Стрекательные клетки это в биологии 7 класс кратко

Обновлено: 05.07.2024

Так, на рисунке видно, что через организм представителя Кишечнополостных — гидры можно провести несколько условных линий (лучей), делящих её на одинаковые (зеркальные) части. А у червя такая линия — только одна.

Строение организма кишечнополостных животных имеет сходство с губками, но кишечнополостные более сложно устроены.

Их отличительная особенность — наличие кишечной полости , где может перевариваться довольно крупная пища. Отсюда и название — кишечнополостные.

Другая особенность — наличие рта . Только через ротовое отверстие в их организм попадает вода и еда, удаляются из организма непереваренные остатки. Большинство кишечнополостных являются хищниками.

Так же, как и у губок, у гидры есть эктодерма и энтодерма , между ними — мезоглея . Однако в этих слоях у гидры появляются новые клетки со специфичными функциями.

В эктодерме гидры есть эпителиально-мускульные, стрекательные, нервные, половые и промежуточные (неспециализированные) клетки;

2. Защита и добыча пищи: стрекательные клетки с капсулой (нить с чувствительным волоском и яд). Прикосновение к чувствительному волоску вызывает выстрел стрекательной нити в жертву, яд проникает в тело жертвы и парализует её.

3. Восприятие раздражения: нервные клетки с длинными отростками создают нервную сеть — диффузную нервную систему .

5. Внутриполостное пищеварение: железистые клетки выделяют ферменты в кишечную полость для переваривания пищи.

6. Внутриклеточное пищеварение: пищеварительно-мускульные клетки со жгутиками и ложноножками, помогающими захватывать пищу для её переваривания в вакуолях клеток .

7. Регенерация: неспециализированные (промежуточные) клетки превращаются в любой тип клеток, необходимых для восстановления части тела.

Ферменты — биологические катализаторы, ускоряющие процессы жизнедеятельности. К пищеварительным ферментам относятся вещества, ускоряющие пищеварение.

При половом размножении образуется оплодотворённая яйцеклетка, из которой развивается личиночная стадия. Она прикрепляется ко дну и затем становится полипом. Несколько полипов могут создавать колонии или отпочковывать медуз. Так происходит чередование поколений прикреплённых полипов и свободноживущих медуз.

Колонии коралловых полипов дают начало рифам и даже целым островам — атоллам, являющимся особыми экосистемами.

Из остатков коралловых полипов образуются известковые горные породы, которые находят применение в строительстве, дизайне, археологии.

Интересные особенности характерны для группы многоклеточных животных, которые относятся к типу Стрекающие, или Cnidaria. Книдарии имеют простое строение, но обладают настоящими тканями, кишечной полостью. Одно из неофициальных названий группы — кишечнополостные. Важную роль в организме выполняют стрекательные клетки (книдоциты, нематоциты). Они служат для нападения на добычу и обороны от врагов.

Какие организмы обладают книдоцитами?

Стрекающие — морские и пресноводные животные, обитающие практически во всех широтах. Радиально симметричное тело книдарий имеет один из двух видов телосложения — полиповидное или медузообразное. Представители первого типа значительно отличаются по внешнему виду, некоторые больше похожи на растения. У медуз полость рта и щупальца направлены вниз. Как правило, эти кишечнополостные свободно плавают, а две формы тела чередуются в разных поколениях. Стрекательные клетки есть почти у всех книдарий, расположены они на щупальцах. Пресноводных кишечнополостных меньше, чем морских. Встречаются среди них одиночные и колониальные организмы.

Тип Стрекающие объединяет следующие классы животных:

гидроидные (Hydrozoa);
сцифоидные (Scyphozoa);
коралловые полипы (Anthozoa);
кубомедузы (Cubozoa);
полиподий (Polypodiozoa).

Как устроены стрекательные клетки?

Какова функция стрекательных клеток?

Небольшой контакт с добычей или врагом, изменение давления воды от движущегося объекта может привести к стимуляции чувствительного волоска. Книдоциты также способны реагировать на белковые вещества. Вот что происходит при воздействии на стрекательную клетку:

Открывается крышечка на вершине, обращенной в окружающую среду.
Стрекательная нить распрямляется и вместе с острыми шипами у основания вонзается в тело жертвы.
Книдоцит обвивается либо приклеивается к добыче.
Выделяемый яд вызывает паралич или ожог.
Выполнив свою функцию, книдоциты погибают, а вместо них через 48 часов развиваются новые.

Благодаря высокой концентрации и согласованной деятельности книдоцитов на щупальцах, кишечнополостные животные поражают хищника либо потенциальную добычу. Нейротоксины внутри капсул стрекательных клеток парализуют небольшую жертву и вызывают ожоги у крупных организмов.

На кого охотятся стрекающие животные?

Коралловые полипы образуют колонии в морях и океанах. Актинии или морские анемоны живут одиночно, прикрепляясь подошвой к камням, раковинам, скалам и рифам. Щупальца и рот полипов, которые относятся к классу Anthozoa, обычно находятся вверху, нижняя часть прикрепляется к субстрату. Рот актинии окружен щупальцами, на которых находятся книдоциты. Функция стрекательных клеток морских анемон заключается в нападении на добычу и обороне от врагов. Актинии способны парализовать и опутать жгучими нитями небольших животных. Некоторые книдарии вытягивают щупальца, что необходимо при неподвижном образе жизни.

Проблему добычи пропитания также решает очень быстрое действие нейротоксинов жалящих клеток. При контакте они могут обездвижить добычу и отбить нападение хищников.

Где обитают гидроидные животные?

Представители класса Hydrozoa встречаются в пресных водоемах, водах Антарктики, глубоководных океанических впадинах. Относятся к этой группе гидры, лимномедузы, сифонофоры, другие подклассы и отряды. Большинство из них — хищники, которые охотятся с помощью книдоцитов. Стрекательные клетки кишечнополостных, относящихся к гидроидным, имеют значительные отличия в размерах и силе яда. Существует разделение функций между группами организмов в колониях полипов: одни кормят, другие защищают, третьи служат для размножения. Некоторые медузы добывают себе пищу, дрейфуя в воде с неподвижными щупальцами, в которые попадает планктон, другие же активно плавают в поисках еды. Есть кишечнополостные, которые способны целенаправленно охотиться за жертвой, о приближении которой сигнализируют рецепторы на поверхности тела.

Опасны ли книдоциты сцифо- и кубомедуз?

Размеры животных, относящиеся к классу Scyphozoa, варьируются от 12 мм до 2,4 м в поперечнике. Даже у крупных форм нет скелета, головы, органов дыхания. Типичный представитель этой группы — полупрозрачная аурелия ушастая — менее ядовита, чем другие медузы. Взрослые особи питаются планктоном, прилипающим к щупальцам. Сцифомедузы обладают множеством книдоцитов и рецепторов, окружающих рот и щупальца. Главное их предназначение — распознать и парализовать добычу.

Смертельными для мелких животных являются стрекательные клетки гигантской цианеи (Cyanea arctica). А при контакте с человеком книдоциты вызывают ожог различной степени тяжести. Чаще возникает сыпь и покраснение от воздействия токсинов, которые попадают на кожу. Кубомедузы — обитатели теплых вод морей и океанов — способны быстро передвигаться. Некоторые из них опасны для человека: ожоги, полученные в результате такого "общения", могут привести к летальному исходу.

Кишечнополостные и человек

Растут колонии полипов очень медленно, увеличиваются всего на несколько миллиметров в год. Без коралловых построек трудно представить подводный мир, который так манит своей неповторимой красотой и особым очарованием.

Перед вами — выстрелившая пенетранта, или стенотель, — проникающая стрекательная клетка гидры, сфотографированная с помощью сканирующего электронного микроскопа. Видна длинная стрекательная нить с ядом, выброшенная из стрекательной капсулы — нематоцисты. Три острых шипа-стилета, которые протыкают покровы жертвы, развернуты в стороны, а также вывернуты три ряда более мелких шипов. Этот снимок, сделанный Эбигайл Рефт (Abigail Reft), победил в 2007 году на конкурсе черно-белой микрофотографии American Microscopical Society.

Гидра — вторично упрощенный организм, но показанные на схеме клетки — одни из самых сложно устроенных книдоцитов. Точнее, сложно устроены не сами эти клетки, а их нематоцисты — стрекательные капсулы. Давайте вспомним, что говорит о них школьный учебник.

Затем выворачивается участок с тремя рядами более мелких шипов, и наконец — тонкая нить, покрытая мелкими шипиками, длина которой в несколько десятков раз больше диаметра нематоцисты. Через эту нить (точнее — трубку), как через иглу шприца, и попадает в тело добычи яд.

Стадии выстреливания пенетранты гидры (A) и изменения объема стрекательной капсулы (В). Цифры — кадры киносъемки, общее время вдоль оси х — 0,6 миллисекунды. Изображение из статьи G. Kass-Simon, A. A. Scappaticci, 2002. The behavioral and developmental physiology of nematocysts

Давайте посмотрим на киносъемку процесса выстреливания пенетранты.

A — схема выстреливания нити книдоцита; на врезке — окрашенные зеленым микротрубочки, удерживающие внутри клетки стрекательную капсулу (при срабатывании она практически не смещается). B, C — скоростная киносъемка процесса выстреливания. Изображение из статьи T. Nüchter et al., 2006. Nanosecond-scale kinetics of nematocyst discharge

Поражающие свойства этому оружию придают мощные токсины. Как обычно у животных, это сложная смесь разных токсичных веществ — от гистамина и серотонина до белков с большой молекулярной массой (см. задачу Сногсшибательный коктейль). И как обычно у животных, главная ставка делается на нейротоксины.

Из какой же стали выкованы эти пули и кто их изготавливает? Оказывается, нематоциста — это экзоцитозный пузырек с очень сложным содержимым, то есть секрет. Не только военный секрет книдарий, но и секрет клетки, то есть продукт ее выделения. Как и другие секреторные пузырьки, их производит аппарат Гольджи.

Стрекательная нить формируется в вывернутом положении, а потом впячивается внутрь капсулы и отделяется от цитоплазмы крышечкой. Детали этого процесса, а также образования стилетов и шипов не изучены. Зато изучен протеом нематоцист, в котором обнаружено несколько сотен белков. Показано, что нить состоит в основном из хондроитинсульфата — обычного компонента внеклеточного матрикса животных. Зато стенки капсулы состоят из необычных белков — миниколлагенов и книдоина (в нити они тоже есть, но в меньшем количестве).

По современным представлениям, стенка капсулы состоит из сополимера миниколлагенов (голубые) и книдоина (лиловый). Пояснения в тексте. Рисунок из статьи A. Beckmann et al., 2015. A fast recoiling silk-like elastomer facilitates nanosecond nematocyst discharge

Миниколлагены обнаружены только в нематоцистах книдарий. Как и обычные коллагены, они образуют тримеры из трех закрученных друг на друга спиралей. Книдоин же — белок, сходный с спидроином (см. Spidroin) паутины пауков и резилином из мышц насекомых. Подобные белки-эластомеры могут менять свою конформацию под нагрузкой и запасать упругую энергию при растяжении, а затем быстро высвобождать ее, возвращаясь в исходное состояние, когда нагрузка снята. Резилин участвует во многих формах быстрых движений — например, во взмахах крыльев мухи или в прыжке блохи.

Судя по имеющимся данным, книдоин и миниколлагены образуют в стенке капсулы сополимер, который может запасать упругую энергию. Растяжение стенки обеспечивается высоким внутренним осмотическим давлением — около 150 атмосфер. Его, в свою очередь, обеспечивает высокая концентрация внутри капсулы полианиона поли-гамма-глутамата (ПГГ). Это тоже любопытное вещество. Встречается ПГГ в основном у бактерий, в том числе сенной палочки (Bаcillus subtilis). В основном из него состоит японское блюдо натто, получаемое из бобов, сбраживаемых этой бактерией. А еще из него состоит капсула Bacillus antracis — возбудителя сибирской язвы, что во многом определяет вирулентность этой страшной бактерии. Книдарии почти наверняка получили гены ферментов, необходимых для синтеза ПГГ, путем горизонтального переноса от бактерий (у других эукариот этих генов нет).

Книдоцит гидроидных (слева) и тонкое строение книдоциля (в центре). Центральный неподвижный жгутик (киноцилия) окружен кольцом из микроворсинок (стереоцилий). Справа — строение воспринимающего аппарата волосковой клетки внутреннего уха позвоночных. Рисунок из статьи U. Thurm et al., 2003. Mechanoreception and synaptic transmission of hydrozoan nematocytes

Поэтому для нормального срабатывания нужен еще и химический стимул. Это могут быть нерастворимые вещества (фосфолипиды?), которые действуют на дистальную часть киноцилии, где есть контактные хеморецепторы. А могут быть и растворимые вещества, выделяемые жертвами (компоненты слизи рыб и так далее) — и тогда их воспринимают чувствительные нейроны, и книдоциты получают от них сигналы через синапсы. Почти наверняка книдоциты и сами передают сигналы через синапсы в нервную сеть и друг другу, а также могут быть связаны с соседними книдоцитами электрически через щелевые контакты. Всё это должно синхронизировать выстреливание больших групп книдоцитов: одним выстрелом крупную добычу не убьешь и хищника не отгонишь.

Для экономии книдоцитов эволюция изобретает сложные механизмы. На актинии Nematostella vectensis недавно было показано, что при химическом раздражении ее рецепторных нейронов они выделяют ацетилхолин, тормозящий книдоциты (то есть гиперполяризующий их мембрану). Но, парадоксальным образом, только из такого подторможенного состояния механическое раздражение может вызывать открывание особых кальциевых каналов, вхождение ионов кальция в клетку и разряд нематоцисты. Сам по себе деполяризующий сигнал от механического раздражения вызывает инактивацию этих каналов — ружье стоит на предохранителе.

У гидры еще одним предохранителем оказалось воздействие света. Раз светло — значит, небо над гидрой чистое. А если падает тень — над головой появилась добыча или хищник. Некоторые чувствительные нейроны, образующие синапсы на книдоцитах — это фоторецепторы, тормозящие срабатывание нематоцист на свету.

А насколько сверхоружие книдарий эффективно? По оценкам, книдарий на Земле 100 000 000 тонн (0,1 Гт) — вдвое больше, чем людей, и всего лишь в 10 раз меньше, чем членистоногих. Опережают книдарий по биомассе также рыбы (их 0,7 Гт), моллюски и кольчатые черви (по 0,2 Гт). И всё равно — достойный результат для одной из самых просто устроенных групп животных!

Интересные особенности характерны для группы многоклеточных животных, принадлежащих к типу Emitter или Cnidaria. У книдарийцев простое строение, но у них есть настоящие ткани, кишечная полость. Одно из неофициальных названий группы — кишечнополостные. Жалящие клетки (книдоциты, нематоциты) играют важную роль в организме. Они используются для нападения на добычу и защиты от врагов.

Какие организмы обладают книдоцитами?

Криперы — морские и пресноводные животные, обитающие практически во всех широтах. Радиально-симметричное тело книдарий имеет один из двух типов телосложения: полиповидное или медузное. Представители первого типа существенно различаются по внешнему виду, некоторые больше похожи на растения. У медуз рот и щупальца направлены вниз. Как правило, эти кишечнополостные свободно плавают, причем две формы тела чередуются в разных поколениях. Практически у всех книдарий есть стрекательные клетки, они располагаются на щупальцах. Пресноводных кишечнополостных меньше, чем морских. Среди них — одиночные и колониальные организмы.

Ползучий тип объединяет следующие классы животных:

бокаловидный (Scyphozoa);
полиподы (Polypodiozoa).
гидроид (Hydrozoa);
коробчатая медуза (Cubozoa);
коралловые полипы (Anthozoans);

Как устроены стрекательные клетки?

Какова функция стрекательных клеток?

Небольшой контакт с добычей или противником, изменение давления воды от движущегося объекта может стимулировать чувствительные волосы. Книдоциты также способны реагировать на белковые вещества. Вот что происходит при обнажении жалящей клетки:

Крышка открывается в сторону комнаты.
Колючая нить распрямляется и вместе с острыми шипами у основания погружается в тело пострадавшего.
Книдоцит переплетается или приклеивается к добыче.
Выброшенный яд вызывает паралич или ожоги.
Выполнив свою функцию, книдоциты погибают, а на их месте появляются новые через 48 часов.

Из-за высокой концентрации и скоординированной активности книдоцитов на щупальцах кишечнополостные нападают на хищника или потенциальную жертву. Нейротоксины в капсулах жалящих клеток парализуют мелкую добычу и вызывают ожоги у крупных организмов.

На кого охотятся стрекающие животные?

Коралловые полипы образуют колонии в морях и океанах. Морские анемоны или морские анемоны живут в одиночестве, прикрепляя свои подошвы к камням, ракушкам, камням и рифам. Щупальца и рот полипов, относящихся к классу Anthozoa, обычно находятся в верхней части, а нижняя часть прикрепляется к субстрату. Рот морского анемона окружен щупальцами, на которых расположены книдоциты. Функция жалящих клеток морских анемонов — атаковать добычу и защищаться от врагов. Анемоны способны парализовать и опутывать мелких животных жалящими нитями. Некоторые книдарии вытягивают щупальца, что необходимо для неподвижного образа жизни.

Проблема получения пищи также решается очень быстрым действием нейротоксинов жалящих клеток. При контакте они могут обездвижить добычу и отразить нападение хищников.

Где обитают гидроидные животные?

Представители класса Hydrozoa встречаются в пресноводных водоемах, антарктических водах и глубоких океанских котловинах. К этой группе относятся гидры, лимномедузы, сифонофоры и другие подклассы и отряды. Большинство из них — хищники, охотящиеся на книдоциты. Жалящие клетки кишечнополостных, принадлежащих к гидроидам, имеют существенные различия в размере и силе яда. Существует разделение функций между группами организмов в колониях полипов: одни питаются, другие защищают, а третьи служат для размножения. Некоторые медузы добывают себе пищу, дрейфуя в воде с неподвижными щупальцами, которые добывают планктон, в то время как другие активно плавают в поисках пищи. Есть кишечнополостные, способные преднамеренно охотиться на добычу, о приближении которых сигнализируют рецепторы на поверхности тела.

Опасны ли книдоциты сцифо- и кубомедуз?

Размеры животных, относящихся к классу Scyphozoa, колеблются от 12 мм до 2,4 м в диаметре. У крупных форм также нет скелета, головы и дыхательной системы. Типичный представитель этой группы, полупрозрачная ушастая аурелия, менее ядовита, чем другие медузы. Взрослые особи питаются планктоном, прикрепленным к щупальцам. Scyphomedusa обладает множеством книдоцитов и рецепторов, окружающих ротовую полость и щупальца. Их главное предназначение — распознать и парализовать добычу.

Кишечнополостные и человек

Колонии полипов растут очень медленно, лишь на несколько миллиметров в год. Подводный мир сложно представить без коралловых построек, которые привлекают своей неповторимой красотой и особым шармом.

Читайте также: