5.Charakterystyka Protista; Główne typy należące do Protista i ich charakterystyka. Teorie dotyczące powstania Metazoa; Typy przemiany pokoleń u Metazoa.

Ogólna charakterystyka:

Protisty (Protista) - jedno z pięciu królestw wyróżnianych w ostatnich, hierarchicznych systemach klasyfikacji organizmów (np. w podziałach Whittakera i Margulis oraz Cavaliera-Smitha). Obejmuje wszystkie jądrowce, które pozostały po wyłączeniu organizmów zaliczonych do monofiletycznych kladów zwierząt, roślin i grzybów. Zgodnie z aktualną wiedzą należy tu zbiór taksonów o bardzo różnych powiązaniach filogenetycznych - cała grupa ma charakter parafiletyczny (sztuczny). Nie istnieje żadna zaawansowana ewolucyjnie cecha, która wyróżniałaby protisty od pozostałych eukariotów. Większość protistów to jednokomórkowce, zdarzają się też wielokomórkowce, a nawet organizmy zbliżone do tkankowego poziomu organizacji. Protisty można podzielić na podstawie sposobu odżywiania na samożywne i cudzożywne. Rozmnażają się przez podział komórki, czasem jednak spotyka się też rozród płciowy. Wielokomórkowce rozmnażają się za pomocą zarodników (zoospory). Protisty mają różne "układy lokomocyjne" i poruszają się za pomocą pełzania, ruchów rzęsek i wici, ruchów błonki falującej.Uważa się, że magazynujący glikogen i zaopatrzeni w wić przedstawiciele królestwa Protista byli przodkami zwierząt.Protisty to najstarsze eukarionty. Są dowody na to, że żyły na Ziemi już 600 mln lat temu.

Budowa:

Protisty to organizmy eukariotyczne, w większości jednokomórkowe, o zróżnicowanej budowie morfologicznej, o wielkości od 10 μm do kilku milimetrów. W budowie protista można zazwyczaj wyróżnić przód, tył, stronę grzbietową oraz brzuszną. Nie występują tu typowe tkanki. Można jednak wyróżnić w niektórych przypadkach części liściokształtne, łodygokształtne, a nawet korzeniokształtne.

Genealogia protistów:

Protisty wykształciły pellikulę, czyli błonę komórkową podścieloną tworami błoniastymi wzmacniającymi całą konstrukcję. Jej dodatkową właściwością jest duża elastyczność pozwalającą na poruszanie się ruchem ameboidalnym. Komórki protistów wypełnia cytoplazma, najczęściej podzielona na gęstszą zewnętrzną ektoplazmę oraz rzadszą, ulokowaną centralnie w komórce, endoplazmę. W endoplazmie ulokowana jest większość organelli, wśród których należy wymienić: aparat Golgiego, lizosomy, wakuole. W komórce wykształciło się też jądro, mitochondria oraz plastydy.

Sposoby poruszania się:

Pierwotniaki wykształciły różne organella ruchu, dzięki którym są one zdolne poruszać się w celu odnajdywania pokarmu lub ucieczki przed niekorzystnymi warunkami środowiska. Są to:

Wić (flagellum), rzęska (cilium) - twory identyczne pod względem konstrukcji, różniące się jednak liczbą, wielkością oraz tym, że rzęski połączone są włókienkami pod warstwą błony komórkowej (pellikuli), co pozwala na skoordynowanie ich ruchów.

Nibynóżki (pseudopodia) - wykształcone u niektórych zarodziowców, ich działanie polega na przelewaniu cytoplazmy do różnych rejonów komórki, a co za tym idzie tworzenie uwypukleń czy wypustek komórki; pozwala to na przemieszczanie się ruchem ameboidalnym oraz na "oblewanie" ciała potencjalnej ofiary.

Mogą one również trwale osiadać na dnie morskim lub swobodnie unosić się w wodzie.

Rodzaj organelli ruchu stanowi jedno z głównych kryteriów podziału protistów na typy:

• wiciowce, o stałym kształcie ciała i jednej lub więcej wici,

• pełzaki, o zmiennym kształcie ciała i zdolności do wynicowania nibynóżek,

• słonecznice, o kulistym ciele i cienkich, promieniście rozchodzących się nibynóżkach,

• orzęski, o ciałach pokrytych równoległymi rzędami rzęsek,

• sporowce, całkowicie pozbawione narządów ruchu.

Odżywianie:

Protisty to organizmy heterotroficzne lub autotroficzne. Część protistów może się odżywiać na przemian autotroficznie i heterotroficznie (miksotrofizm). Samożywne protisty przeprowadzają fotosyntezę za pomocą barwników fotosyntetycznych, zaliczamy do nich głównie różne odmiany chlorofilu, fikobiliny (niebieski), karotenowce - karoteny: pomarańczowy karoten i czerwony likopen oraz ksantofile (żółte: fukoksantyna, luteina,flawoksantyna). Materiał zapasowy jest gromadzony pod postacią wielocukrów, (glikogen, skrobia), alkohol mannitol lub tłuszczów. Ponieważ protisty to małe organizmy, o względnie niskim tempie przemian i dużej powierzchni, wydalanie jest przeprowadzane w drodze dyfuzji. Woda i szkodliwe metabolity usuwane są bezpośrednio przez błonę z udziałem wodniczek tętniących wyrzucających te substancje na zewnątrz organizmu.

Wyróżnia się 2 rodzaje odżywiania heterotroficznego:

Endocytoza, którą dzielimy na:fagocytoza,pinocytoza,wchłanianiektóre dzielimy na:

Dyfuzja,dyfuzja wspomagana,transport aktywny.

Oddychanie:

Protisty oddychają całą powierzchnią ciała. Mogą żyć zarówno w środowiskach tlenowych jak i beztlenowych (w niszach bogatych w substancje organiczne). Niektóre mogą zmieniać sposób oddychania z beztlenowego na tlenowy.

Rozmnażanie się protistów:

• wegetatywne (podział mitotyczny)

• fragmentacja plechy

• podział poprzeczny bądź podłużny

• pączkowanie

• rozpad kolonii

• bezpłciowe - haploidalne zarodniki tworzące się w zarodni odpływają od organizmu macierzystego i dają początek nowym tworom

• aplanospory - zarodniki nieruchome

• zoospory - zarodniki ruchome (tzw. pływki)

• płciowe - syngamia, łączenie się gamet i tworzenie nowych zmodyfikowanych genetycznie osobników - następuje przemiana pokoleń:

• mejoza postgamiczna - występuje u organizmów z przewagą życia haploidalnego:.

• mejoza pregamiczna - występuje u organizmów z przewagą życia diploidalnego

• organizmy wielokomórkowe

Rodzaje rozmnażania płciowego:

• Izogamia - gamety niezróżnicowane

• Anizogamia - gamety zróżnicowane morfologicznie (np. wielkością)

• Oogamia - gamety zróżnicowane wielkością i ruchliwością.

Zmysły, wrażliwość:

Protisty zdolne są do odbioru bodźców zewnętrznych oraz reagowania na nie. Odbywa się to na zasadzie elektrycznej, dzięki polaryzacji błony komórkowej. Niektóre protisty wykształciły specyficzne organella do percepcji wrażeń świetlnych - jak np. czerwona plamka oczna (stigma). Inne natomiast reagują na zmiany prądów wody (reakcja taka to reotaksja).

Główne typy należące do Protista:

Protista roślinopodobne:

Protista roślinopodobne uzyskały zdolność do fotosyntezy w wyniku wtórnej endosymbiozy chloroplastów roślinnych, dlatego posiadają w swojej strukturze trzy lub cztery błony śródplazmatyczne. Endosymbioza jest zjawiskiem wchłonięcia (np. drogą fagocytozy) pewnego organizmu i nie strawienia go, lecz wbudowania we własne struktury. W ten sposób przodkowie roślin wykorzystali fotosyntetyzujące właściwości sinic bakteryjnych (endosymbioza pierwotna) i upraszczając ich budowę przekształciły je do własnych potrzeb tworząc strukturę chloroplastu. Potwierdzeniem tej hipotezy jest fakt, żę chloroplasty mają własne DNA czy rybosomy. W przeciwieństwie do protistów, glony roślinne mają dwubłoniastą strukturę chloroplastó. Do omawianych protistów zaliczamy m. in. typ Eugleniny (Euglenophyta) zwany inaczej klejnotkami. Są to organizmy o jednokomórkowej budowie, nie posiadające ściany komórkowej lecz pokryte elastyczną pellikulą, często zaopatrzone w jedną lub dwie wici. Są to organizmy słodkowodne z reguły mające zdolność przeprowadzania fotosyntezy, lecz w trudnych warunkach przechodzące na tryb odżywiania cudzożywny (miksotrofy). Rozmnażają się tylko bezpłciowo. Głównym przedstawicielem jest euglena zielona która posiada tzw. stigmę - czerwoną plamkę oczną umożliwiającą orientację przestrzenną w wodzie poprzez nakierowywanie w kierunku źródła światła. Eugleniny fotosyntetyzujące posiadają chlorofil a, b oraz karotenoidy, a ich substancją zapasową jest wielocukier paramylon.

Eugleniny są często wskaźnikami zanieczyszczenia zbiorników wodnych. Im jest ich więcej w jeziorze tym jest ono prawdopodobnie bardziej zanieczyszczone.

Tobołki (Pyrrophyta) wśród których najliczniejszą grupę stanowią bruzdnice (Dinoflagellata) są to jednokomórkowe wiciowce, rzadko tworzące kolonie. Niektóre posiadają celulozowy pancerzyk impregnowany krzemionką (SiO2). Bruzdnice mają różne kształty ale ich cechą wspólną są dwie prostopadłe względem siebie bruzdy posiadające wici, które umożliwiają im ruch wirowy.

Większość tobołków to autotrofy posiadające chlorofil a, b i β-karoten, choć są znane także gatunki cudzożywne. Substancją zapasową są zwykle tłuszcze i wielocukry. Rozmnażanie bruzdnic zazwyczaj jest bezpłciowe (przez podział podłużny bądź ukośny).

Powszechne jest zjawisko tzw. "czerwonych przypływów", które polega na silnym namnażaniu się tych organizmów i tworzeniu pomarańczowo-czerwono-brązowych zakwitów zarówno w zbiornukach słodko- jak i słonowodnych. Często towarzyszy temu wytwarzanie toksyn będących trucizną dla niektórych gatunków ryb i człowieka (powodują one tzw. paralityczne zatrucie - niewydoloność układu oddechowego, po zjedzeniu zawierających je ostryg czy omułków).

Wśród protistów roślinopodobnych najliczniejszy typ stanowią Chryzofity (Chryzophyta) do których zalicza się między innymi złotowiciowce - słodkowodne jednokomórkowce z duża ilością maskujących chlorofil ksantofili - nadających im złocisto-brązową barwę, okrzemki oraz brunatnice.

Okrzemki (Bacillariophyceae) występują zarówno w zbiornikach słodkich jak i słonych. Ich ściany komórkowe tworzą podwójną skorupkę, która jest wysycona krzemionką, a ich ciało jest zbudowane z dwóch części (denka i wieczka) przypominających pudełeczko. Podczas procesu rozmnażania okrzemki dzielą swoje komórki na dwie części, a następnie dobudowuję tę drugą - zawsze mniejszą część skorupki (czyli denko). Kiedy niektóre okrzemki w skutek ciągłego zmniejszania w tym procesie swojej wielkości stają się zbyt małe, rozpoczyna się proces płciowy prowadzący do powstania bezskorupkowej zygoty, która dopiero po osiągnięciu pierwotnie dużych rozmiarów dobudowuje swój krzemionkowy pancerzyk.

Ziemia okrzemkowa są to pozostałości (osady) po obumarłych skorupkach okrzemek, wykorzystywane przez człowieka m.in. jako materiał filtracyjny lub izolacyjny.

Brunatnice (Phaeophyceae) to największe organizmy w królestwie Protista, o skomplikowanej, choć jeszcze nie do końca wyspecjalizowanej budowie ciała, która często przybiera postać plechy. Niby-korzeń, niby-łodyga i niby-liście nie są tożsame z roślinnymi organami, ale mogą pełnić podobne funkcje.

Substancją odkładaną przez brunatnice w formie zapasu jest z reguły laminaryna - wielocukier. Są to przeważnie organizmy samożywne posiadające chlorofil a, c i charakterystyczną dla chryzofitów żółtobrunatną fukoksantynę.

W procesie rozmnażania się brunatnic dominuje forma diploidalnego sporofitu (2n), który wytwarza haploidalne zoospory dwóch typów - żeńskie i męskie. Po ich zapłodnieniu powstaje zygota (2n), która po podziale mitotycznym dojrzewa powracając do formy sporofitu.

W ścianie komórkowej brunatnic istnieje ważny polisacharyd - algina, wykorzystywany przez człowieka w produkcji lodów czy kosmetyków. Ludność azjatycka wykorzystuje te organizmy także jako źródło pożywienia bogate w jod. Poza tym są to glony ważne dla środowiska z punktu widzenia ekosystemów które tworzą w wodzie, dając warunki bytowe (siedliska) licznym gatunkom bezkręgowców ryb i ssaków.

Protista grzybopodobne:

eszcze do niedawna te typy protista były zaliczane do królestwa Mycota ze względu na ich nitkowatą budowę ciała (strzępki) i z reguły saprofityczny sposób odżywiania się oraz możliwość owocowania. Jednak w odróżnieniu od grzybów mają one głównie celulozową ścianę komórkową (a nie chitynową) oraz uwicione komórki, dlatego podobieństwo między grzybami a protistami grzybopodobnymi wynika bardziej z przybliżonego trybu życia jaki prowadzą niż z ich pokrewieństwa genetycznego.

Śluzowce (Myxomycota) są wielojądrowymi pełzakami poruszającymi się ruchem ameboidalnym po powierzchni martwych drzew i ściółki. W ten sposób pochłaniają martwą materię oraz różne inne drobnoustroje.

Cykl płciowy śluzowców zaczyna się od wytworzenia przez plazmodium owocowań, które po podziale mejotycznym rozsiewają haploidalne zarodniki przybierające postać dwuwiciowych pływek (środowisko wilgotne) bądź pełzających myksoameb (środowisko bardziej suche). Są to gamety które po połączeniu się dają diploidalną zygotę. Zygota dzieli mitotycznie jądro (bez cytoplazmy) tworząc ponownie komórczakowatą śluźnię.

Tzw. komórkowe śluzowce to organizmy z typu Akrazjowców (Acrasiomycota). Prowadzą ameboidalny tryb życia. Każda komórka zawiera jedno haploidalne jądro. Jednak w trudnychwarunkach komórki akrazjowców łączą się tworząc tzw. śluźnię rzekomą (pseudoplazmodium), która służy procesowi rozmnażania bezpłciowego (rzadziej zachodzi cykl płciowy).

Wspólną cechą grzybów i lęgniowców (Oomycota) jest wytwarzanie wegetatywnej grzybni, która przerasta podłoże na którym żyje, rozkłada je i w ten sposób pobiera potrzebne dla siebie składniki odżywcze.

Plecha lęgniowców to wielojądrowa komórka posiadająca chitynową lub/i celulozową ścianę. Zalicza się je do królestwa Protista za względu na wytwarzanie uwicionych pływek podczas bezpłciowego procesu rozmnażania (taka forma nigdy nie występuje u grzybów). W trudnych warunkach mogą przechodzić także cykl płciowy z wytworzeniem grubościennej diploidalnej oospory.

Spora część lęgniowców to pasożyty roślinne i zwierzęce jak np. fitoftora (Phytophtora) powodująca gnicie ziemniaków.

Protista zwierzęce:

Dawniej należące do zwierząt (typ Pierwotniaki - Protozoa). Z reguły są cudzożywne (pochłaniają pokarm drogą fagocytozy) - nie mają strzępek (jak protisty grzybopodobne), chloroplastów (jak większość glonów) ani ściany komórkowej (cecha komórek typowo zwierzęcych). Są organizmami jednokomórkowymi zamieszkującymi środowiska wodne lub wilgotne, często pasożytujące i wywołujące wiele chorób roślinnych i zwierzęcych.

Jedno z najpopularniejszych schorzeń kobiecych wywołane jest przez rzęsistka pochwowego (Trichomonas hominis) należącego do typu bezmitochondrialnych wiciowców (Parabasalia).

Inne groźne wiciowce posiadające rozgałęzione mitochondrium (typ Kinetoplastydy) są pasożytami wywołującymi m. in. śpiączkę afrykańską (świdrowiec gambijski - Trypanosoma brucei gambiense), która jest przenoszona przez muchy tse-tse i powoduje nieodwracalne zmiany w układzie nerwowym.

Wiciowce kołnierzykowe (Choanoflagellata) mają charakterystyczne wypustki cytoplazmatyczne otaczające wić tworząc w ten sposób aparat do filtracji pokarmu. Rozmnażają się bezpłciowo poprzez podział podłużny oraz posiadają typowo zwierzęcą cechę jaką są płaskie grzebienie mitochondrialne.

Do "sztucznego typu" Zarodziowe (Sarcodina) należą m. in. ameby (Amoebina), inaczej zwane korzenionóżkami (Rhizopoda), otwornice (Foraminifera) oraz promienice (Radiolaria)

Pełzaki (ameby) poruszają się za pomocą pseudopodiów - nibynóżek. Nie mają one określonego kształtu ciała, ponieważ elastyczna błona komórkowa umożliwia przemieszczanie się cytoplazmy i tworzenie wypustek służących do poruszania się i chwytania pożywienia. Trawienie wchłoniętego pokarmu odbywa się w wodniczkach pokarmowych, a wydalanie za pomocą wodniczki tętniącej.

Ich środowiskiem życia są słodkie i słone wody, a także gleba lub płyny ustrojowe zwierząt. Pasożytnicza Entamoeba histolytica powoduje czerwonkę amebową, objawiającą się silnymi biegunkami u ludzi.

Bardzo ważnym składnikiem planktonu morskiego są otwornice, które posiadają wapienne pancerzyki z licznymi nibynóżkami promieniście odchodzącymi od komórki i tworzącymi sieć służacą do pochwycenia pokarmu i wytworzenia wodniczek pokarmowych.

Muł powstały z pancerzyków obumarłych otwornic osiada na dnie oceanów przekształcając się w pokłady wapiennej kredy.

Natomiast radiolarie mają szkielety krzemionkowe z długimi cienkimi wypustkami cytoplazmatycznymi. Ich pancerze podobnie jak u otwornic tworzą muł, który pod wpływem wysokiego ciśnienia jest przekształcany w skałę osadową.

Najpopularniejszym przedstawicielem typu Orzęski (Ciliata) jest jednokomórkowy, wysoce uorganizowany pantofelek (Paramecium). Żyje on w wodach słodkich i żywi się głównie bakteriami. Porusza się za pomocą bardzo dobrze skoordynowanej sieci rzęsek umożliwiającej ruch do przodu, do tyłu oraz obrót.

Orzęski mają "otwór gębowy" - cytostom oraz "odbyt" - cytopyge, którym wydalają niestrawione resztki pokarmu. Ich wyjątkowość polega także na posiadaniu dwóch odmiennych jąder: mikronukleusa (nieczynne, tworzące archiwum DNA) i makronukleusa (czynne, kieruje metabolizmem komórki).

Poza poprzecznym podziałem komórki u orzęsków występuje także proces płciowy - koniugacja, mający na celu wymianę genetyczną między poszczególnymi osobnikami.

Zarodziec malarii (Plasmodium) - jest to chorobotwórczy protista należący do typu Apikompleksy (synonim Sporozoa). Silnie pasożytniczy tryb życia zredukował jego budowę, dlatego są to formy pozbawione wodniczek tętniących i typowych organelli ruchu.

W cyklu życiowym posiadają tylko diploidalną zygotę, a przez pozostałą część rozwoju pozostają haploidalne. Mają dwóch żywicieli - zmiennocieplnego komara lub muchę oraz stałocieplnego kręgowca, którym może być człowiek. Zarodziec malarii powoduje rozpad czerwonych krwinek.

Innym sporowcem - groźnym szczególnie dla nieuodpornionych na niego kobiet w ciąży jest Toxoplasma gondii, której żywicielem bezpośrednim są przedstawiciele kotowatych. Zakażenie płodu tymi protistami może doprowadzić do porażenia mózgowego lub nawet poronienia.

Powstanie metazoa

POWSTANIE ORGANIZMÓW WIELOKOMÓRKOWYCH (METAZOA)

Szacuje się, że pierwsze organizmy wielokomórkowe powstały w erze późnego prekambru. Komórki, które weszły w skład organizmu wielokomórkowego zmieniały się zgodnie z tendencją dążenia do zwiększonej specjalizacji poszczególnych komórek kosztem ich samodzielności. Dzięki połączeniu się komórek w większe organizmy możliwa stała się duża różnorodność powstających organizmów a to pomogło zwierzętom zasiedlić bardzo różne środowiska.

Wielokomórkowce, zwierzęta wielokomórkowe (Metazoa) - eukariotyczne, wielokomórkowe, heterotroficzne organizmy, przechodzące w swym rozwoju zarodkowym przynajmniej przez stadium blastuli. Grupa zróżnicowana pod względem bogactwa gatunkowego i planów budowy, obejmująca organizmy określane powszechnie jako zwierzęta (Animalia) — jedno z pięciu królestw świata istot żywych. Do wielokomórkowców zalicza się większość — ponad 1 mln znanych, współcześnie żyjących gatunków zgrupowanych w ponad 30 typach.

Wielokomórkowce, do których zalicza się 2 podkrólestwa:

Parazoa - przedtkankowce obejmujące gąbki

Eumetazoa - wielokomórkowce właściwe, czyli tkankowce są uważane za takson monofiletyczny.

Do grupy cech swoistych dla królestwa wielokomórkowców zalicza się obecność typowo zwierzęcego białka - kolagenu, charakterystyczną budowę plemników (tzw. typu zwierzęcego) oraz obecność charakterystycznych połączeń międzykomórkowy.

Teorie dotyczące powstania Metazoa;

Powstanie wielokomórkowców:

zygotablastomer I rz.--> blastomer II rz.--> morula(kolonia) blastula gastrula.

Wielokomórkowce powstały w późnym prekambrze.

Powstanie wielokomórkowców polegało na:

1. zwiększenie specjalizacji komórek;

2. ograniczenia samodzielności komórek;

Taki proces stwarzał zapotrzebowanie większego pokarmu jednakże ten proces okazał się bardzo twórczy ponieważ mogły takie zwierzęta zdominować wszystkie środowiska.

Pierwszym i zasadniczym elementem ewolucji jest warstwowość komórek w zarodkach, takie komórki mogą się specjalizować dalej co prowadzi do powstania zwierząt taknkowych.

Rozwój osobniczy - ontogeneza.

Po zapłodnieniu i powstaniu zygoty, powstaje nam stadium jednokomórkowca diploidalnego (można rzec wręcz uproszczonego pierwotniaka), podziały zygoty prowadzą do powstania blastomerów (pierwotnych embrionalnych komórek potomnych), wyróżniamy blastomery I rz., blastomery II rz. itd.

Jeżeli blastomery utworzą grudkę niezróżnicowanych komórek to utworzy się morula.

Dalszym stadium jest powstanie pęcherzykopodobnej blastuli (ze ścianą blastodermą, i pierwotną jamą ciała blastocelem - u osbników dorosłych zwana protocelem. To już jest stadium organizmów wielokomórkowych - Metazoa.

Ten pęcherzyk embrionalny przekształca się w formę dwuwarstwową - gastrulę. Komórki u niej słabo zróżnicowane, w środku gastruli widoczna jama - gastrocel. Z nabłonków tworzących danego dwuwarstowca (Diploblastica). Powstanie tkanka np. nerwowa to mamy do czynienia z tkankowcami.

Dalsze podziały mitotyczne prowadzą do powstania warstwy środkowej komórek zarodkowych - mezodermy. Taki organizm zalicza się do trójwarstwowców (Triploblastica).

Podział jest prowadzony w następujący sposób, jeżeli pragęba przekształci się u dorosłego osobnika w otwór gębowy ostateczny to mamy do czynienia z pierwoustymi (Protostomia), specyficzną cechą pierwoustych jest sposób zakładania się mezodermy, powstaje ona z blastomeru 4d tzn. z jednej komórki której rozwuj możemy śledzić od wczesnego rozwoju zarodkowego danego organizmu.

1

---