Что такое одноклеточные организмы 5 класс биология определение
Определение и примеры одноклеточных организмов
Одноклеточное определение
Одноклеточный организм это организм, который состоит из одного клетка, Это означает, что все жизненные процессы, такие как размножение, кормление, пищеварение и экскреция происходят в одной клетке. амебы, бактерии и планктон – это лишь некоторые типы одноклеточных организмов. Они обычно микроскопические и их нельзя увидеть невооруженным глазом.
Функции одноклеточных организмов
Клетки называют строительными блоками жизни, потому что они часто собираются вместе, чтобы сформировать многоклеточный организмы, такие как растения или животные. Однако некоторые организмы состоят только из одной клетки. Это так называемые одноклеточные организмы. Одноклеточные организмы гораздо меньшего размера могут выполнять те же сложные действия, что и многоклеточные.
Многие одноклеточные организмы живут в экстремальных условиях, таких как горячие источники, термальные океанские жерла, полярный лед и мерзлая тундра. Эти одноклеточные организмы называются экстремофилами. Экстремофилы устойчивы к экстремальным температурам или pH и специально приспособлены для жизни в местах, где многоклеточные организмы не могут выжить. Эта уникальная особенность позволяет ученым использовать одноклеточные организмы способами, которые ранее только предполагалось. Когда Thermus aquaticus был обнаружен в кипящей воде горячего источника Йеллоустонского парка, ученые использовали его специальную ферментную полимеразу TAQ для репликации ДНК миллиарды раз в течение нескольких часов. Без этого открытия криминалистика и генетическое тестирование, какими мы их знаем, не существовали бы. Другие экстремофилы использовались для лечения артрита и аутоиммунных заболеваний, изготовления бумаги, обработки отходов и радиационной стойкости.
Однако не все одноклеточные организмы являются экстремофилами. Многие виды живут в том же узком диапазоне условий жизни, что и многоклеточные организмы, но все же производят вещи, необходимые для всех форм жизни на Земле. Например, фитопланктон это тип одноклеточного организма, который живет в океане. Они не только составляют основу пищевой цепи океана, но и фитопланктон также обеспечивает большую часть кислорода в атмосфере Земли. Без них люди не могли бы дышать, растения не могли бы процветать, и жизнь перестала бы существовать полностью.
Типы одноклеточных организмов
Ученые используют таксономия классифицировать все живые организмы в группы на основе определенных характеристик. домен является высшим званием таксономии, которая затем может быть разбита на более конкретные королевства. Всего существует шесть королевств, и четыре из них сосредоточены исключительно на одноклеточных организмах. Эти четыре типа затем можно разделить на две группы: эукариотические или прокариотические организмы.
Эукариоты уникальны, потому что они могут быть одноклеточными или многоклеточными; однако клетка должна иметь мембранные связанные органеллы, чтобы соответствовать этой категории. Эти клетки имеют ядро, где хранится ДНК, митохондрии для энергии и других органелл для выполнения клеточных функций. И наоборот, прокариоты состоят из одной клетки без мембраносвязанных органелл. ДНК свободно плавает в цитоплазма так как нет ядра. Организм также должен приспосабливаться к другим способам осуществления размножения, кормления и выведения отходов, поскольку он не имеет каких-либо специализированных органелл.
Прокариоты
Archaeabacteria: Эта царство Первоначально был отнесен к категории бактерий, но ученые позже поняли, что эти организмы действительно одноклеточные микробы. Что делает археабактерии уникальными, так это то, что эти организмы процветают в условиях, которые немногие могут, например, в пустынях и тундре. Именно по этой причине, архебактерии считаются экстремофилами. Тем не менее, они также могут выживать в нормальных условиях, включая почвы, океаны и толстую кишку человека.
Это разнообразие позволило сделать прорыв в медицине и технике. Пирококк вид который может функционировать при температуре выше 100 ° C, позволяет обрабатывать пищу при чрезвычайно высоких температурах, таких как сыворотка и другие молочные продукты. Другие археабактерии потенциально являются ключом к новому штамму антибиотиков. Они отличаются от бактериальных антибиотиков по своей структуре, поэтому они смогут лечить пациентов не так, как это обычно назначают антибиотики.
эубактерий : Большинство организмов в этом королевстве являются одноклеточными бактериями. Хотя они обычно не считаются экстремофилами, бактерии можно найти почти повсюду на Земле. Люди часто думают о болезнях или микробах, когда думают о бактериях, но большинство эубактерий полезно. Их можно найти в йогурте, сыре и других продуктах, которые помогают пищеварению.
Бактерии также являются основой многих антибиотиков, доступных сегодня. Если бы этих антибиотиков не было, уровень смертности взлетел бы даже до малейшего недуга. Эритромицин, препарат из хороших бактерий, часто назначают для борьбы с вредными бактериями путем прекращения производства и размножения белка.
Помимо использования в медицине, бактерии разлагают мертвые и разлагающиеся вещества на питательные вещества. Каждый организм на Земле извлекает из этого выгоду, особенно когда происходят промышленные успехи (и катастрофы). Например, Pseudomona – это бактерия, которая разлагает разливы нефти в океане и на почве. Другие бактерии разрушают загрязнение тяжелыми металлами и обрабатывают вредные вещества в процессе очистки сточных вод.
эукариоты
протозоа : Это царство состоит только из одноклеточных организмов. Они бывают разных форм и размеров, живут в разных средах и имеют несколько разных целей. Некоторые из них абсолютно безвредны, а другие могут быть паразитическими и вызывать заболевания.
Одним из типов безопасных простейших является амеба, Амеба – это одноклеточный хищник, который живет во влажной среде, включая гниющую растительность, влажную почву или внутри человека. Хотя они одноклеточные, они могут быть плотоядными, травоядными или всеядными. Они получают пищу, охотясь на меньшие организмы, такие как бактерии, живущие на гниющей растительности. У амёб такие замечательные охотничьи навыки, потому что у них медузы, похожие на щупальца, называемые псевдоподиями. Они используют эти щупальца, чтобы передвигаться, трогать и хватать свою добычу. Как только добыча охвачена, ферменты внутри амебы переваривают ее, а затем удаляют отходы, проталкивая ее обратно через мембрану.
Спорозоины – это виды простейших, которых большинство людей стараются избегать. Эти простейшие очень паразитические, вызывая малярию как у птиц, так и у млекопитающих. Комары-хозяева, уже зараженные малярией, несут ответственность за инъекцию спорозоя в кровь, вызывая малярийную инфекцию. Сегодня от малярии страдает больше людей, чем от любых других болезней, особенно в Африке, где естественные теплые условия идеальны для роста и заражения.
Фитопланктон – это одноклеточная протиста, которая обитает в водной среде, соленой или свежей. Некоторые из них являются бактериями, но большинство представляют собой одноклеточные, похожие на растения организмы. Диатомовые и зеленые водоросли два отличных примера фитопланктона. Они похожи на наземные растения, потому что они используют фотосинтез для химической энергии, процесс, который использует углекислый газ и выделяет кислород. Когда условия идеальны, популяции фитопланктона взрываются до так называемого цветения. Эти цветы настолько велики и длятся так долго, что фактически обеспечивают большую часть кислорода, присутствующего на Земле.
Эуглены уникальны, потому что они похожи на одноклеточный гибрид растений и животных. Они могут готовить себе еду, как растение, но также могут есть вещи, как животные. Большинство эвглен являются зелеными, потому что они едят зеленые водоросли, когда недостаточно света для фотосинтеза. Когда может произойти фотосинтез, результирующая эмиссия кислорода равна эмиссии фитопланктона.
Примеры одноклеточных организмов
Диатомовые
Диатомовые водоросли являются наиболее распространенным типом фитопланктона. Ученые считают, что они являются самой значительной группой организмов на всей планете, поскольку они производят четверть всего доступного кислорода. Они делают стеклянную прозрачную оболочку, которая варьируется по форме, размеру и рисунку в зависимости от вида диатомовый, Хотя они одноклеточные, они могут образовывать колонии, соединяясь вместе, и производить еще больше кислорода вместе. Колонии могут быть в форме лент, зигзагов или даже звезд.
дрожжи
Формы слизи
Формы слизи являются одним из самых уникальных видов одноклеточных организмов. Многие годы их считали грибами, но ученые недавно поняли, что они совершенно не связаны. Хотя они одноклеточные, они роятся вместе и образуют одну гигантскую клетчатую структуру с несколькими ядрами. Поскольку эта «клетка» настолько велика, она позволила ученым легче понять взаимодействие клеток.
викторина
1. Чем отличаются одноклеточные и многоклеточные организмы?A. Одноклеточные организмы не имеют органелл, но многоклеточные.B. Одноклеточные организмы используют фотосинтез для приготовления пищи, а многоклеточные – нет.C. Одноклеточные организмы состоят из прокариот, а многоклеточные организмы являются эукариотами.D. Одноклеточные организмы состоят из одной клетки, а многоклеточные организмы состоят из более чем одной клетки.
Ответ на вопрос № 1
D верно. Одноклеточные организмы могут иметь органеллы, питаться через хищничество и быть эукариотическим или прокариотическим. Тем не менее, они всегда состоят из одной клетки.
2. Почему экстремофилы важны?A. Они могут выжить в окружающей среде, которой не могут другие организмы.B. Они обеспечивают кислородом окружающую среду.C. Они могут лечить такие заболевания, как малярия.D. Они предоставляют источники пищи, такие как молочные продукты и хлеб.
Ответ на вопрос № 2
верно. Экстремофилы выживают в экстремальных условиях. Некоторые из них были ключом к научным открытиям, в том числе в области криминалистики и генетического тестирования.
3. Каковы две категории одноклеточных организмов?A. Экстремофилы и неэкстремофилы.B. Протиста и эубактерия.C. Прокариоты и эукариоты.D. Основанный на фотосинтезе и не основанный на фотосинтезе.
Ответ на вопрос № 3
С верно. Одноклеточные организмы имеют множество функций и характеристик, но одним отличительным фактором является то, что некоторые имеют мембраносвязанные органеллы (эукариоты), а другие – нет (прокариоты).
Bio-Lessons
Образовательный сайт по биологии
Одноклеточные животные (Простейшие)
Простейшие — одноклеточные организмы, строение которых можно изучить только с помощью микроскопа. В клетке такого организма располагается цитоплазма с одним или несколькими ядрами. В настоящее время науке известно около 70 тыс. видов простейших.
Одноклеточные беспозвоночные имеют простое строение, несмотря на это, такие процессы как обмен веществ, процессы пищеварения, дыхания, размножения и движения осуществляются так же как на уровне многоклеточного организма.
Следовательно, эта самостоятельная жизнеспособная клетка — целый живой организм. Одна единственная клетка выполняет у них функции всего организма. Движутся они с помощью ложноножек, жгутиков или ресничек. Обитают в пресной и соленой воде, почве, а также ведут паразитический образ жизни в теле человека и животных. Определенные виды простейших живут колониями.
Впервые одноклеточных рассмотрел под микроскопом голландский ученый Антони ван Левенгук.
Немаловажную роль играют большая численность и широкое распространение простейших в природе. Питаются они бактериями, одноклеточными водорослями или другими простейшими. В свою очередь, сами они служат пищей для множества животных. Особое внимание им уделяется при исследовании периодов возникновения и развития живых организмов на Земле, деталей возникновения мира многоклеточных беспозвоночных.
По способам передвижения и особенностям размножения простейших делят на 7 типов. Наиболее изучены саркомастигофоры, ресничные и споровики (рис.1).
Рис.1 Классификация простейших
Многие саркодовые обитают в морях и пресных водах (амеба) (рис.2), есть и паразитирующие виды (дизентерийная амеба).
Рис.2 Строение амебы обыкновенной
Некоторые саркодовые живут в почве и моховых подушках болот и лесов. Многие имеют внутренний или наружный (в виде раковинки: арцелла, радиолярия, диффлюгия) скелет (рис.3).
Рис.3 Раковинные саркодовые
У представителей корненожек форма клетки, постоянно меняясь, образует ложноножки. Это их органеллы захвата пищи и движения (рис.4).
Рис.4 Схема питания амебы обыкновенной
Размножаются корненожки простым делением клетки пополам (рис.5)
Рис.5 Деление амебы обыкновенной
При наступлении неблагоприятных условий (высыхание водоема, низкие температуры и т.п.) простейшие образуют защитную оболочку — цисту.
Представители жгутиковых имеют постоянную форму тела и передвигаются с помощью специальных выростов — жгутиков.
Трипаносома, лямблии и трихомонада являются паразитами и вызывают заболевания как у людей так и у животных. Лейшмания вызывает лейшманиозы, поражая кожу животных и человека. Переносчиком лейшмании является москит.
К колониальным формам жгутиковых относится вольвокс, который образует колонию в виде катящегося шара.
Представители имеющие хлоропласты (эвглена зеленая), питаются за счет фотосинтеза. Красный светочувствительный глазок позволяет им находить освещенные участки водоема (рис. 6).
Рис.6 Многообразие жгутиковых
У ресничных простейших (рис. 7) клетка устроена более сложно: имеются 2 ядра, клеточный рот, глотка. Сократительные вакуоли служат для удаления избытка воды из клетки.
Рис.7 Строение инфузории-туфельки
Размножаются ресничные как простым делением клетки, так и обменом ядрами. В частности в ходе сближения простейшие обмениваются малыми (генеративными) ядрами. Данный процесс представляет собой форму полового размножения — конъюгация (рис.8).
Рис.8 Конъюгация инфузории
Органом передвижения являются реснички. (инфузория-туфелька.) Форма тела у нее постоянная. Снаружи оно покрыто плотной тонкой защитной оболочкой.
Сувойки — одиночные или колониальные формы ресничных одноклеточных, ведущие прикрепленный образ жизни (рис.9).
Споровики — это класс паразитических простейших (рис. 10). У них нет органов захвата пищи и передвижения. В организм хозяина они попадают при кровососании (малярийный плазмодий) или с недоброкачественной пищей. Паразитируют в клетках, тканях и органах животных и человека.
Малярию переносят комары из рода Анофелес.
Рис.10 Схема развития малярийного плазмодия
1 — укус малярийного комара
2 — проникновение плазмодия в клетки печени
3 — первая стадия деления
4 — выход плазмодия из клеток печени с дальнейшим проникновением в кровяные тельца (цикличная стадия второго деления)
5 — зрелая стадия плазмодия (вновь попадает в тело комара)
У одноклеточных беспозвоночных простое строение. Эта самостоятельная жизнеспособная клетка — целый живой организм. Они питаются одноклеточными водорослями, бактериями или другими простейшими. По способам передвижения и особенностям размножения простейших делят на 7 типов. Рассмотрены 3 из них: саркомастигофоры, ресничные и споровики.
Одноклеточных животных — простейших изучает раздел зоологии протозоология.
Открытие одноклеточных
Около 3 тысяч лет назад великий древнегреческий целитель Гиппократ предположил, что инфекционные заболевания вызываются живыми микроорганизмами. Но человеческим глазом их обнаружить было невозможно до конца XVII века. Первым, кто открыл одноклеточные организмы, стал Антонио Левенгук, владелец магазина оптики, имевший большой навык в обработке линз. Почти полтысячелетия назад наука сделала огромный шаг вперёд с изобретением им микроскопа.
Левенгук увлёкся изучением образцов через шарообразную линзу при ярком дневном свете, и в один день 1674 года, рассматривая каплю воды из пруда, он заметил подвижные частицы. Это было первое документальное свидетельство наблюдения микромира, недоступного для обнаружения невооружённым глазом. Несмотря на то что Левенгук никогда официально не публиковал свои выводы в монографиях или книгах, он сообщил об открытиях в многочисленных письмах на голландском языке, адресованных Королевскому обществу в Англии. Переписка сохранилась в архиве Лондона. Некоторые факты об открытии Левенгука:
С открытием живой клетки связывают ещё одно имя — Роберта Гука, автора знаменитого закона, известного изобретателя и эрудита. В 1664 году 29-летний учёный получил заказ от научного сообщества на публикацию труда «Микрография, или Некоторые описания тел, сделанные с помощью наблюдений через лупу, и исследования, с этим связанные». Вооружившись сложным многолинзовым микроскопом, Гук изучил кусочек пробки и определил, что её ткань построена из отдельных элементов, которые он назвал клетками.
Спустя некоторое время после обнаружения крошечных существ оказалось, что накопленный список одноклеточных организмов неожиданно велик, требует глубокого изучения и систематики. Так родилась наука, посвящённая исследованию и описанию одноклеточных. Благодаря дальнейшему прогрессу микробиологии человечеству удалось решить две важные загадки:
Определение и описание
К концу 1830-х годов ботаник Маттиас Шлейден и зоолог Теодор Шванн предложили единую клеточную теорию, В её основе было утверждение, что все живые существа состоят из одной или нескольких единиц жизни — клеток. Согласно теории, новые организмы возникают только из уже существующих путём клеточного деления. Загадка возникновения самой жизни до сих пор не решена, но известно, что первыми существами на планете были одноклеточные, обладающие рядом характерных для всех представителей флоры и фауны признаками. Это:
Несмотря на то что одноклеточные обладают всеми признаками живых существ, их нельзя поставить в один ряд с вирусами. Последние не считаются организмами. Они являются носителями генетического материала и имеют некоторые другие биологические характеристики, но есть целый ряд причин, по которым их не относят к одноклеточным и даже, согласно многим авторитетным оценкам, к формам жизни вообще, поскольку вирусы:
До 1969 г. биологи классифицировали жизнь на царства (от двух до шести). С 1990 г. учёные договорились о трёхдоменной систематизации из бактерий, архей и эукариотов, в которой лишь последние включают в себя как одноклеточные, так и многоклеточные организмы. Большинство специалистов сейчас используют эту таксономию.
Доядерные формы
Прокариоты — самые простые свободноживущие клетки. Они обладают собственным метаболизмом, способностью к росту и размножению, но их драгоценный генетический материал плавает свободно в жидкости и не заключён в ядро с защитной оболочкой. Кроме того, для них характерно размножение бесполым путём удвоения и разделения клеточного материала.
Обладают возможностью использовать широкий спектр органики и неорганики в обмене веществ, в том числе серы, целлюлозы, аммиака и нитритов. Одно из различий между примитивными и ядерными элементарными организмами — это в каких средах обитают одноклеточные. Прокариоты распространены повсеместно и способны существовать в самых экстремальных условиях. Все их клетки имеют такие общие четыре элемента:
Многие из прокариотов заключены в полисахаридную капсулу. Такая оболочка служит дополнительным слоем защиты, помогая сохранять форму и предотвращая обезвоживание. Капсула также позволяет прикрепиться к какой-либо поверхности в окружающей среде.
Некоторые прокариоты наделены жгутиками, используемыми для передвижения. Паразитические формы наделены фимбриями (бахромой) для прикрепления к клетке-хозяину.
Царство бактерий
Бактерии — одни из самых распространённых одноклеточных организмов на Земле. По некоторым оценкам, человеческое тело является домом для 100 триллионов таких существ. Типичные размеры бактерий — несколько тысячных долей миллиметра в поперечнике. Несмотря на то что большая их часть относится к паразитам, многие виды крайне полезны и важны для сельского хозяйства и пищевой промышленности.
Царство бактерий очень разнообразно, классифицируются они множеством признаков. Обобщённо их можно свести в две крупные категории по питанию:
В соответствии с требованиями к газообразной среде бактерий делят на аэробные и анаэробные. Первые могут жить и размножаться только в присутствии кислорода, в отличие от анаэробов, которые в нём не нуждаются.
Прокариоты археи
Археи, как правило, похожи по внешнему виду на бактерий. По этой причине их классифицировали раньше в один таксон. Последние исследования показали, что они эволюционировали отдельно от бактерий и филогенетически похожи больше на эукариот. Некоторые археи комфортно себя чувствуют в самых биологически негостеприимных для обитания средах на Земле, имитирующих жёсткие условия, которые были на планете в первое время её существования.
Глубоководные гидротермальные источники, Мёртвое море, соляные и кислотные озёра — до открытия экстремофильных архей такие среды считались неприемлемыми для любых форм жизни. Эти организмы обнаружены также на коже и в пищеварительном тракте человека. Есть несколько признаков, отделяющих архей от остальных одноклеточных организмов:
Надцарство эукариот
По определению, эукариотические клетки содержат истинное ядро, окружённое оболочкой. Эта структурная особенность не присутствует у бактерий и архей. В дополнение к этому признаку эукариоты характеризуются многочисленными органеллами, такими как аппарат Гольджи, митохондрии, вакуоли для питания и выделения, другими сложными образованиями. Все эти структуры стабилизированы в цитоскелете, участвующем в отправке сигналов из одной части клетки в другую. Мир эукариот очень разнообразен, главная классификация основана на царствах, к которым они принадлежат, и выглядит так:
Эукариоты представляют собой сложные структуры с множеством органелл. Такое внутреннее устройство нуждается в пространстве, поэтому эукариотические одноклеточные на порядок больше в размерах, чем прокариоты. Одна из главных характерных черт в строении — наличие митохондрий (органелл с набором важнейших метаболических функций). Каждая эукариотическая клетка вмещает от одной до нескольких тысяч митохондрий, в зависимости от уровня потребления энергии.
Эволюционная роль
Хотя происхождение жизни до сих пор загадка, но факт состоит в том, что примитивные протоклетки были предшественниками современных организмов. Ранняя Земля существовала на протяжении многих миллионов лет без атмосферного кислорода. К древнейшим существам относят анаэробных бактерий и архей, не нуждающихся в O2. Вместо него эти организмы использовали в своём метаболизме водород, серу и другие вещества. Осуществляемые ими реакции стали ключевыми элементами многих химических циклов на планете, в том числе азотных и углеводных.
Бо́льшая часть энергии, аккумулируемая биосферой, — солнечная. Её преобразование в органические материалы происходит за счёт фотосинтеза.
Первые фотосинтезирующие бактерии появились около 3,5 млрд лет назад, совершив революцию в атмосфере. Производство ими кислорода вызвало появление эукариотических клеток, которые через некоторое время заняли доминирующее положение в биосфере Земли. Дальнейший эволюционный скачок подобных масштабов связан с ещё одной загадкой для учёных — происхождением многоклеточности у микроскопических животных.