Стрекательные клетки гидры имеют. Пресноводная обыкновенная гидра (Hydra vulgaris). Рост и способность к регенерации

Представители Типа Кишечнополостные - это многоклеточные животные, имеющие лучевую (радиальную) симметрию .

Их тело состоит из двух слоев клеток - наружного (эктодермы ) и внутреннего (энтодермы ), между которыми расположена мезоглея .

В основном, кишечнополостные - хищники. Они имеют кишечную полость , где переваривается пища. Полость сообщается с окружающей средой через рот . Других отверстий нет (непереваренные остатки выбрасываются наружу через рот).

Схема строения кишечнополостных (на примере гидры пресноводной)

Функции клеток

1. Эпителиально-мускульные (кожно-мускульные) клетки выполнят покровную функцию, а также имеют мышечные отростки, которые обеспечивают движение кишечнополостного.

2. Стрекательные клетки имеют капсулу, заполненную ядом, который парализует жертву (нейропаралитического действия). В капсулу погружена стрекательная нить . На поверхности клетки расположен чувствительный волосок . При прикосновении к этому волоску стрекательная нить выбрасывается наружу и входит в тело жертвы.

Схема строения стрекательной клетки

3. Нервные клетки имеют длинные отростки, которые вместе образуют нервную сеть . Такая нервная система называется диффузной .

Нервная система и восприятие гидрой раздражения

4. Половые клетки обеспечивают половое размножение кишечнополостных.

5. Железистые клетки продуцируют ферменты, которые переваривают пищу в кишечной полости (это внутриполостное пищеварение ).

6. Пищеварительно-мускульные клетки имеют жгутики и ложноножки. Жгутики перемещают воду с частичками пищи, а образующиеся ложноножки захватывают её. Дальнейшее пищеварение происходит в пищеварительных вакуолях (это внутриклеточное пищеварение ).

7. Неспециализированные (промежуточные) клетки способны превращаться в любой тип клеток, и обеспечивают регенерацию (восстановление утраченных частей) кишечнополостных.

Книдоциль - чувствительный волосок стрекательной клетки кишечнополостных.

Ферменты - биологически активные вещества, которые ускоряют процессы, проходящие в клетке. Пищеварительные ферменты ускоряют процессы пищеварения.

Размножение

Размножение кишечнополостных происходит половым и бесполым путями .

Бесполое размножение происходит почкованием .

В случае полового размножения из оплодотворённой яйцеклетки развивается личиночная стадия. Прикрепившись ко дну, личинка превращается в полип. Полипы либо образовывают колонии, либо отпочковывают свободноживущих медуз. Здесь мы можем говорить о чередовании поколений: прикрепленного полипа и свободноживущей медузы.

Значение кишечнополостных

Представители Кишечнополостных - коралловые полипы образуют рифы, а иногда и целые острова - атоллы - которые представляют особые экосистемы.

Гидра - типичный представитель класса Гидрозои. Имеет цилиндрическую форму тела, достигая в длину до 1-2 см. На одном полюсе имеется рот, окруженный щупальцами, численность которых у различных видов бывает от 6 до 12. На противоположном полюсе у гидр расположена подошва, служащая для прикрепления животного к субстрату.

Органы чувств

В эктодерме у гидр имеются стрекательные, или крапивные клетки, служащие для защиты или нападения. Во внутренней части клетки находится капсула со спирально закрученной нитью.

Снаружи этой клетки располагается чувствительный волосок. Если какое-либо мелкое животное коснется волоска, то стрекательная нить стремительно выстреливается наружу и вонзается в жертву, которая погибает от попавшего по нити яда. Обычно одновременно выбрасывается много стрекательных клеток. Рыбы и другие животные не поедают гидр.

Щупальца служат не только для осязания, но и для захвата пищи - различных мелких водных животных.

В эктодерме и энтодерме у гидр есть эпителиально-мускульные клетки. Благодаря сокращению мускульных волоконец этих клеток гидра передвигается, «ступая» поочередно то щупальцами, то подошвой.

Нервная система

Нервные клетки, образующие сеть по всему телу, расположены в мезоглее, а отростки клеток отходят наружу и внутрь тела гидры. Такой тип строения нервной системы называется диффузным. Особенно много нервных клеток располагается у гидры вокруг рта, на щупальцах и подошве. Таким образом, у кишечнополостных уже появляется простейшая координация функций.

Гидрозои обладают раздражимостью. При раздражении нервных клеток различными раздражителями (механическими, химическими и др.) воспринятое раздражение распространяется по всем клеткам. Благодаря сокращению мускульных волоконец тело гидры может сжиматься в комочек.

Таким образом, впервые в органическом мире у кишечнополостных появляются рефлексы. У животных этого типа рефлексы еще однообразны. У более организованных животных они в процессе эволюции усложняются.

Пищеварительная система

Все гидры хищники. Захватив, парализовав и убив добычу при помощи стрекательных клеток, гидра своими щупальцами подтягивает ее к ротовому отверстию, которое способно очень сильно растягиваться. Далее пища попадает в гастральную полость, выстеленную железистыми и эпителиально-мускульными клетками энтодермы.

Пищеварительный сок вырабатывают железистые клетки. В нем имеются протеолитические ферменты, которые способствуют усвоению белков. Пища в гастральной полости переваривается пищеварительными соками и распадается на мелкие частицы. В клетках энтодермы имеется по 2-5 жгутиков, перемешивающих пищу в гастральной полости.

Псевдоподии эпителиально-мускульных клеток захватывают частицы пищи и в дальнейшем происходит внутриклеточное пищеварение. Непереваренные остатки пищи удаляются через рот. Таким образом, у гидроидных впервые появляется полостное, или внеклеточное, пищеварение, идущее параллельно с более примитивным внутриклеточным пищеварением.

Регенерация органов

В эктодерме у гидры имеются промежуточные клетки, из которых при повреждении тела образуются нервные, эпителиально-мускульные и другие клетки. Это способствует быстрому зарастанию раненого места и регенерации.

Если у гидры отрезать щупальце, то оно восстановится. Более того, если гидру разрезать на несколько частей (даже до 200), каждая из них восстановит целый организм. На примере гидры и других животных ученые изучают явление регенерации. Выявленные закономерности необходимы для разработки методов лечения ран у человека и многих видов позвоночных.

Способы размножения гидр

Все гидрозои размножаются двумя путями - бесполым и половым. Бесполое размножение заключается в следующем. В летний период, примерно на середине, из тела гидры выпячиваются эктодерма и энтодерма. Образуется бугор, или почка. За счет размножения клеток размер почки увеличивается.

Гастральная полость дочерней гидры сообщается с полостью материнской особи. На свободном конце почки образуется новый рот и щупальца. У основания почка перешнуровывается, молодая гидра отделяется от материнской и начинает вести самостоятельное существование.

Половое размножение у гидрозоев в естественных условиях наблюдается осенью. Одни виды гидр раздельнополые, а другие гермафродитные. У пресноводной гидры из промежуточных клеток эктодермы образуются женские и мужские половые железы, или гонады, то есть, эти животные являются гермафродитами. Семенники развиваются ближе к ротовой части гидры, а яичники - ближе к подошве. Если в семенниках образуется много подвижных сперматозоонов, то в яичниках созревает лишь одно яйцо.

Гермафродитные особи

У всех гермафродитных форм гидрозоев сперматозооны созревают раньше, чем яйца. Поэтому оплодотворение происходит перекрестно, а следовательно, самооплодотворение наступить не может. Оплодотворение яиц происходит в материнской особи еще в осеннее время. После оплодотворения гидры, как правило, погибают, а яйца в покоящемся состоянии остаются до весны, когда из них развиваются новые молодые гидры.

Почкование

Морские гидроидные полипы могут быть, как гидры, одиночными, но чаще они живут колониями, появившимися благодаря почкованию большого числа полипов. Колонии полипов часто состоят из огромного числа особей.

У морских гидроидных полипов, кроме бесполых особей, при размножении с помощью почкования образуются половые особи, или медузы.

Отряд: Anthoathecata (=Hydrida) = Гидры

Род: Hydra = Гидры

Гидры распространены очень широко и обитают только в стоячих водоёмах или реках с медленным течением. По природе гидры представляют собой одиночнго малоподвижного полипа, с длиной тела от 1 до20 мм. Обычно гидры прикрепляются к субстрату: водным растениям, грунту или другим предметам, находящимся в воде.

Гидра имеет тело цилиндрической формы и обладает радиальной (одноосно-гетеропольной) симметрией. На его переднем конце, на особом конусе расположен рот, который окружённый венчиком, состоящим из 5-12 щупалец. Тело некоторых видов гидр разделено на собственно туловище и стебелёк. При этом на противоположном от рта заднем конце тела (или стебелька) расположена подошва, орган передвижения и прикрепления гидры.

По строению тело гидры представляет собой мешок со стенкой из двух слоёв: слоя клеток эктодермы и слоя клеток энтодермы, между которыми располагается мезоглея - тонкий слой межклеточного вещества. Полость тела гидры или гастральная полость, образует выпячивания или выросты, которые заходят внутрь щупалец. В гастральную полость гидры ведет одно основное ротовое отверстие, а на их подошве гидры имеется также дополнительное отверстие в виде узкой аборальной поры. Именно через неё может выделяться жидкость из кишечной полости. Отсюда же также выделяется пузырёк газа, при этом гидра вместе с ним открепляется от субстрата и всплывает к поверхности, удерживаясь вниз головным (передним) концом в толще воды. Именно таким способом она может расселяться по водоёму, преодолевая с течением значительное расстояние. Интересно функционирование и ротового отверстия, которое у не питающейся гидры фактически отсутствует, так как клетки эктодермы ротового конуса плотно смыкаются, образуя плотные контакты, мало отличающиеся от таковых и на других участках тела. Поэтому гидре при питании каждый раз необходимо как бы прорывать и открывать рот заново.

Основную массу тела гидры образуют эпителиально-мускульные клетки эктодермы и энтодермы, которых у гидры насчитывается около 20 000 . Эпителиально-мускульные клетки эктодермы и энтодермы представляют собой две независимые клеточные линии. Клетки эктодермы имеют цилиндрическую форму, формируя однослойный покровный эпителий. К мезоглее прилегают сократимые отростки данных клеток, они то и образуют продольную мускулатуру гидры. Эпителиально-мускульные клетки энтодермы несут по 2-5 жгутиков и направлены эпителиальными частями в полость кишки. С одной стороны эти клетки благодаря деятельности жгутиков перемешивают пищу, а с другой стороны, эти клетки могут образовывать ложноножки, при помощью которых они захватывают частицы пищи внутрь клетки, где формируются пищеварительные вакуоли.

Эпителиально-мускульные клетки эктодермы и энтодермы в верхней трети туловища гидры способны делиться митотически. Вновь образуемые клетки постепенно смещаются: одни в сторону гипостома и щупалец, другие в сторону подошвы. При этом по мере их переперемещения от места размножения происходит дифференцировка клеток. Так, те клетки эктодермы, что оказались на щупальцах преобразуются в клетки стрекательных батарей, а на подошве они становятся железистыми клетками, выделяющими слизь, так необходимую для прикрепления гидры к субстрату.

Расположенные в полости тела гидры железистые клетки энтодермы, которых насчитывается около 5000, выделяют пищеварительные ферменты, которые расщепляют пищу находящуюся в полости кишки. А образуются железистые клетки из промежуточных или интерстициальных клеток (i-клеток). Они расположены между эпителиально-мускульными клетками и имеют вид мелких, округлых клеток, которых у гидры насчитывается около 15 000. Эти недифференцированные клетки могут превращаться в любые типы клеток тела гидры, кроме эпителиально-мускульных. Они обладают всеми свойствами стволовых клеток и потенциально способны дать как половые, так и соматические клетки. Хотя сами стволовые промежуточные клетки не мигрируют, а вот их дифференцирующиеся клетки-потомки способны к довольно быстрым миграциям.

Тело гидры имеет вид продолговатого мешочка, стенки которого состоят из двух слоёв клеток — эктодермы и энтодермы .

Между ними лежит тонкая студенистая неклеточная прослойка — мезоглея , служащая опорой.

Эктодерма формирует покров тела животного и состоит из нескольких видов клеток: эпителиально-мускульные , промежуточные и стрекательные .

Самые многочисленные из них — эпителиально-мускульные.

Эктодерма

эпителиально-мускульная клетка

За счёт мускульных волоконец , лежащих в основании каждой клетки, тело гидры может сокращаться, удлиняться и изгибаться.

Между эпителиально-мускульными клетками находятся группы мелких, округлых, с большими ядрами и небольшим количеством цитоплазмы клеток, называемых промежуточными .

При повреждении тела гидры, они начинают усиленно расти и делиться. Они могут превращаться в остальные типы клеток тела гидры, кроме эпителиально-мускульных.

В эктодерме находятся стрекательные клетки , служащие для нападения и защиты. В основном они расположены на щупальцах гидры. Каждая стрекательная клетка содержит овальную капсулу, в которой свёрнута стрекательная нить.

Строение стрекательной клетки со свернутой стрекательной нитью

Если добыча или враг прикоснётся к чувствительному волоску, который расположен снаружи стрекательной клетки, в ответ на раздражение стрекательная нить выбрасывается и вонзается в тело жертвы.

Строение стрекательной клетки с выброшенной стрекательной нитью

По каналу нити в организм жертвы попадает вещество, способное парализовать жертву.

Существует несколько типов стрекательных клеток. Нити одних пробивают кожные покровы животных и вводят в их тело яд. Нити других обвиваются вокруг добычи. Нити третьих — очень клейкие и прилипают к жертве. Обычно гидра «стреляет» несколькими стрекательными клетками. После выстрела стрекательная клетка погибает. Новые стрекательные клетки формируются из промежуточных .

Строение внутреннего слоя клеток

Энтодерма выстилает изнутри всю кишечную полость. В её состав входят пищеварительно-мускульные и железистые клетки.

Энтодерма

Пищеварительная система

Пищеварительно-мускульных клеток больше других. Мускульные волоконца их способны к сокращению. Когда они укорачиваются, тело гидры становится более тонким. Сложные движения (передвижение «кувырканием»), происходит за счёт сокращений мускульных волоконцев клеток эктодермы и энтодермы.

Каждая из пищеварительно-мускульных клеток энтодермы имеет 1-3 жгутика. Колеблющиеся жгутики создают ток воды, которым пищевые частички подгоняются к клеткам. Пищеварительно-мускульные клетки энтодермы способны образовывать ложноножки , захватывать и переваривать в пищеварительных вакуолях мелкие пищевые частицы.

Строение пищеварительно-мускульной клетки

Имеющие в энтодерме железистые клетки выделяют внутрь кишечной полости пищеварительный сок, который разжижает и частично переваривает пищу.

Строение желистой клетки

Добыча захватывается щупальцами с помощью стрекательных клеток, яд которых быстро парализует мелких жертв. Координированными движениями щупалец добыча подносится ко рту, а затем с помощью сокращений тела гидра «надевается» на жертву. Пищеварение начинается в кишечной полости (полостное пищеварение ), заканчивается внутри пищеварительных вакуолей эпителиально-мускульных клеток энтодермы (внутриклеточное пищеварение ). Питательные вещества распределяются по всему телу гидры.

Когда в пищеварительной полости оказываются остатки жертвы, которые невозможно переварить, и отходы клеточного обмена, она сжимается и опорожняется.

Дыхание

Гидра дышит растворённым в воде кислородом. Органов дыхания у неё нет, и она поглощает кислород всей поверхностью тела.

Кровеносная система

Отсутствует.

Выделение

Выделение углекислого газа и других ненужных веществ, образующихся в процессе жизнедеятельности, осуществляется из клеток наружного слоя непосредственно в воду, а из клеток внутреннего слоя — в кишечную полость, затем наружу.

Нервная система

Под кожно-мускульными клетками располагаются клетки звездчатой формы. Это нервные клетки (1). Они соединяются между собой и образуют нервную сеть (2).

Нервная система и раздражимость гидры

Если дотронутся до гидры (2), то в нервных клетках возникает возбуждение (электрические импульсы), которое мгновенно распространяется по всей нервной сети (3) и вызывает сокращение кожно-мускульных клеток и всё тело гидры укорачивается (4). Ответная реакция организма гидры на такое раздражение — безусловный рефлекс .

Половые клетки

С приближением холодов осенью в эктодерме гидры из промежуточных клеток образуются половые клетки.

Различают два вида половых клеток: яйцевые, или женские половые клетки, и сперматозоиды, или мужские половые клетки.

Яйца находятся ближе к основанию гидры, сперматозоиды развиваются в бугорках, расположенных ближе к ротовому отверстию.

Яйцевая клетка гидры похожа на амёбу. Она снабжена ложноножками и быстро растет, поглощая соседние промежуточные клетки.

Строение яйцевой клетки гидры

Строение сперматозоида гидры

Сперматозоиды по внешнему виду напоминают жгутиковых простейших. Они покидают тело гидры и плавают с помощью длинного жгутика.

Оплодотворение. Размножение

Сперматозоид подплывает к гидре с яйцевой клеткой и проникает внутрь нее, причем ядра обеих половых клеток сливаются. После этого ложноножки втягиваются, клетка округляется, на ее поверхности выделяется толстая оболочка — образуется яйцо. Когда гидра погибает и разрушается, яйцо остается живым и падает на дно. С наступлением тёплой погоды живая клетка, находящаяся внутри защитной оболочки, начинает делиться, образующиеся клеточки располагаются в два слоя. Из них развивается маленькая гидра, которая выходит наружу через разрыв оболочки яйца. Таким образом, многоклеточное животное гидра в начале своей жизни состоит всего из одной клетки — яйца. Это говорит о том, что предки гидры были одноклеточными животными.

Бесполое размножение гидры

При благоприятных условиях гидра размножается бесполым путём. На теле животного (обычно в нижней трети туловища) образуется почка, она растет, затем формируются щупальца и прорывается рот. Молодая гидра отпочковывается от материнского организма (при этом материнский и дочерний полипы прикрепляются щупальцами к субстрату и тянут в разные стороны) и ведет самостоятельный образ жизни. Осенью гидра переходит к половому размножению. На теле, в эктодерме закладываются гонады - половые железы, а в них из промежуточных клеток развиваются половые клетки. При образовании гонад гидр формируется медузоидный узелок. Это позволяет предполагать, что гонады гидры - сильно упрощенные споросаки, последний этап в ряду преобразования утраченного медузоидного поколения в орган. Большинство видов гидр раздельнополы, реже встречается гермафродитизм. Яйцеклетки гидр быстро растут, фагоцитируя окружающие клетки. Зрелые яйцеклетки достигают диаметра 0,5-1 мм. Оплодотворение происходит в теле гидры: через специальное отверстие в гонаде сперматозоид проникает к яйцеклетке и сливается с ней. Зигота претерпевает полное равномерное дробление, в результате которого образуется целобластула. Затем в результате смешанной деламинации (сочетание иммиграции и деламинации) осуществляется гаструляция. Вокруг зародыша формируется плотная защитная оболочка (эмбриотека) с выростами-шипиками. На стадии гаструлы зародыши впадают в анабиоз. Взрослые гидры погибают, а зародыши опускаются на дно и зимуют. Весной продолжается развитие, в паренхиме энтодермы путем расхождения клеток образуется кишечная полость, затем формируются зачатки щупалец, и из-под оболочки выходит молодая гидра. Таким образом, в отличие от большинства морских гидроидных, у гидры отсутствуют свободноплавающие личинки, развитие у неё прямое.

Регенерация

Гидра обладает очень высокой способностью к регенерации. При разрезании поперек на несколько частей каждая часть восстанавливает «голову» и «ногу», сохраняя исходную полярность - рот и щупальца развиваются на той стороне, которая была ближе к оральному концу тела, а стебелек и подошва - на аборальной стороне фрагмента. Целый организм может восстанавливаться из отдельных небольших кусочков тела (менее 1/100 объёма), из кусочков щупалец, а также из взвеси клеток. При этом сам процесс регенерации не сопровождается усилением клеточных делений и представляет собой типичный пример морфаллаксиса.

Передвижение

В спокойном состоянии щупальца вытягиваются на несколько сантиметров. Животное медленно водит ими из стороны в сторону, подстерегая добычу. При необходимости гидра может медленно передвигаться.

«Шагающий» способ передвижения

«Шагающий» способ передвижения гидры

Изогнув своё тело (1) и прикрепившись щупальцами к поверхности предмета (субстрата), гидра подтягивает к переднему концу тела подошву (2). Затем шагающее движение гидры повторяется (3,4).

«Кувыркающий» способ передвижения

«Кувыркающий» способ передвижения гидры

В другом случае она словно через голову кувыркается, поочерёдно прикрепляясь к предметам то щупальцами, то подошвой (1-5).

Микроскопическое строение. Оба клеточных слоя гидры состоят преимущественно из так называемых эпителиально-мускульных клеток. В каждой из таких клеток имеется собственно-эпителиальная часть и сократимый отросток. Эпителиальная часть клетки обращена или кнаружи (в эктодерме) или к гастральной полости (в энтодерме).

Сократительные отростки отходят от основания клетки» прилежащего к опорной пластинке — мезоглее. Внутри сократительного отростка находятся мускульные волокна. Сократительные отростки клеток эктодермы расположены параллельно оси тела и осям щупалец, т. е. вдоль тела гидры, их сокращение и вызывает укорочение тела и щупалец. Сократительные отростки клеток энтодермы располагаются поперек тела в кольцевом направлении, их сокращение вызывает сужение тела гидры. На свободной поверхности клеток энтодермы находятся жгутики, чаще всего 2, а иногда могут появляться и псевдоподии.

Кроме эпителиально-мускульных клеток, в эктодерме и в энтодерме находятся чувствующие, нервные и железистые клетки.

Первые занимают такое же положение, как эпителиально-мускульные клетки, т. е. одним полюсом выходят на поверхность тела или к пищеварительной полости, другим — к опорной пластинке.

Гидра . I — в спокойном состоянии; II — сократившаяся после раздражения

Вторые лежат у основания эпителиально-мускульных клеток, около их сократительных отростков, прилегающих к опорной пластинке. Нервные клетки соединяются отростками в примитивную нервную систему диффузного типа. Особенно многочисленны нервные клетки вокруг рта, на щупальцах и на подошве.

Микроскопическое строение гидры . I — разрез через стенку тела; II —диффузная нервная система (видны соединения отростков нервных клеток между собой); III —отдельная эпителиально-мускульная клетка эктодермы:

1—стрекательные клетки, 2—эпителиально-мускульные клетки эктодермы, 3 — эпителиально-мускульные клетки энтодермы, 4 — железистые клетки энтодермы, 5 — жгутиковидные и псевдоподиальные выросты энтодермальных клеток, 6—интерстициальные клетки, 7—чувствительные клетки эктодермы, 8 — чувствительные клетки эктодермы, 9—нервные клетки эктодермы (нервные клетки энтодермы не показаны), 9 (III)—тело клетки, 10— сократительные отростки с сократительной фибриллой внутри них (11)

Железистые клетки эктодермы располагаются главным образом на подошве и щупальцах; их клейкие выделения на подошве служат для прикрепления гидры к субстрату, а на щупальцах играют роль при перемещении животного (см. ниже). Железистые клетки энтодермы располагаются около рта, их секрет имеет пищеварительное значение.

В эктодерме имеются еще стрекательные клетки, т. е. клетки, содержащие стрекательные капсулы (см. выше), они особенно многочисленны на щупальцах. У гидры имеется четыре типа стрекательных клеток: наиболее крупные грушевидные — пенетранты, мелкие грушевидные — вольвенты, большие цилиндрические — глютинанты, или стрептолины, и малые цилиндрические—стереолины. Действие капсул этих типов различно; некоторые из них своими острыми нитями могут пробивать стенку тела противника или жертвы и вводить в ранку ядовитое вещество и тем парализовать ее, другие же только опутывают жертву нитями.

Наконец, у гидры имеются еще не дифференцированные так называемые интерстициальные клетки, из которых развиваются различные клеточные элементы гидры, в частности половые клетки.

Еще интересные статьи