大草履虫是较为常见的一种单细胞 原生动物界 ,因外形像一只倒放着的草鞋而得名。由表膜、纤毛、 细胞质 、 细胞核 、胞口、胞咽、胞肛、食物泡、伸缩泡等组成。生活在淡水中,一般的池沼、小河沟中可以采集到。
外形特征
大 草履虫 的身体呈圆筒形,前端较圆,中后部较宽,后端较尖,外形很像一只倒放着的草鞋,所以被叫做草履虫。它的全身长满了纵行排列的纤毛,从身体的前端开始,有一道沟斜着伸向身体的中部,在沟的后端有口,所以被称为口沟。口沟里有一个胞口,下面连着胞咽。当它游泳的时候,全身的纤毛都会有节奏地摆动。由于口沟的存在和该处的纤毛较长,摆动有力,所以草履虫的身体就会旋转着前进。
生活习性
大草履虫身体内充满了 细胞质 ,在水中前进时,它不停地摆动口沟里的纤毛,鼓起水涡,摄取水里的细菌或其它 有机化合物 ,食物由胞口和胞咽而进入细胞质,形成食物泡。食物泡随着细胞质的流动而在体内移动,泡中的食物逐渐被消化和吸收,食物残渣由身体后侧的胞肛排出体外。 草履虫 通过表膜进行呼吸,吸收水里溶解的 氧气 ,分解有机物后释放出能量,而产生的 二氧化碳 和一些含氮废物,通过表膜排出体外。
生理特征
大草履虫的细胞质里有 细胞核 ,是它生命的中枢,通常为一个大核,一个小核,也有两个或多个小核的.它的生殖过程有无性生殖和 有性生殖 两种形式。有趣的是,细胞核每天以24小时的周期变化着:中午12时的体积最小,以后逐渐增大,到午夜24时体积变得最大。
科学家通过在 显微镜 下观察发现,在白昼正常情况时,大草履虫通过接触和交换体内物质进行 交配 ,交配节律受白光的影响。如果用不同波长的光照射 草履虫 ,则可以改变它的交配节律,从不同的时间开始新的周期。如果将其放在长期暗黑的环境中,这种 生物钟 就会失去作用,使它随便在什么时候都可以交配。但是只要再放到阳光下,仅仅经过很短的时间,它们就会自动校正生物钟,又在正常的时间内进行交配了。
大草履虫因为其个体较大,结构典型、繁殖快、观察方便、容易采集培养,因此一般用它作为研究 细胞 遗传的好材料。多年来, 遗传学 科学家已经用它研究了 细胞质 遗传、细胞质和 细胞核 在遗传中的相互作用,以及细胞类型的转变等,取得了不少科学成果。随着科学的发展,还发现了它在医学方面的许多重要价值,例如用它的水溶性提取物,可以较准确地诊断 消化系统 的癌症和 乳腺癌 等疾病。
表膜及其结构
表膜由3层膜组成,最外面一层膜在体体表和纤毛上面是连续的,最里面一层和中间一层膜形成表膜泡(alveoli)的镶嵌系统。表膜泡时增加表膜的硬度有作用,同时又不妨碍虫体的局部弯曲,还可能是保护 细胞质 的一种缓冲带,并可避免内部物质穿过外层细胞膜。在表膜之下有一些小杆状结构,整齐地与表膜垂直排列,此为刺丝泡(trichocyst),有孔开口在表膜上,当动物遇到刺激时刺丝泡射出其内容物,遇水成为细丝。如用5% 亚甲基蓝 、稀 食用醋酸 或墨水刺激时,可见放出刺丝。一般认为刺丝泡有防御的机能。
纤毛与运动
纤毛的结构与鞭毛相同。每一根纤毛是由位于表膜下的一个 基体 发出来的,在 电子显微镜 下可见每个基体发出一细纤维(称为纤毛小根ciliary rootlet),向前伸展一段距离与同排的纤毛小根连系起来,成为一束纵行纤维,称为动纤丝(kinetodesmas)。此外有一套与纤毛结合的、很复杂的小纤维系统(fibrillar system)各种小纤维连结成网状,有的学者从为,它们的作用是传导冲动和协调纤毛的活动;也有人认为纤毛摆动的协调作用与它无关,而与 膜电位 变化有关。
内质多颗粒,能流动,其内有 细胞核 、食物泡、伸缩泡等。大草履虫有一大核一小核,大核在 显微镜 下为透明略呈肾形的结构,小核位于大核的凹处,大核主要营营养代谢.为多倍体,小核主要管遗传(也有的种类有2个或多个小核)。食物泡的形成在口沟的后端有一胞口,其下连一漏斗形的胞咽(cytopharynx)或称口腔,在胞咽内有特殊的纤毛组不断摆动,可以引起水流进入胞口,由水流中带来的食物(如细菌或其他小的生物及腐烂的 有机化合物 ),于胞咽下端形成小泡,小泡逐渐胀大落入 细胞质 内即为食物泡。食物泡形成后在体内流动,有固定的路线,在流动过程中,溶酶体融合于食物泡,在食物泡内进行消化。不能消化的残渣由身体后部的胞肛(cytoproct)排出。胞肛平常不易看见。如将酵母菌或细菌用刚果红染色喂 草履虫 ,可以看到食物泡的形成过程及其在体内的流动。
伸缩泡的作用
在内质与外质之间有2个伸缩泡,一个在体前部一个在体后部。每个伸缩泡向周围细胞质伸出放射排列的收集管。在 电子显微镜 下,这些收集管端部与 内质网 的小管相通连。在伸缩泡主泡及收集管上有收缩丝(contractile filament ),有人认为它是由一束 微管 (microtubules)组成。由于收缩丝的收缩使内质网收集的水分(其中也有代谢废物)排入收集管,注入伸缩泡的主泡,通过表膜小孔(或称排泄孔)排出体外。前后2个伸缩泡交替收缩不断排出体内过多的水分,以调节水分平衡。
生长繁殖
无性生殖为横二分裂,在环境条件好,食物充足的情况下进行,一般约24小时一次。分裂时小核先行有丝分裂,大核行 无丝分裂 ,接着虫体中部横缢,分成2个新个体。
在环境恶劣、食物缺乏的情况下,或者在无性繁殖20~30代后进行一次 有性生殖 ,这有利于恢复和加强它的生活力。
有性生殖为接合生殖。
当接合生殖时,2个 草履虫 口沟部分互相粘合,该部分表膜逐渐溶解, 细胞质 相互通连,小核脱离大核,拉长成新月形,接着大核逐渐消失。小核分裂2次形成4个小核,其中有3个解体,剩下的一个小核又分裂为大小不等的2个核,然后两个虫体的较小核互相交换,与对方较大的核融合,这一过程相当于 受精卵 作用。此后两个虫体分开,接合核分裂3次成为8个核,4个变为大核,其余4个核有3个解体,剩下一个小核分裂为2个,再分裂为4个;每个虫体也分裂2次,结果是原来2个相接合的亲体虫体各形成4个 草履虫 ,新形成的草履虫和原来亲体一样,有一大核一小核。
栖息环境
生活在 淡水 中。一般池沼、小河中都可采到。