Карпов С.А. Строение клетки протистов

Подождите немного. Документ загружается.

111

кристы. Основание жгутиков защищено цитоплазматическим

выростом переднего конца клетки. Особенности питания и

размножения не изучены. По данным молекулярной филоге-

нии, положение этих организмов в системе неопределенно:

Phalansterium иногда группируется с апузомонадами, а

Spongomonas – с хлорарахниевыми водорослями.

Представители: Spongomonas, Rhipidodendron, Phalansterium.

«Excavata» (Simpson)

Экскаваты (Рис. 2.69)

Небольшая группа свободноживущих протистов с 2–4 жгу-

тиками, один из которых (как у ретортамонад) направлен на-

зад, имеет характерные боковые выросты (кили) и проходит в

вентральной бороздке, заканчивающейся цитофаринксом. Вен-

тральная бороздка, как и у ретортамонад, укреплена развиты-

ми корешками. Чаще всего встречаются в анаэробных услови-

ях, многие не имеют митохондрий.

В настоящее время группа находится в стадии интенсивного

изучения. По признакам ультратонкого строения экскаваты

Рис. 2.68. Внешний вид

спонгомонады

Spongomonas. (По:

Patterson, Hedley, 1992.)

А – одиночная клетка, Б –

колония. ж – жгутики, з –

зооиды колонии, св –

сократительная вакуоль, я –

ядро.

112

ГЛАВА 2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ТАКСОНОВ ПРОТИСТОВ

сходны с ретортамонадами и могут быть отнесены к этому отря-

ду. По данным молекулярной филогении, одни виды близки к

ретортамонадам, другие – к гетеролобозным амебам.

Группа включает 6 родов: Jacoba, Malawimonas,

Reclinimonas, Histiona, Trimastix и Carpediomonas.

Кроме рассмотренных таксонов, существует очень много

протистов как с изученным, так и неизвестным ультратонким

строением, положение которых в системе эукариот не опреде-

Рис. 2.69. Общий вид (А) и схема строения вентрального

скелета клетки (Б) Trimastix marina. (По: Simpson et al., 2000.)

ж – жгутики, вб – вентральная бороздка, в которой проходит

задний жгутик, к – кинетосомы, пк – передний микротрубоч-

ковый корешок, лк – левый корешок с отходящими вторичны-

ми микротрубочками (вмт), пр – правый корешок с

отходящими вторичными микротрубочками (вмт) и укрепляю-

щей его фибриллой (ф), иф – исчерченная (комплексная)

фибрилла, вв – внутренняя ветвь правого корешка, нв –

наружная ветвь правого корешка с сопровождающими ее

микротрубочками (мт), цф – цитофаринкс. Правая стенка

вентральной бороздки на рис. Б отогнута наружу. Масштабная

линейка на рис. А – 10 мкм.

113

лено. Общий список их (по: Patterson, 1999) приведен ниже с

небольшими изменениями. Их изучение позволит решить мно-

гие таксономические проблемы и усовершенствовать систему

протистов.

I. Свободноживущие гетеротрофные жгутиконосцы:

1. Acinetactis

2. Allantion

3. Allas

4. Alphamonas

5. Amphimonas

6. Artodiscus

7. Aulomonas

8. Bodopsis

9. Bordnamonas

10. Campanoeca

11. Cladomonas

12. Clautriavia

13. Codonoeca

14. Cyclomonas

15. Dallingeria

16. Dimastigamoeba

17. Dingensia

18. Dinoasteromonas

19. Dinomonas

20. Diplocalium

21. Diplomita

22. Diploselmis

23. Errera

24. Fromentella

25. Heliobodo

26. Kamera

27. Kiitoksia

28. Macappella

29. Metopion

30. Metromonas

31. Microcometes

32. Paramastix

33. Paramonas

34. Peltomonas

35. Phanerobia

36. Phloxamoeba

37. Phyllomonas

38. Platytheca

39. Pleurostomum

40. Rhizomonas

41. Proleptomonas

42. Quadricilia

43. Rigidomastix

44. Salpingorhiza

45. Schewiakoffia

46. Stenocodon

47. Stephanomonas

48. Toshiba

49. Trichonema

II. Паразитические протисты:

1. Amylophagus

2. Aphelidiopsis

3. Barbetia

4. Bertarellia

5. Bertramia

6. Cibdelia

7. Cingula

114

ГЛАВА 2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ТАКСОНОВ ПРОТИСТОВ

8. Cristalloidophora

9. Cytamoeba

10. Dinemula

11. Diplophysalis

12. Ducelleria

13. Echinococcidium

14. Ectobiella

15. Elleipsisoma

16. Embryocola

17. Endamoeba

18. Endemosarca

19. Endobiella

20. Endomonas

21. Endospora

22. Eperythrocytozoon

23. Globidiellum

24. Gymnococcus

25. Haematotractidium

26. Hyalochlorella

27. Ichthyophonus

28. Immnoplasma

29. Lymphocytozoon

30. Lymphosporidium

31. Mononema

32. Myrmicisporidium

33. Naupliicola

34. Neurosporidium

35. Ovicola

36. Palisporomonas

37. Paradinemula

38. Paraplasma

39. Parastasiella

40. Physcosporidium

41. Piridium

42. Polysporella

43. Protenterospora

44. Protomonas

45. Protomyxa

46. Pseudosporopsis

47. Rhabdospora

48. Rhinosporidium

49. Rhyncodinium

50. Sergentella

51. Serpentoplasma

52. Spermatobium

53. Sphaerasuctans

54. Spiriopsis

55. Spirogregarina

56. Toxocystis

57. Trophosphaera

58. X-клетки

III. Водоросли:

1. Adinomonas

2. Аrchaeosphaerodiniopsis

3. Aurospora

4. Berghiella

5. Bjornbergiella

6. Boekelovia

7. Camptoptyche

8. Chalarodora

9. Chlamydomyxa

10. Copromonas

11. Cyanomastix

12. Dinoasteromonas

13. Dinoceras

14. Glaucocystopsis

15. Goniodinium

16. Heteromastix

17. Hillea

18. Histiophysis

19. Isoselmis

20. Melanodinium

21. Meringosphaera

115

22. Monodus

23. Nephrodinium

24. Pachydinium

25. Peliainia

26. Petasaria

27. Phialonema

28. Pleuromastix

29. Pseudoactiniscus

30. Strobilomonas

31. Syncrypta

32. Tetragonidium

33. Thaulirens

34. Thaumatodinium

35. Thylakomonas

36. Triangulomonas

IV. Амебоидные протисты:

1. Actinocoma

2. Actinolophus

3. Aletium

4. Actinastrum

5. Actinelius

6. Amphitrema

7. Apogromia

8. Asterocaelum

9. Astrolophus

10. Balamuthia

11. Belaria

12. Belonocystis

13. Branchipocola

14. Chamydophyrs

15. Cichkovia

16. Cinetidomyxa

17. Clathrella

18. Dictyomyxa

19. Dinamoeba

20. Dobellina

21. Elaeorhanis

22. Endalimax

23. Enteromyxa

24. Flamella

25. Gymnophrydium

26. Hartmannina

27. Heterogromia

28. Hyalodaktylethra

29. Iodamoeba

30. Janickina

31. Kibisidytes

32. Lagenidiopsids

33. Leptophrys

34. Leukarachnion

35. Liegeosia

36. Lithocolla

37. Malpighiella

38. Martineziella

39. Megamoebomyxa

40. Myxodictyum

41. Microgromia

42. Penardia

43. Pleurophrys

44. Podactinelius

45. Podostoma

46. Pontomyxa

47. Protogenes

48. Raphidiophryopsis

49. Reticulamoeba

50. Rhizoplasma

51. Servetia

52. Theratromyxa

53. Topsentella

54. Trizona

55. Urbanella

56. Wagnerella

116

ГЛАВА 2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ТАКСОНОВ ПРОТИСТОВ

V. Протисты

неизвестной природы:

1. Asthmatos

2. Endostelium

3. Euchitonia

4. Euglenocapsa

5. Heliomonas

6. Hermisenella

7. Ligniera

8. Magosphaera

9. Pansporella

10. Perkinsiella

11. Phagomyxa

12. Spongastericus

13. Spongocyclia

14. Spongospora

117

ГЛАВА 3

Основные методы изучения строения

клетки

Невооруженный глаз человека различает объекты в сотни

микрон (рис. 3.1). Размеры большинства клеток протистов не

превышают десятков микрон, и вместе с тем довольно сложно

устроены. Поэтому для их изучения применяются различные

приспособления, порой весьма сложные. В этой главе будет

кратко описана микроскопическая

техника для их изучения и изложе-

ны основные методы.

Световая микроскопия

Световые микроскопы использу-

ются для наблюдений за клетками

начиная с середины XVII века, т.е.

уже около 350 лет. Они позволяют

наблюдать объекты размером

меньше бактерий, однако имеют

предел разрешения, который опре-

деляется длиной световой волны.

Степень разрешения микроскопа

равна примерно половине длины

волны используемого излучения.

Длина волны видимого света око-

Рис. 3.1. Сравнение возможностей

человеческого глаза и микроскопи-

ческой техники с разной степенью

разрешения.

Размеры клеток и их компонентов

соотнесены с логарифмической

шкалой.

1 мм = 10

-3

м, 1 мкм = 10

-6

м, 1 нм =

-9

м, 1Å (ангстрем) = 10

-10

м.

118

ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ КЛЕТКИ

ло 0,4 мкм, следовательно, степень разрешения любого свето-

вого микроскопа не может превышать 0,2 мкм. Другими слова-

ми, сколько бы мы ни увеличивали изображение объекта, мы

не сможем различить 2 точки отдельными друг от друга, если

расстояние между ними меньше 0,2 мкм (они будут восприни-

маться как одна точка). Для сравнения, толщина жгутика, или

реснички эукариотной клетки, составляет 0,2 мкм, поэтому они

плохо видны в световой микроскоп. Другая сложность заклю-

чается в том, что клетки имеют небольшую толщину и обычно

прозрачны для проходящего света. Получить более четкое изоб-

ражение можно путем усиления контраста объекта. Это дости-

гается двумя способами: специальное окрашивание изучаемых

структур или применение дополнительных устройств (фазово-

контрастное, дифференционно-контрастное, электронные кон-

трастирующие устройства).

Использование красителей

Основные красители были изобретены в конце позапрошло-

го века и с тех пор по настоящее время с успехом применяются

в некоторых областях биологии и медицины. Это малахитовый

зеленый, судановый черный, кумасси голубой, железный гема-

токсилин и некоторые другие. Их специфичность обычно не-

высока. Они позволяют выделять в клетке различным цветом

углеводы, или нуклеиновые кислоты, или белки. Например, же-

лезный гематоксилин окрашивает ДНК, РНК и белковые струк-

туры в черный цвет, реакция Фельгена выявляет только ДНК,

окрашивая ее в ярко-красный цвет.

Для высокоспецифичных реакций, например для окраски

макромолекул актина, в настоящее время используются специ-

ально выработанные против актина антитела, к которым при-

соединяются флюоресцентные метки, видимые в проходящем

свете строго определенной длины волны. В процессе окраши-

вания меченые антитела избирательно соединяются с молеку-

лами актина, и мы можем наблюдать распределение актиновых

молекул во флюоресцентном микроскопе. Принцип работы

флюоресцентного микроскопа показан на рисунке 3.2.

Флюоресцентные молекулы поглощают свет одной длины

волны, а генерируют свет большей длины волны. Поэтому, если

119

поставить на пути отраженного от объекта света специальные

фильтры, пропускающие свет только определенной длины вол-

ны, мы сможем увидеть свечение метки на темном поле. Обыч-

но используются 2 вида флюоресцентных меток: флюоресцин,

дающий ярко-зеленый свет при возбуждении (поглощении)

голубым светом, и родамин, дающий интенсивный красный свет

при возбуждении желто-зеленым светом.

В современных исследованиях часто используются так на-

зываемые двойные и тройные окраски, т.е. одна и та же клетка

окрашивается двумя или тремя флюоресцентными метками раз-

Рис. 3.2. Упрощенная схема строения современного флюорес-

центного микроскопа.

Первый фильтр (1) пропускает свет одной длины волны (напр.

450–490 нм), который, отражаясь от дихронного зеркала (2),

фокусируется при помощи объективной линзы на объекте.

Здесь он возбуждает молекулы флюоресцентного красителя

(напр. флюоресцина), который генерирует излучение большей

длины волны (зеленый цвет, 520–560 нм). Свет от объекта

проходит сквозь расщепляющее лучи зеркало (2), которое

отражает свет с длиной волны меньше 510 нм и пропускает свет

большей длины волны. Далее свет проходит через еще один

фильтр (3), пропускающий излучение лишь с длиной волны

520–560 нм, т.е. зеленый свет, который мы и воспринимаем

через окуляр.

120

ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ КЛЕТКИ

ного цвета. Это дает возможность одновременно определить ло-

кализацию 2–3 белков в клетке. В последнее время появилась

возможность определять при помощи меток концентрацию и

локализацию ферментов внутри живой клетки.

Усиление контраста при помощи дополнительных устройств

Использование контрастирующих устройств позволяет на-

блюдать живые клетки. Фазово-контрастное и дифференци-

онно-контрастное устройства основаны на использовании

одного феномена – смещение волны света по фазе при про-

хождении его сквозь плотный объект (скажем, ядро) по отно-

шению к волне света, проходящей сквозь менее плотный

объект (цитоплазма) (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Два способа получения контраста в световой микроско-

пии.

А – окрашенная клетка (ок) уменьшает амплитуду длины

волны проходящего света, поэтому можно видеть изменение

цвета. Б – у света, проходящего сквозь неокрашенную клетку

(нк), почти не меняется амплитуда, но происходит смещение по

фазе, поэтому после прохождения объекта волны находятся в

противофазе, что вызывает изменение интенсивности света. Это

различие можно усилить при помощи фазово-контрастного и

интерференционно-контрастного устройств.