odbieranie i przewodzenie bodźców zachodzi podobnie jak w komórkach zwierzęcych i warunkowane jest polaryzacją błony komórkowej (pellikuli). Pod wpływem bodźca, np. dotknięcia, pellikula ulega miejscowej depolaryzacji, która rozprzestrzenia się na wzór impulsu nerwowego, wywołując określoną reakcję. Protisty nie mają wyspecjalizowanych receptorów. Wyjątek stanowią eugleniny, u których występuje tzw. narząd światłoczuły. Tworzy go fotoreceptor odbierający bodźce świetlne i położona obok niego plamka oczna (stigma), będąca skupieniem barwnika ukierunkowującego światło na fotoreceptor.

Poruszanie się i organelle ruchu

Wśród protistów są zarówno organizmy osiadłe (np. brunatnice, krasnorosty), jak i ruchliwe. Te drugie (głównie jednokomórkowce) aktywnie zdobywają pokarm i reagują ruchem na działanie czynników środowiska. Reakcje ruchowe jednokomórkowców nazywane są taksjami.

Sposób poruszania się protistów zależy m.in. od struktury pellikuli okrywającej komórki. Jeśli jest ona cienka i elastyczna (np. ameby), komórki przyjmują postać pełzaka, który porusza się przy pomocy nibynóżek (pseudopodiów), będących wypustkami cytoplazmy o zmiennym kształcie. Gatunki o pellikuli sztywnej (np. orzęski) lub otoczone ścianą komórkową (tobołki) nie tworzą nibynóżek, a poruszają się dzięki obecności undulipodiów, do których zalicza się wici i krótsze od nich rzęski.

Wici i rzęski mają podobną budowę wewnętrzną i składają się z dziewięciu par mikrotubul obwodowych i jednej pary mikrotubul centralnych zakotwiczonych w cytoplazmie odcinkiem nazywanym ciałkiem podstawowym (kinetosomem). W kinetosomie nie występują włókna centralne. Wszystkie protisty mogą się również poruszać biernie, niesione prądem wody lub powietrza.

RxAEas5VPeTZn

Grafika przedstawia schemat budowy wici i rzęski. Mają one walcowaty pokrój, okryte są błoną komórkową. Pod błoną komórkową znajdują się tubularne włókna peryferyjne, w środku natomiast włókna centralne.

Przemiana pokoleń

W celu zachowania gatunków, organizmy rodzicielskie muszą wytwarzać nowe osobniki (potomstwo) w drodze rozmnażania. Wyróżniamy jego dwa rodzaje: rozmnażanie wegetatywne (bezpłciowe) oraz rozmnażanie generatywne (płciowe).

Cykl życiowy organizmów, w którym pokolenie rozmnażające się płciowo (gametofit) występuje na przemian z pokoleniem rozmnażającym się bezpłciowo (sporofit), nazywamy przemianą pokoleń. Zjawisko to jest charakterystyczne dla protistów roślinopodobnych, grzybów, roślin pierwotnie wodnych oraz wszystkich roślin wyższych.

R18HMt6NcBtKY

Schemat przedstawia powstawanie sporofitów, a następnie gametofitów. Na ilustracji widoczny jest prostokąt podzielony na dwie połowy. Górna, niebieska symbolizuje haploidalne (1n) pokolenie gametofitu, dolna, żółta diploidalne (2n) pokolenie sporofitu. W górnej części w ramce widnieje napis gametofit, od niego w dół odchodzi strzałka z napisem gametangia, a poniżej gamety. Strzałka prowadzi do owalnej ramki z napisem zapłodnienie na styku niebieskiej i żółtej powierzchni. Dalej strzałka z napisem zygota i zarodek prowadzi do żółtej, prostokątnej ramki z napisem sporofit w dolnej części schematu. Następnie strzałka z napisem sporangia prowadzi w górę do do owalnej ramki z napisem mejoza na styku żółtej i niebieskiej powierzchni. Kolejna strzałka z napisem spora prowadzi do prostokątnej ramki z napisem gametofit i okrąg się zamyka.

Przemiana pokoleń u roślin wiąże się często z przemianą faz jądrowych, czyli regularnym cyklicznym następowaniem po sobie faz rozwojowych haplofazy - 1n (między mejozą i zapłodnieniem) i diplofazy – 2n liczbie chromosomów (między zapłodnieniem i mejozą).

Wraz z postępowaniem rozwoju ewolucyjnego roślin, dochodzi do uzyskiwania przewagi jednego pokolenia nad drugim. Taki typ przemian nazywa się przemianami heteromorficznymi.

W przemianie faz jądrowych, gdy dominuje haplofaza, mejoza zachodzi bezpośrednio po gamii i jest nazywana mejozą postgamiczną. Natomiast u organizmów, u których dominuje diplofaza, ma miejsce mejoza pregamiczna, która zachodzi bezpośrednio przed gamią.

Izomorficzna przemiana pokoleń

Sporofit i gametofit są identycznymi formami morfologicznymi. Czas trwania haploidalnego pokolenia płciowego – gametofitu (1n) i diploidalnego pokolenia bezpłciowego - sporofitu (2n) jest taki sam. podobnie, jak przedział czasowy między połączeniem gamet – gamią, a mejozą. Przykładem tej przemiany może być cykl życiowy sałaty morskiej.

Heteromorficzna przemiana pokoleń z dominacją gametofitu

W przemianie tej to haploidalne pokolenie płciowe – gametofit (1n) jest formą złożoną, zwykle większą i funkcjonującą dłużej niż diploidalne pokolenie bezpłciowe – sporofit (2n). Czas pomiędzy gamią, czyli procesem łączenia się gamet, a mejozą, poprzedzającą powstanie zarodników (spor), jest stosunkowo krótki. Przykładem organizmów, u których zachodzi tego typu przemiana pokoleń, są należące do brunatnic – katlerie oraz mchy.

Heteromorficzna przemiana pokoleń z dominacją sporofitu

W przemianie tej diploidalne pokolenie bezpłciowe – sporofit (2n) jest formą dominującą. Ma większe rozmiary i żyje dłużej. Gametofit (1n) przybiera kilkukomórkową, nietrwałą formę. Czas pomiędzy gamią a mejozą ulega znacznemu wydłużeniu. Przykładem organizmu, u którego zachodzi tego typu przemiana pokoleń jest należąca do brunatnic, litownica. Taka przemiana pokoleń, w której dominuje sporofit, występuje także u paproci i roślin nasiennych.

Podsumowanie

• Protisty to grupa parafiletyczna obejmująca organizmy jednokomórkowe (pełzaki z nibynóżkami, wiciowce, formy kokoidalne), komórczaki (wielojądrowe, np. śluzowce) oraz wielokomórkowe (o budowie plechowej: nitkowate, plektenchymatyczne lub tkankowe). 

• Budowa zewnętrzna ściśle wiąże się z trybem życia. Gatunki o elastycznej pellikuli (np. ameby) poruszają się ruchem pełzakowatym za pomocą nibynóżek. Gatunki o sztywnej pellikuli lub ścianie komórkowej (np. okrzemki, orzęski) wykorzystują do ruchu wici lub rzęski (undulipodia) o strukturze mikrotubul. 

• Protisty wykazują pełne spektrum strategii odżywiania: fotoautotrofizm (posiadają chloroplasty z barwnikami jak chlorofil, fikoerytryna czy fikocyjanina), heterotrofizm (pobieranie pokarmu drogą wchłaniania, pinocytozy – płyny, lub fagocytozy – cząstki stałe trawione w wodniczkach pokarmowych) oraz miksotrofizm (np. euglena zielona, łącząca oba sposoby zależnie od światła). 

• U protistów słodkowodnych, żyjących w środowisku hipotonicznym, występują wodniczki tętniące. Aktywnie usuwają one nadmiar wody nieustannie napływającej do komórki. Protisty morskie i pasożytnicze, będące izotoniczne względem otoczenia, zazwyczaj ich nie posiadają. Produkty przemiany materii usuwane są przez dyfuzję lub wraz z wodą z wodniczek tętniących. 

• Rozmnażają się bezpłciowo (podział komórki, zarodniki) oraz płciowo (z wytworzeniem gamet). U orzęsków występuje koniugacja – proces polegający na wymianie materiału genetycznego (jąder migrujących) między osobnikami, co zapewnia rekombinację genów bez zwiększenia liczby osobników. 

• Występuje przemiana faz jądrowych (haplofaza i diplofaza) oraz przemiana pokoleń: izomorficzna (sporofit i gametofit wyglądają tak samo) lub heteromorficzna (z dominacją gametofitu lub sporofitu). 

• Reakcje ruchowe na bodźce to taksje. Protisty nie mają układu nerwowego, bodźce odbierają całą powierzchnią ciała (depolaryzacja błony). Wyjątkiem jest aparat światłoczuły u euglenin: stigma (plamka oczna) i fotoreceptor. 

Ćwiczenia utrwalające

]\media={RKeLg4S1fcXRf}