Функции выделения у простейших

Тип простейшие, подготовка к ЕГЭ по биологии

Простейшие - одноклеточные организмы. Безусловно, ни о каких тканях, органах не может идти и речи - но это совершенно не означает, что у простейших не идут процессы газообмена, выделения, транспорта питательных веществ - все они идут, но по-особенному.

У простейших одна клетка выполняет все функции целого организма, поэтому клетки имеют сложное строение. Клетки обладают всеми основными жизненными функциями: раздражимостью, размножением, обменом веществ.

Строение клетки простейшего

Форма клетки простейших постоянная, окружена пелликулой - наружным, уплотненным слоем цитоплазмы, который поддерживает постоянную форму. У некоторых простейших (амеба, на рисунке выше) пелликула отсутствует и форма клетки непостоянная, растекающаяся.

Клетка простейших является эукариотической - имеет оформленное ядро, обособленное ядерной мембраной от цитоплазмы. В цитоплазме многих простейших выделяют эктоплазму (периферический наружный, более плотный слой цитоплазмы) и эндоплазму (внутренний зернистый слой цитоплазмы, менее плотный, подвижен).

Типичным для эукариотов является набор органоидов в клетке: митохондрии, эндоплазматический ретикулум (сеть), аппарат (комплекс) Гольджи, запасные питательные вещества (гликоген, жировые включения), рибосомы, лизосомы.

Сократительные вакуоли

Особенностью строения, является наличие в клетке простейших сократительных вакуолей, которые служат для поддержания осмотического давления. В клетку простейших постоянно поступает избыток воды, и, чтобы клетку не разорвало от повышенного давления, вода постоянно удаляется из клетки. Таким образом, функцию выделения выполняют сократительные вакуоли.

Работа сократительной вакуоли подчинена определенному механизму. Сначала лучистые канальцы, расположенные вокруг вакуоли, накапливают воду. При скоплении в них достаточно большого количества воды они изливают ее в центральную полость - сократительную вакуоль. Вакуоль сокращается и избыток воды удаляется из клетки во внешнюю среду, таким образом, разрыв клетки предотвращается.

Хемотаксис

Поскольку нервная система отсутствует, раздражимость у простейших осуществляется с помощью хемотаксиса. Хемотаксис - движение подвижных организмов под влиянием одностороннего раздражения химическими веществами. Хемотаксис может быть положительным (движение по направлению к химическому веществу) или отрицательным (движение в обратном направлении, от химического вещества).

Пищеварительная система также отсутствует, ее функция передана пищеварительным вакуолям. Тип питания - внутриклеточный, осуществляется с помощью фагоцитоза (от греч. phago - ем) - захват и переваривание твердых пищевых частиц, и пиноцитоза (от греч. pino - пью) - захват и транспортировка жидкости.

На рисунке ниже показаны стадии фагоцитоза. Фагоцитоз был открыт Мечниковым И.И., создателем фагоцитарной теории иммунитета. Отмечу, что адгезия (от лат. adhaesio - прилипание) - сцепление между клеткой и твердой пищевой частицей (другой клеткой, например бактерией), которую она собирается поглотить.

Дыхание

Очевидно, что органов дыхания у простейших нет. Простейшие дышат всей поверхностью клетки.

Размножение

У простейших возможно бесполое и половое размножение. Бесполое осуществляется с помощью деления (митоз), шизогонией, спорообразованием (мейоз). Половое - с помощью копуляции и конъюгации.

Шизогония (от греч. schizo - разделяю) - множественное бесполое размножение, при котором, вследствие деления без разрыва цитоплазматической мембраны, клетка становится многоядерной, а затем распадается на множество дочерних клеток (соответственно количеству ядер).

Копуляция (от лат. copulatio - совокупление) - слияние как плазмы, так и ядер обеих копулирующих гаплоидных (n) особей.

Конъюгация (от лат. conjugatio - соединение) - временное соединение двух особей, которые при этом обмениваются частями своего ядерного аппарата и цитоплазмой. У инфузорий сливаются генеративные ядра. После конъюгации происходит энергичное деление особей.

Значение простейших

Простейшие являются звеном в цепи питания. Фитопланктон (продуценты) - создатели органических веществ, служащие пищей для многих организмов. Зоопланктон (консументы) - питаются фитопланктоном и сами служат пищей для других организмов. Часть простейших являются причинами многих паразитарных заболеваний человека, растений и животных.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Тип простейшие. Общая характеристика и строение простейших

Тип простейшие включает примерно 25 тыс. видов одноклеточных животных, обитающих в воде, почве или организмах других животных и человека. Имея морфологическое сходство в строении клеток с многоклеточными организмами, простейшие существенно отличаются от них в функциональном отношении.

Если клетки многоклеточного животного выполняют специальные функции, то клетка простейшего является самостоятельным организмом, способным к обмену веществ, раздражимости, движению и размножению.

Простейшие — это организмы на клеточном уровне организации. В морфологическом отношении простейшее равноценно клетке, но в физиологическом представляет собой целый самостоятельный организм. Подавляющее большинство их — микроскопически малых размеров (от 2 до 150 мкм). Однако некоторые из ныне живущих простейших достигают 1см, а раковины ряда ископаемых корненожек имеют в диаметре до 5-6 см. Общее количество известных видов превышает 25 тыс.

Строение простейших

Строение простейших чрезвычайно разнообразно, но все они обладают чертами, характерными для организации и функции клетки. Общим в строении в строении простейших являются два основных компонента тела — цитоплазма и ядро.

Цитаплазма

Цитоплазма ограничена наружной мембраной, которая регулирует поступление веществ в клетку. У многих простейших она усложняется дополнительными структурами, увеличивающими толщину и механическую прочность наружного слоя. Таким образом возникают образования типа пелликулы и оболочки.

Цитоплазма простейших обычно распадается на 2 слоя — наружный более светлый и плотный — эктоплазму и внутренний, снабженный многочисленными включениями,— эндоплазму.

В цитоплазме локализуются общеклеточные органоиды. Кроме того, в цитоплазме многих простейших могут присутствовать разнообразные специальные органеллы. Особенно широко распространены различные фибриллярные образования — опорные и сократимые волоконца, сократительные вакуоли, пищеварительные вакуоли и др.

Ядро

Простейшие обладают типичным клеточным ядром, одним или несколькими. Ядро простейших имеет типичную двухслойную ядерную оболочку. В ядре распределен хроматиновый материал и ядрышки. Ядра простейших характеризуются исключительным морфологическим многообразием по размерам, числу ядрышек, количеству ядерного сока и т.д.

Особенности жизнедеятельности простейших

В отличие от соматических клеток многоклеточные простейшие характеризуются наличием жизненного цикла. Он слагается из ряда следующих друг за другом стадий, которые в существовании каждого вида повторяются с определенной закономерностью.

Чаще всего цикл начинается стадией зиготы, отвечающей оплодотворенному яйцу многоклеточных. За этой стадией следует однократно или многократно повторяющееся бесполое размножение, осуществляемое путем клеточного деления. Затем образуются половые клетки (гаметы), попарное слияние которых вновь дает зиготу.

Важной биологической особенностью многих простейших является способность к инцистированию. При этом животные округляются, сбрасывают или втягивают органеллы движения, выделяют на своей поверхности плотную оболочку и впадают в состояние покоя. В инцистированном состоянии простейшие могут переносить резкие изменения окружающей среды, сохраняя жизнеспособность. При возвращении благоприятных для жизни условий цисты раскрываются и простейшие выходят из них в виде активных, подвижных особей.

Простейшие обладают очень широким распространением. Множество их живет в море. Некоторые входят в состав пресноводных водоемов. Существуют виды, живущие во влажной почве. Широкое распространение среди всех классов простейших получил паразитизм. Многие виды паразитических простейших вызывают тяжелые заболевания человека, домашних и промысловых животных, растений.

По строению органоидов движения и особенностей размножения тип простейшие делится на 6 классов. Основные 4 класса: Саркодовые, Жгутиковые, Споровики и Инфузории.

живые угрозы - Простейшие

Простейшие (Protozoa)

Подцарство простейших (Pгotozoa) включает многочисленные виды одноклеточных организмов, часть которых ведет паразитический образ жизни.

Тело одноклеточных простейших состоит из цитоплазмы, ограниченной наружной мембраной, ядра, органелл, обеспечивающих функции питания, движения, выделения. Простейшие передвигаются с помощью псевдоподий (саркодовые), жгутиков и ундулирующих  мембран (жгутиковые), ресничек (ресничные инфузории).

Питание простейших происходит по-разному. Одни заглатывают пищевые частицы клеточным ртом, другие поглощают их при помощи псевдоподий (ложноножек), образующихся в любом участке тела. При этом частица пищи как бы обтекается и оказывается внутри вакуоли в цитоплазме простейшего, где и переваривается (фагоцитоз). У некоторых видов простейших питание происходит и путем всасывания питательных веществ поверхностью тела (пиноцитоз). Пищей служат органические частицы, микроорганизмы и растворенные в окружающей среде питательные вещества.

Простейшие некоторых видов способны инцистироваться, т. е. округляться и покрываться плотной оболочкой. Образовавшиеся цисты более устойчивы к воздействию внешних факторов. При попадании в благоприятные условия простейшие освобождаются из цисты и начинают размножаться. Размножение происходит бесполым (поперечное, продольное и множественное деление) и половым путями. Многие паразитические простейшие размножаются последовательно в нескольких хозяевах. Например, жизненный цикл малярийного плазмодия проходит в теле комара и организме человека.

Класс саркодовые (Sarcodina).

К саркодовым относятся различные виды простейших, встречающихся в морях,. водоемах и почве. Многие виды амеб обитают в организме животных и человека (род Entamoeba). Амебы передвигаются, изменяя форму тела и образуя кратковременные выросты - псевдоподии, или ложноножки (свое наименование амебы получили от греч. amoibe - изменение). Размножение амеб бесполое, путем деления.

Дизентерийная амеба (Eпtamoeba histolytica).

Амеба существует в виде различных форм. Большая вегетативная форма  крупнее, размером 20-60 мкм. Цитоплазма разделена на два слоя: наружный (эктоплазма) и внутренний (эндоплазма). Эндоплазма - мелкозернистая блестящая масса, напоминающая мелко истолченное стекло. Эктоплазма имеет вид прозрачной стекловидной массы, которую особенно хорошо видно при образовании ложноножек. Амеба прозрачная, бесцветная, ядро у живой амебы не видно. У погибшей и неподвижной амебы ядро вырисовывается в виде кольцевидного скопления блестящих зерен. Эндоплазма часто содержит от одного до нескольких эритроцитов на разных стадиях переваривания, что очень типично для этой формы амебы. Поэтому ее часто называют гематофагом, или эритрофагом (пожирателем эритроцитов). Отличается от других видов амеб поступательным движением. Под микроскопом видно, как толчкообразно образуется вырост эктоплазмы и в него быстро с завихрением переливается вся эндоплазма. Затем образуется новая ложноножка и опять следует быстрое переливание содержимого амебы. Иногда амеба на несколько мгновений как бы замирает, а затем внезапно вновь начинает характерное передвижение. Обнаруживается большая вегетативная форма в свежевыделенных жидких испражнениях больного острым амебиазом, что с несомненностью подтверждает диагноз.

Тканевая форма - патогенная форма амебы, паразитирующая в ткани слизистой оболочки толстого кишечника и вызывающая специфическое его поражение. Размер 20-25 мкм, строение сходно с предыдущей формой. Обнаруживается на гистологических срезах из пораженных участков стенки кишечника и иногда при распаде язв в жидких испражнениях.

Просветная форма обитает в просвете верхних отделов толстого кишечника и является основной формой существования дизентерийной амебы. Просветные формы могут быть обнаружены в жидких свежевыделенных фекалиях реконвалесцентов или больных хронической амебной дизентерией. У носителей или больных в стадии ремиссии в оформленном или полуоформленном стуле не встречается. Для обнаружения необходимо исследовать фекалии, полученные путем глубоких промываний кишечника, или последние порции фекалий после приема солевого слабительного. Размер 15-20 мкм. В нативном препарате ядро амебы не видно. Цитоплазма содержит бактерии, мелкие вакуоли, но не содержит эритроциты. Движение более слабое, чем у тканевой формы, ложноножки образуются медленнее, размер их также меньше. Разделение на экто- и эндоплазму выражено лишь при образовании ложноножек.

Предцистная форма обычно обнаруживается в полуоформленных испражнениях. Размер 12-20 мкм. По строению напоминает просветную форму, вакуоли отсутствуют, движение замедленное, иногда в цитоплазме видно небольшое количество бактерий. Циста образуется из просветной (предцистной) формы в нижних отделах толстого кишечника. Цисты обнаруживаются в оформленных или полуоформленных испражнениях хронических больных и паразитоносителей. Цисты неподвижны, покрыты оболочкой, бесцветны, прозрачны, имеют округлую форму. Размер 8-15 мкм. В цистах иногда заметны блестящие короткие с закругленными концами палочки -  хроматоидные тела (они содержат РНК и протеин). Для утончения видовой принадлежности цисты окрашивают раствором Люголя. При этом хорошо выявляются 4 ядра в виде колечек, что характерно для цисты дизентерийной амебы. В незрелой цисте 1-3 ядра. В виде не резко очерченных желто-коричневых пятен выявляется также гликоген, который может занимать до 2/3 объема цисты. Хроматоидные тела при окраске раствором Люголя не видны. Гликоген и хроматоидные тела в зрелых цистах практически незаметны.

Жизненный цикл. Просветные формы дизентерийной амебы обитают в верхнем отделе толстого кишечника человека, не причиняя ему вреда. Однако при некоторых условиях, превращаясь в патогенные тканевые формы, проникают в стенку кишечника. Просветные формы, пассивно передвигаясь вместе с содержимым кишечника, попадают в его концевые отделы, где неблагоприятные условия (обезвоживание, изменение бактериальной флоры, изменение рН среды и др.) приводят к гибели амеб или превращению их в цисты. Цисты с испражнениями человека выделяются в окружающую среду, где могут длительное время сохраняться. Для человека заразны зрелые четырехядерные цисты. Цисты, попадая в воду, на овощи, руки и пищу (на которую они заносятся, в частности, мухами), различные предметы, например посуду, игрушки, в конце концов заносятся в рот человека. Отсюда они проникают в желудочно-кишечный тракт, где оболочка их растворяется. Каждое ядро делится надвое, образуется восьмиядерная амеба, из которой возникает 8 дочерних. Дизентерийная, или гистологическая, амеба вызывает у человека заболевание амебную дизентерию, или амебиаз. В толстом кишечнике образуются множественные язвы.

Неглерии (род Naegleгia), Акантамебы (род Acanthamoeba), Гартманеллы (род Hartmanella)

Обитают в загрязненной воде, бассейнах со слабохлорированной водой, горячих источниках, влажной ночве, отстойниках, или навозе. Питаются бактериями. Размер амеб в среднем 10 - 20 мкм. Движение медленное, во время которого заметно деление цитоплазмы на экто- н эндоплазму. В последней видны многочисленные вакуоли, пузырьковидное ядро. Неглерии при движении образуют одну длинную широкую ложноножку, увеличиваясь при этом до 30-40 мкм. В воде и спинно-мозговой жидкости могут приобретать жгутиковую форму. Амеба вытягивается или становится овальной, ядро сдвигается в передний конец, на котором образуются два длинных жгутика. Эта форма вновь может стать амебовидной.

Акантамебы и неглерии при движении вытягиваются, расширяясь кпереди с образованием 2-3 пальцевидных ложноножек. Акантамебы обычно покрыты характерными мелкими шиповатыми ложноножками. Жгутиковые формы не образуют. При неблагоприятных условиях образуют цисты округлой формы, бесцветные, с четкой двухконтурной оболочкой, гладкой у неглерий и морщинистой у остальных. В цитоплазме можно заметить от одного до нескольких хроматоидных телец. При окраске по Люголю видно 1 ядро с центрально расположенным ядрышком (кариосомой).  Цисты устойчивы к высушиванию, замораживанию и дезинфицирующим веществам.

Выявлены случаи носительства акантамеб и гартманелл здоровыми людьми в носоглотке. Цисты могут распространяться воздушным путем. Свободноживущие амебы заносятся в носоглотку грязными руками из почвы. Амебы, прежде всего неглерии, через слизистую оболочку по ходу обонятельного нерва проникают в головной мозг, где размножаются в сером веществе. Это вызывает тяжелое заболевание человека - первичный амебный менингоэнцефалит. Акантамебы могут поражать носоглотку, легкие, слизистую оболочку желудка, приводить к очаговым изъязвлениям травмированной кожи или роговицы. Неглерии и акантамебы могут обитать в увлажнителях кондиционеров, что ведет к попаданию амебных антигенов в воздух помещений и аллергическому поражению легких.

Класс инфузории (Ciliata)

Для инфузорий характерно наличие множества ресничек, покрывающих тело и служащих оранеллами движения. Размножение бесполое, путем поперечного деления и половое, путем конъюгации - обмена ядрами между двумя особями.

Балантидий (Balantidium coli) (от греч. balantidium\мешoк) - самый крупный представитель паразитических простейших человека. Вегетативная форма вытянутая, чаще яйцеобразная. Длина 30-150 мкм, ширина 30-100 мкм. С помощью многочисленных ресничек балантидии активно двигаются, нередко вращаясь при этом вокруг своей оси. Питаются различными пищевыми частицами, включая бактерии, грибы, форменные элементы крови, для заглатывания которых служит цитостом (клеточный рот). Цитоплазма содержит пищеварительные и две пульсирующие выделительные вакуоли. Ядро (макронуклеус или большое ядро, так как имеется еще и ядрышко. или микронуклеус) у живых представителей иногда видно и без окраски в виде светового пузырька бобовидной формы. При окраске по Гейденгайну оно имеет черный цвет. В фекалиях сохраняются в течение 3 часов. Цисты округлой формы с толстой оболочкой. Размер 50-60 мкм. В растворе Люголя окраска равномерная коричнево-желтая. Цитоплазма цисты однородна.

Жизненный цикл. Балантидии обитают в кишечнике свиней, для которых они малопатогенны. С испражнениями свиней цисты паразита выделяются в окружающую среду, где могут сохраняться несколько недель. Попадая с загрязненной водой или пищей в рот, цисты в толстом кишечнике человека дают начало вегетативной стадии с последующим их размножением, вызывая заболевание - балантидиаз. Человек, больной или носитель, только в редких случаях может быть источником распространения балантидиев, так как у человека цисты образуются редко и в незначительном количестве, а вегетативными стадиями заразиться почти невозможно.

Класс жгутиковые (Flagellate)

Характерным отличием жгутиковых является наличие одного или нескольких жгутиков. В теле жгутиковых у основания жгута имеется особый органоид - кинетопласт, функция которого связана с выработкой энергии для движения жгутика. У некоторых видов один из жгутиков проходит вдоль тела и соединяется с ним тонкой перепонкой, образуя волнообразную (ундулирующую) мембрану. Последняя обеспечивает поступательное движение простейшего. Среди многочисленных видов данного класса для человека имеют наибольшее патогенное значение лейшмании и трипаносомы. Передаются они человеку через кровососущих переносчиков. Другие представители жгутиковых - лямблии - обитают в кишечнике, а различные виды трихомонад - в кишечнике, ротовой полости и мочеполовых путях. Распространены эти простейшие очень широко.

Лейшмании  (Leishmania)– внутриклеточные паразиты, вызывающие заболевания – лейшманиозы.

Leishmania tгopica (впервые обнаружены в 1897 г. русским врачом и ученым П. Ф. Воровским), вызывает антропонозный (городской) кожный лейшманиоз;

Leishmania majoг -  возбудитель зоонозного (пустынного) кожного лейшманиоза;

Leishmania braziliensis – встречается в Южной Америке и вызывает кожно – слизистый (американский) лейшманиоз;

Leishmania donovani вызывает висцеральный, или внутренний, лейшманиоз (индийский кала - азар), возбудителя этого вида впервые обнаружили в селезенке больных людей Лейшман и Донаван (1900-1903), в честь которых он и получил название;

Leishmania infantum - возбудитель висцерального (средиземноморского) лейшманиоза.

Лейшмании проходят две стадии развития: безжгутиковую и жгутиковую. Безжгутиковая форма овальная, длиной 2-6 мкм. Ядро округлое, занимает до 1/3 клетки. Рядом с ним находится кинетопласт, имеющий вид короткой палочки. При окраске по Романовскому цитоплазма голубая или голубовато-сиреневая, ядро - красно-фиолетовое, кинетопласт  окрашивается более интенсивно, чем ядро.  Встречаются в теле позвоночного хозяина (человек, собака, грызуны), паразитируют  внутриклеточно в макрофагах, клетках костного мозга, селезенки, печени. В одной пораженной клетке может содержаться до нескольких десятков лейшманий. Размножаются простым делением. Жгутиковая форма подвижная, жгутик длиной 15-20 мкм. Тело удлинённое веретенообразное, длиной до 10-20 мкм. Деление продольное. Развиваются в теле безпозвоночного хозяина - переносчика (москита) и в культуре на питательных средах.

Жизненный цикл. Лейшманиозы входят в группу трансмиссивных инфекций, переносчиками служат мелкие кровососущие насекомые - москиты. Москиты заражаются при кровососании на больных людях или животных. В первые же сутки заглоченные безжгутиковые паразиты превращаются в подвижные жгутиковые формы, начинают размножаться и спустя 6-8 дней скапливаются в глотке москита. При укусе человека или животного зараженным москитом подвижные лейшмании из его глотки проникают в ранку и затем внедряются в клетки кожи или внутренних органов в зависимости от вида лейшманий. Здесь происходит их превращение в безжгутиковые формы.

Трипаносомы – одноклеточные паразиты, вызывающие многие заболевания у животных и людей – трипоносомозы.

Trypanosoma gamblense и Trypanosoma rhodesiense вызывают  африканский трипаносомоз (сонную болезнь) и Trypanosoma cruzi - возбудитель американского трипаносомоза (болезнь Шагаса). Trypanosoma equiperdum - вызывает случную болезнь лошадей.

Строение. Тело трипаиосам (от греч. trypanon - бурав и soma- тело) продолговатое узкое, имеет жгутики и ундулирующую мембрану. На спаде паразитемии они становятся короткими, широкими с укороченным жгутом или даже без него. Длина тела трипаносом 17-28 мкм, в средней части находится овальное ядро.

Жизненный цикл. Первая часть жизненного цикла проходит в пищеварительном канале мухи цеце, вторая - в организме хозяина. Trypanosoma equiperdum локализуется в капиллярах слизистой оболочки половых органов животных

У позвоночных хозяев (человек, домашние и дикие животные) трипаносомы находятся в крови, откуда при укусах попадают в желудок переносчика. Переносчики возбудителей африканского трипаносомоза - кровососущие мухи рода Glossina, или мухи цеце, американского трипаносомоза  - триатомовые клопы. Возбудитель случной болезни передается половым путем или механическим.

Лямблии (Lamblia intestinalis).

Лямблии существуют в виде вегетативной формы (трофозоит) и способны образовывать цисты. Вегетативная форма активная, подвижная, грушевидной формы. Передний конец тела закруглен, задний - заострен. Длина 9-18 мкм. В передней части тела находится присасывательный диск в виде углубления. Имеет 2 ядра, 4 пары жгутиков. Жгутики, проходя частично в цитоплазме, образуют два хорошо видимых при окраске продольных пучка. Движение характерное, паразит все время переворачивается боком за счет вращательного движения вокруг продольной оси. В препарате при комнатной температуре лямблии быстро погибают. Пищу всасывают всей поверхностью тела. Размножаются путем продольного деления. Цисты - неподвижные формы лямблии. Длина 10-14 мкм. Форма овальная. Оболочка сравнительно толстая, хорошо очерчена, часто в значительной своей части как бы отслоена от тела самой цисты. Этот признак помогает отличить цисту от других сходных образований. В растворе Люголя окрашиваются в желтовато-коричневый цвет. Окрашивание позволяет видеть в зрелой цисте 4 ядра.

Лямблии обитают в верхнем отделе тонкого кишечника. С помощью присасывательного диска прикрепляются к ворсинкам. В желчном пузыре лямблии не живут, так как желчь на них действует губительно. Обычно вегетативные формы с испражнениями не выделяются, однако при поносах их можно обнаружить в свежевыделенных жидких фекалиях. Лямблии, попадая в нижние отделы кишечника, где условия для них неблагоприятные, превращаются в цисты, которые и выделяются обычно с испражнениями. Цисты хорошо сохраняются в окружающей среде, в зависимости от влажности и температуры воздуха - до месяца. При высушивании погибают очень быстро. Заражение может произойти через загрязненные руки, игрушки, пищу и воду. Цисты, попадая в кишечник,  превращаются там в вегетативные формы. Одна циста образует две вегетативные формы. Вызывают заболевание - лямблиоз.

Трихомонада – это одноклеточный простейший организм, ведущий паразитический образ жизни. Для человеческого организма самыми характерными обитателями считаются представители трёх групп: кишечная трихомонада (Trichomonas hominis), влагалищная трихомонада (Trichomonas vagimalis) и ротовая трихомонада (Trichomonas tenax).

Кишечная трихомонада паразитирует в толстом отделе кишечнике человека. У неё грушевидная форма тела, длина которого достигает 8 -20 мкм. От его переднего конца отходят пять жгутиков. По всей длине одной из сторон тела микроорганизма располагается волнообразная перепонка, которую называют ундулирующей мембраной. Это своеобразный органоид движения паразита. По её наружному краю проходит тончайшая нить, свободный конец которой представлен в виде жгутика. Двигается простейшее очень активно и беспорядочно, осуществляя поступательные толчкообразные движения, а также оно способно вращаться вокруг собственной оси. Цитоплазматическая мембрана трихомонады заметна только при замедлении движения или при полной остановке простейшего. Она отмечается в виде волнообразного сокращения на одной из сторон тела. Трихомонада не образует цист, и размножается путём деления. Этот возбудитель обитает в толстом кишечнике человека и обнаруживается в очень больших количествах в жидких испражнениях. Как правило, кишечная трихомонада не является агрессивным микроорганизмом, однако, при ослаблении иммунитета может вызвать серьёзные заболевания кишечника, что наиболее характерно для маленьких детей.

Влагалищная трихомонада - этот микроорганизм, как и все другие представители рода трихомонад, грушевидной формы, достигает в длину 14 – 30 мкм. Передняя часть его тела оснащена ундулирующей мембраной которая доходит до средины её тела и четырьмя жгутиками. Клеточное ядро расположено ближе к переднему краю. Осевая нить (акростиль), проходя сквозь всё тело, в виде шипа выступает на заднем его конце. В цитоплазме простейшего имеются вакуоли. Влагалищная трихомонада не образует цист и очень быстро гибнет во внешней среде. Является восприимчивым к факторам внешней среды, поэтому вне организма человека может жить короткое время. В других органах данный паразит не выживает, поэтому экстрагенитальный трихомониаз возникает крайне редко.

Ротовая трихомонада по своему строению очень схожа с кишечной. Её ундулирующая мембрана не доходит до конца тела простейшего. Длина микроорганизма – 6 – 13 мкм, не образует цист. В настоящее время не существует доказательств её агрессивного воздействия на организм человека, однако, эти простейшие иногда встречаются у пациентов, страдающих заболеваниями ротовой полости, а также в мокроте больных с бронхо-легочными патологиями.

Класс Споровики (Sporozoa)

У споровиков в процессе полового цикла размножения при слиянии мужской и женской половых клеток образуется спора (циста), в которой формируются спорозоиты. Затем различными путями спорозоиты передаются от одного хозяина к другому.

подкласс Кокцидии (Coccidia). Кокцидии (от лат. coccus- круглый) — внутриклеточные паразиты, в основном позвоночных и редко беспозвоночных животных.

Эймерии (Eimeriа). Семейсво Eimeriidae, подсемейство  Eimeriinae – имеют сложную биологию развития, болезни, вызываемые этим подсемейством строго специфичны и называются эймериозами (кокцидиозами). Эймериевые паразитируют только у позвоночных животных, преимущественно у млекопитающих и птиц.

Eimeriа bovis, E. zurni, E. ellipsoidalis и др. Морфологические виды различаются величиной, формой и цветом ооцист, числом полярных гранул и др. Каждый вид развивается только в определенных отрезках кишечника. Вызывают эймериоз крупного рогатого скота.

Eimeriа tenella, E. necatrix, E. maxima, E. acevulina, E. hagani – вызывают эймериоз кур. Кроме кур болеют гуси, утки и индейки. Эймерии могут заносится в птичники людьми на обуви и предметах ухода, грызунами, дикими птицами. Ооцисты обладают высокой устойчивостью к дезсредствам и низким температурам. Они гибнут при высушивании и чувствительны к действию высокой температуры.

Eimeriа stiedae, E.perforans, E. media, E. magna и др. – вызывают эймериоз кроликов.

Изоспоры (Isospora). Семейсво Eimeriidae, подсемейство Isosporinae. Изоспоры внутриклеточные паразиты позвоночных, неспецифичны и могут вызывать не только изоспорозы, но и токсоплазмоз, саркоцистоз и пр. по родовому названию, когда их эндогенные стадии развиваются в промежуточном хозяине.

Цистоизоспоры (Cystoisospora). Семейсво Eimeriidae. Род Cystoisospora.  Цистоизоспоры проходят сложный цикл развития и  вызывают заболевания собак и кошек. Инвазионными ооцистами цистоспор могут заражаться грызуны – мыши, крысы, хомяки. В их организме формируются гипнозоиты или монозоитные цисты, которые могут сохраняться в них длительное время (до 23 мес.). При поедании инвазированных грызунов кошки и собаки заболевают цистоизоспорозом. Cystoisospora canis, C. ohioenensis – паразитирует у собак, C. felis, C. revolta – у кошек. Цистоизоспоры во внешней среде сохраняют жизнеспособность месяцами, они устойчивы к воздействию дезинфицирующих средств и низких температур. Высокая репродуктивная способность способствует обсеменению цистоизоспорами обширных территорий. Мест обитания животных, что приводит к перезаражению как основных, так и промежуточных хозяев.

Криптоспоры (Cryptosporidium). Семейсво Eimeriidae. Род Cryptosporidium. - паразиты млекопитающих, птиц, рептилий и рыб, вызывают криптоспоридиоз. У млекопитающих паразитирует 2 вида: C. muris и C. parvum,  которая в основном патогенна для человека.  У рыб паразитирует - C. nasorum, у рептилий -  C. serpentis, у птиц -  C. baileyi и C. meleagrides. Ооцисты криптоспоридий круглой или овальной формы 2,5х3,5 мкм и 5х7 мкм содержат 4 свободно лежащих спорозоита и остаточное тело. Различают ооцисты с тонкими и толстыми стенками. В процессе развития ооцисты с тонкими оболочками выделяются из организма не полностью часть их может оставаться в организме в местах паразитирования и снова заражать его, т.е. приводить к аутоинвазии. Ооцисты устойчивы к воздействию неблагоприятных факторов, а также имеют высокую репродуктивную способность. Переносчиками могут быть другие животные, особенно грызуны и насекомые.

Токсоплазма (Toxoplasma gondii), относится к семейству Eimeriidae, подсемейству Isosporinae. Внутриклеточный паразит, распространенный по всему миру, возбудитель токсоплазмоза. Он имеет полулунную, дугообразную или овальную или округлую форму 4*8 х 2-4 мкм. В мазках красится по Романовскому ядро в рубиновый, а протоплазма в голубой цвет. Проходит две фазы развития: бесполое – в организме животных, птиц и человека, и половое – в организме кошки и все представителей семейства кошачьих. Во внешнюю среду кошки выделяют токсоплазмы в виде ооцист, которые спорулируют, и в них формируется 2 споры по 4 спорозоита в каждой. Промежуточные хозяева заражаются при заглатывании таких ооцист. В кишечнике из ооцист освобождаются спорозоиты и расселяются в клетках различных органов и тканей, в которых размножаются путем почкования и образуют цисты. Они содержат большое число мерозоитов. Окончательные хозяева заражаются при поедании мяса зараженных промежуточных хозяев. В кишечнике кошек проходит половая фаза развития, которая завершается выделением во внешнюю среду ооцист, снова заглатываемых промежуточными хозяевами. Ооцисты сохраняются в почве до полутора лет.

Саркоцисты (Sarcocystis) (от греч. sark- мясо ) - простейшие, вызывающие заболевание – саркоцистоз. Человек - окончательный хозяин двух видов саркоцист: Sarcocystis hominis и Sarcocystis suihominis; и промежуточный хозяин Sarcocystis lindemanni.

Половое размножение саркоцист (их прежнее наименование - саркоспоридии) совершается в ворсинках слизистой оболочки тонкого кишечника человека. При этом образуются и выделяются с испражнениями зрелые одиночные спороцисты, иногда они спаренные в общей сморщенной оболочке ооцисты (ооциста - предшествующая стадия, развивающаяся в эпителии кишечника). Спороцисты овальные, размером 12-16 Х 9-10 мкм, содержат по 4 зрелых спорозоита. Хорошо сохраняются в окружающей среде. После заглатывания промежуточными хозяевами (для S. Homiпis - крупный рогатый скот, для S. Suihomiпis - свиньи) спорозоиты в кишечнике освобождаются из спороцисты и проникают через кровь в поперечнополосатые мышцы. Здесь происходит бесполый цикл размножения, что и приводит к образованию в мышцах саркоцист. Саркоцисты располагаются продольно в мышечных волокнах. Имеют вид удлиненных, иногда до 5 см, образований, покрыты тонкой оболочкой, от которой отходят внутренние перегородки. Образующиеся благодаря этому камеры заполнены зернистой массой - большим числом трофозоитов. Трофозоиты длиной в несколько микрометров, передний конец их заострен, ядро расположено ближе к заднему концу тела. По Романовскому цитоплазма окрашивается в бледно-голубой или светло-сиреневый цвета, ядро - в фиолетово-красный.  Человек заражается, употребляя в пищу недостаточно термически обработанную говядину или свинину, содержащие саркоцисты. В некоторых случаях саркоцисты (Sarcocystis lindemanni) развиваются и в мышцах человека, заражение предположительно происходит от мелких грызунов.

Изоспоры (lsospora belli) - вид кокцидии, который паразитирует исключительно в человеческом организме. Развитие кокцидии, бесполое и половое, происходит в эпителиальных клетках слизистой оболочки тонкого кишечника. С испражнениями зараженного человека выделяются ооцисты  - бесцветные прозрачные образования длиной 20-30 мкм, с двухконтурной оболочкой. Форма ооцист овальная, несколько вытянутая с одним зауженным концом. В свежевыделенных испражнениях ооцисты незрелые и содержат в центре шарообразную зародышевую массу. При комнатной температуре в течение 2--3 дней этот шар делится поперечно, разделившиеся части покрываются оболочкой - образуются две спороцисты длиной 12-14 мкм. В каждой из них образуются 4 спорозоита вытянутой серповидной формы. Ядро в спорозоите имеет вид светлого пузырька. В окружающей среде ооцисты сохраняются несколько месяцев. При заглатывании человеком зрелых ооцист с загрязненными водой, пищей, в кишечнике из них освобождаются спорозоиты, внедряются в клетки стенок кишечника и начинают развиваться. Кокцидии, развиваясь в клетках эпителия, разрушают их. Возникает воспаление, иногда образуются язвы и эрозии слизистой оболочки тонкого кишечника. Развивается заболевание изоспороз.

Подкласс Кровяные споровики (Haemosporina) — специализированные внутриклеточные паразиты крови млекопитающих, птиц и рептилий. Они поражают эритроциты крови.

Пироплазмы (Piroplasmina), семейство Plasmodoiae, род Plasmodium

Малярийные плазмодии

Plasmodium vivax- возбудитель трехдневной малярии;

Plasmodium malariae - возбудитель четырехдневной малярии;

Plasmodium falciparum – возбудитель тропической малярии;

Plasmodium ovale – возбудитель малярии овале.

Малярийные плазмодии проходят две стадии развития - бесполую (шизогонию, от греч. schizen- делиться) в организме человека и половую (спорогонию) в организме переносчика - самок малярийных комаров рода Anopheles. При кровососании зараженный малярийный комар вместе со слюной вводит в ранку спорозоиты - веретенообразные, чуть изогнутые образования длиной 11-15 мкм. С кровью они попадают в клетки печени, где развиваются и делятся (тканевая, или экзоэритроцитарная шизогония). Образовавшиеся в результате деления в клетках печени молодые паразиты (мерозоиты) поступают в кровь и проникают в эритроциты - наступает эритроцитарная шизогония. С наступлением эритроцитарной шизогонии развитие Р. falciparum и Р. Malaгiae в печени прекращается. Однако у Р. vivax и Р. ovale часть спорозоитов сохраняется в печени («дремлют») и в дальнейшем, активизируясь, вызывает отдаленные рецидивы болезни (А. Я. Лысенко и др.). Мерозоиты, проникшие в эритроциты, превращаются в трофозоиты (растущие формы), а последние - в шизонты (делящиеся формы). Шизонты в процессе деления дают новое поколение мерозоитов, которые в свою очередь проникают в другие эритроциты. Указанный цикл развития в эритроцитах составляет 72 ч для Р. malariae или 48 ч для остальных видов. В некоторых эритроцитах развиваются мужские и женские половые формы - гамонты. Они завершают свое развитие, только попав в организм комара с кровью в течение 7-45 сут в зависимости от температуры окружающего воздуха. В результате в слюнных железах малярийного комара скапливаются спорозоиты, и такой комар становится способным вновь заражать людей.

отряд Пироплазмиды (Piroplasmida)

семейство Бабезии (Babesidae)

Babesia bovis  - паразит крови крупного рогатого скота, возбудитель бабезиоза крупного рогатого скота и спорадических заболеваний людей. Локализуется в эритроцитах, иногда его обнаруживают в лейкоцитах и плазме крови в виде кольцевидных, овальных, амебовидных, грушевидных и парногрушевидных форм. Чаще встречаются овальные и кольцевидные формы. В эритроцитах располагаются по периферии. Грушевидные формы меньше радиуса эритроцита, соединяются острым концом под тупым углом, в них по одной хроматиновой массе, они как бы «сидят верхом» на эритроците. Их величина 1,5-2,4 х 0,75-1,12 мкм. Поражаемость эритроцитов в пик инвазии достигает 57% и более. Способны длительно паразитировать в крови. Переносчики – иксодовые клещи, сезон заражения - весенне-летний.

Babesia microti  и Babesia divergens передются через укусы клещей почти всех родов семейства Ixodidae (Dermacentor, Rhipicephalus, Hyalomma). Передача происходит через слюну во время питания клеща. Естественным резервуаром возбудителей в природе служат больные бабезиозом животные. Промежуточные резервуары — мелкие грызуны. Являются возбудителем бабезиоза человека.

Piroplasma bigeminum – паразит крови, вызывает остро протекающую трансмиссивную болезнь – пироплазмоз крупного рогатого скота, которому наиболее восприимчивы коровы, буйволы и зебу. Локализуется в эритроцитах, овальной, кольцевидной, амебовидной формы. Чаще всего встречаются парные грушевидные паразиты больше радиуса эритроцита, располагающиеся в центре, соединенные под острым углом, содержащие несколько глыбок хроматина. Основными переносчиками являются клещи Boophylus calcaratus.  

Piroplasma ovis – морфологически идентичны с Piroplasma bigeminum, но отличаются своей специфичностью. Вызывает пироплазмоз и бабезиоз мелкого рогатого скота. Основными переносчиками являются клещи рода Rhipicephalus и Haemaphysallus. Экспериментально доказана возможность переноса инвазии клещами рода Ixodes и Dermacentor.

Piroplasma caballi – возбудитель пироплазмоза лошадей. Локализуется в эритроцитах, в виде овальных, кольцевидных, амебовидных и парногрушевидных форм величиной больше радиуса эритроцита, имеющих по несколько хроматиновых масс, расположенных центрально, заостренные концы соединены под острым углом. Переносчиками являются имагинальные стадии иксодовых клещей родов Dermacentor и Hyalomma.

Piroplasma canis - возбудитель пироплазмоза собак, которым болеют собаки, лисы, енотовидные собаки и другие пушные звери. Локализуется в эритроцитах, в виде овальных, кольцевидных, амебовидных и парногрушевидных форм величиной больше радиуса эритроцита, содержат по несколько хроматиновых масс, расположены центрально, соединены под острым углом. Переносчиками являются имагинальные стадии иксодовых клещей родов Dermacentor и Rhipicephalus. Возбудитель передается трансфазно, заражение происходит имагинальными стадиями.

Francaiella colchica, Fr. Occidenlis, Fr. Caucasica – возбудители франсаиеллеза крупного рогатого скота. Овальной, кольцевидной, амебовидной и парногрушевидной формы. Располагаются в центре эритроцита, равны радиусу эритроцита, имеют одну хроматиновую массу, соединены между собой под тупым углом. Заражение эритроцитов достигает 8%. Основные переносчики – иксодовые клещи Boophylus calcaratus и Ixodes ricinus. Передается трансовариально.

Семейство Theileriidae

Theileria annulata, Th. Mutans, Th. Sergenti – возбудители тейлериоза крупного рогатого скота. Тейлерии имеют сложный цикл развития. Клещи-переносчики рода Hyalomma и Haemaphysallus при сосании крови инокулируют в организм животного мелкие одноярусные спорозоиты. Они проникают в лимфатические узлы и паренхиматозные органы, где проходят дальнейшее развитие. Из них формируются многоядерные клетки или макромеронты, гранатные тела, макрошизонты, каховские шары и микрошизонты. Последние в процессе деления образуют микромерозоиты, которые проникают в кровь и заражают эритроциты, где дальнейшее их размножение происходит путем простого бинарного деления и почкования. Эритроцитарные формы продолжают свое развитие в клещах-переносчиках, куда они попадают с кровью. Источником инвазии являются больные или переболевшие животные. Клещи-переносчики воспринимают инвазию в фазе личинки или нимфа, а заражают животных в фазе нимфы или имаго в пределах одной генерации.

Theileria ovis, Th. recondita – возбудители тейлериоза овец и коз. Развитие тейлерий происходит в лимфатических узлах, селезенке и печени, где формируютмя макромеронты и микромеронты, микромерозоиты, которые проникают в эритроциты, где обнаруживаются в виде овальных, кольцевидных. Палочковидных и запятовидных форм с одной хроматиновой массой. Их цитоплазма окрашена в голубой цвет, а ядро в рубиновый цвет. При поражении Th. Ovic зараженность эритроцитов может достигать 95% , при заражении  Th. recondita – до 2% эритроцитов. Переносчики – клещи имагинальной стадии Haemaphysallus sulcate и Alveonasus lahorensis (кошарный клещ) в фазе нимфы.

Семейство Nuttalliidae

Nutallia equi – возбудитель нуталлиоза лошадей, которым болеют лошади. Ослы, мулы и зебры. Обладает большим полиморфизмом. В эритроцитах наблюдается в виде овальных, кольцевидных, запятовидных, грушевидных и крестообразных  форм. Типичной формой является «мальтийский крест». Источником возбудителя служат больные животные и нуталлионосители. Переносчиками являются клещи родов Hyalomma, Dermacentor, Rhipicephalus в имагинальной стадии. Возбудитель в них передается трансфазно.

Мир дикой природы на wwlife.ru

5. Питание и обмен веществ у простейших

По способам и характеру питания, по типу обмена веществ простейшие обнару-живают большое разнообразие.

Рис. 5.1 Последовательные стадии заглатывание пищи амебой (Amoeba terricola). В классе жгутиконосцев имеются организмы, способные подобно зеленым растениям при участии зеленого пигмента хлорофилла усваивать неорганические вещества — углекислый газ и воду, превращая их в органические соединения (аутотрофный тип обмена). Этот процесс фотосинтеза протекает с поглощением энергии. Источником последней является лучистая энергия — солнечный луч (рис. 4.2).

Рис. 5.2 Питание инфузории туфельки. 1 - пищеварительные вакуоли; 2 -ротовое отверстие; 3 - порошица; 4 - реснички; 5 - сократительная вакуоль.. Но наряду с ними в пределах того же класса жгутиконосцев имеются бесцветные (лишенные хлорофилла) организмы, неспособные к фотосинтезу и обладающие гетеротрофным (животным) типом обмена веществ, т. е. питающиеся за счет готовых органических веществ. Способы животного питания простейших, так же как и характер их пищи, очень разнообразны. Наиболее просто устроенные простейшие не обладают специальными органоидами захвата пищи. У амеб, например, псевдоподии служат не только для движения, но вместе с тем и для захвата оформленных частиц пищи (рис. 5.1). У инфузорий для захвата пищи служит ротовое отверстие (рис. 5.2). С последним обычно связаны разнообразные структуры — околоротовые мерцательные перепонки (мембранеллы), способствующие направлению пищевых частиц к ротовому отверстию и далее в особую трубку, ведущую в эндоплазму — клеточную глотку.

Пища простейших очень разнообразна. Одни питаются мельчайшими организмами, например бактериями, другие — одноклеточными водорослями, некоторые являются хищниками, пожирающими других простейших, и т. п. Непереваренные остатки пищи выбрасываются наружу — у саркодовых на любом участке тела, у инфузорий через особое отверстие в пелликуле (порошица 3 рис. 5.2).   

    У пресноводных и у части морских простейших имеется особый органоид, связанный с регуляцией осмотического давления в клетке простейшего и с выделением. Это сократительная вакуоля 5 (рис.5.2). Она представляет собой периодически появляющийся в цитоплазме пузырек, наполняющийся жидкостью и опорожняющийся наружу. Сократительная вакуоля регулирует количество воды в цитоплазме, поступающей из окружающей среды благодаря разности осмотических давлений. У паразитических простейших и у многих морских форм, живущих в среде с повышенным осмотическим давлением, сократительные вакуоли отсутствуют.

    Особых органоидов дыхания у простейших нет, они поглощают кислород и выделяют углекислоту всей поверхностью тела.

6. Раздрожимость

    Как и все живые существа, простейшие обладают раздражимостью, т. е. способностью отвечать той или иной реакцией на факторы, действующие извне. Простейшие реагируют на механические, химические, термические, световые, электрические и иные раздражения. Реакции простейших на внешние раздражения часто выражаются в изменении направления движения и носят название таксис. Таксисы могут быть положительными, если движение осуществляется в направлении раздражителя, и отрицательными, если оно осуществляется в противоположную сторону.  

Рис. 6.1 Инфузория Urocentrum turbo. Базальные зерна ресничек и система эктоплазматических волоконец (фибрилл), выявлякмые методом импрегнации серебром. Реакции многоклеточных животных на раздражения осуществляются под воздействием нервной системы. Многие исследователи пытались обнаружить и у простейших (т. е. в пределах клетки) аналоги нервной системы. Американские ученые, например, описывали у многих инфузорий наличие особого нервного центра (так называемого моториума), представляющего собой особый уплотненный участок цитоплазмы. От этого центра к различным участкам тела инфузорип отходит система тонких волоконец, которые рассматривались как проводники нервных импульсов. Другие исследователи, применяя особые методы серебрения препаратов (обработка азотнокислым серебром с последующим восстановлением металлического серебра), обнаружили в эктоплазме инфузорий сеть тончайших волоконец. Эти структуры (рис. 6.1) также рассматривались как нервные элементы, по которым распространяется волна возбуждения. В настоящее время, ученые, изучающих тонкие фибриллярные структуры, придерживаются иного мнения об их функциональной роли в клетке простейшего. Экспериментальных доказательств нервной роли фибриллярных структур не получено. Напротив, имеются опытные данные, которые дают возможность предполагать, что у простейших волна возбуждения распространяется непосредственно по наружному слою цитоплазмы — эктоплазме. Что же касается различного рода фибриллярных структур, то они имеют опорное (скелетное) значение и способствуют сохранению формы тела простейшего.

7. Ядра простейших и их размножение

    Как и всякая клетка, простейшие имеют ядро. В ядрах простейших, так же как и в ядрах многоклеточных, имеется оболочка, ядерный сок (кариолимфа), хроматин (хромосомы) и ядрышки. Однако по размерам и строению ядра разные простейшие весьма разнообразны (рис. 7.1). Эти различия обусловлены соотношением структурных компонентов ядра: количеством ядерного сока, количеством и размерами ядрышек (нуклеол), степенью сохранения строения хромосом в интерфазном ядре и т. и.

Рис. 7.1 Ядра различных простейших: А — микронуклеус инфузории Paramecium aurelia; Б — жгутиконосец Trypanosoma brucei, В — амеба Amoeba sphaeronuclei; Г — панцирный жгутиконосец Ceratium fuscus; Д — радиолярия Aulacantha scolymantha: Е — макрогаметд кокциди Aggregate eberthi; Ж — макронуклеус инфузории Epidinium ecaudatum. У большинства простейших имеется одно ядро. Однако встречаются и многоядерные виды простейших.

У некоторых простейших, а именно у инфузорий и немногих корненожек — фораминифер, наблюдается интересное явление дуализма (двойственности) ядерного аппарата. Оно сводится к тому, что в теле простейшего имеются два ядра двух категорий, различающиеся как по своему строению, так и по физиологической роли в клетке. У инфузорий, например, имеется два типа ядер: большое, богатое хроматином ядро — макронуклеус и маленькое ядро — микронуклеус. Первое связано с выполнением вегетативных функций в клетке, второе — с половым процессом.

7.2 Бесполое размножение амебы Простейшим, как и всем организмам, свойственно размножение. Существуют две основные формы размножения простейших: бесполое и половое. В основе того и другого лежит процесс деления клетки.
При бесполом размножении (рис. 7.2) число особей возрастает в результате деления. Например, амеба при бесполом размножении делится на две амебы путем перетяжки тела. Процесс этот начинается с ядра, а затем захватывает цитоплазму. Иногда бесполое размножение приобретает характер множественного деления. При этом ядро предварительно делится несколько раз и простейшее становится многоядерным. Вслед за этим цитоплазма распадается на число отдельностей, соответствующих количеству ядер. В результате организм простейшего сразу дает начало значительному количеству мелких особей. Так происходит, например, бесполое размножение малярийного плазмодия — возбудителя малярии человека.

Половое размножение простейших характеризуется тем, что собственно размножению (увеличению числа особей) предшествует половой процесс, характерным признаком которого является слияние двух половых клеток (гамет) или двух половых ядер, ведущее к образованию одной клетки — зиготы, дающей начало новому поколению. Формы полового процесса и полового размножения у простейших в высшей степени разнообразны.

Многие виды простейших имеют не одну, а несколько форм размножения, которые могут закономерно чередоваться друг с другом. В результате получается сложным цикл развития, отдельные этапы которого могут протекать в разных условиях среды. Особенной сложностью отличаются циклы развития у паразитических простейших в классе споровиков.

8. Роль простейших в природе

 Практическое значение простейших для человека велико. В особенности это относится к паразитам. До настоящего времени в тропических зонах земного шара широко распространена малярия — тяжелое заболевание, поражающее ежегодно десятки миллионов человек в Индии и других тропических частях Азии, в Африке и других странах. Возбудитель этого заболевания относится к классу споровиков типа простейших (рис. 8.1). Тяжелым заболеванием человека в Центральной Африке является сонная болезнь, вызываемая паразитом из класса жгутиконосцев. Большой ущерб наносят животноводству заболевания домашних животных, вызываемые простейшими. Сюда относятся различные пироплазмозы, кокцидиозы, трипанозомозы и многие другие.

Рис. 8.1. Различные разновидности споровиков Имеется ряд простейших паразитов из отряда кокцидий, поражающих домашнюю птицу, в особенности кур. Борьба с этими многочисленными и опасными протозойными заболеваниями требует детального изучения биологии возбудителей, их циклов развития.

Рис. 8.2 Различные виды Фораминифер. Некоторый практический интерес представляют и свободноживущие простейшие. Разные виды их приурочены к определенному комплексу внешних условий, в частности к различному химическому составу воды.
Определенные виды простейших живут при разной степени загрязненности пресных вод органическими веществами. Поэтому по видовому составу простейших можно судить о свойствах воды водоема. Эти особенности простейших используют для санитарно-гигиенических целей при так называемом биологическом анализе воды.

    Тип простейших в геологическом отношении является весьма древним. В ископаемом состоянии хорошо сохранились те виды простейших, которые обладали минеральным скелетом (фораминиферы рис. 8.2., радиолярии). Ископаемые остатки их известны начиная с самых древних нижне-кембрийских отложений.

    Морские простейшие — корненожки и радиолярии — играли и играют весьма существенную роль в образовании морских осадочных пород. В течение многих миллионов и десятков миллионов лет микроскопически мелкие минеральные скелеты простейших после отмирания животных опускались на дно, образуя здесь мощные морские отложения. При изменении рельефа земной коры, при горнообразовательных процессах в прошлые геологические эпохи, морское дно становилось сушей. Морские осадки превращались в осадочные горные породы. Многие из них, как, например, некоторые известняки, меловые отложения и др., в значительной своей части состоят из остатков скелетов морских простейших. В силу этого изучение палеонтологических остатков простейших играет большую роль в определении возраста разных слоев земной коры и, следовательно, имеет существенное значение при геологической разведке, в частности при разведке полезных ископаемых.

ЗООЛОГИЯ. Простейшие. Одноклеточные - УчительPRO

ПРОСТЕЙШИЕ. Одноклеточные

Простейшие — это полифилетическая группа. Хотя ранее им часто придавали ранг подцарства или типа, в XXI-ом веке систематики относят простейших (ресничных, жгутиковых, саркодовых и Apicomplexa) к животноподобным протистам, не придавая этой группе таксономического значения и ранга.

Протисты (царство Протисты) — парафилетическая группа, к которой относят всех эукариотов, не являющихся грибами, растениями или животными.

Одноклеточные организмы — парафилетическая группа живых организмов, тело которых состоит из одной клетки (в противоположность многоклеточным). Среди одноклеточных есть и прокариоты, и эукариоты. К ним относятся все археи, бактерии и большая часть протист, а также некоторые растения и грибы. Иногда термин «одноклеточные» ошибочно используется как синоним протист.

Известно около 50 000 видов простейших, которых в природе можно обнаружить повсюду, где есть вода. Каждое простейшее представляет собой самостоятельный организм, способный выполнять все необходимые для жизни функции.

Общая характеристика Простейших:

• одноклеточные и колониальные эукариотические организмы
• от 40 000 до 70 000 видов
• размеры от 2—4 мкм до 1000 мкм
• движение за счёт ложноножек или специальных органоидов
• свободноживущие — аэробы, паразитические — анаэробы
• в основном гетеротрофы (исключение: эвглена зелёная имеет хлоропласты)
• поддержание гомеостаза
• размножение бесполым и половым путём
• реакция на воздействие окружающей среды

Подавляющее большинство простейших обладает аэробным типом обмена. Для дыхания они используют кислород, растворенный в воде. Окисление происходит в митохондриях.

Саркодовые

Саркодовые (лат. Sarcodina) — группа одноклеточных организмов, ранее рассматривавшаяся в качестве класса или подтипа.

Амеба — представитель Саркодовых. Обитает в небольших мелких прудах или проточных канавах с илистым дном. Тело амебы достигает 0,1 мм и ограничено тончайшей плазматической мембраной. Ядро в клетке регулирует процессы метаболизма и деления клеток, не занимает определенного положения. Цитоплазма содержит пищеварительные вакуоли, формирующиеся в разных участках клетки вокруг пищевых комочков, путем выделения пищеварительного сока из цитоплазмы. Пищей для нее служат одноклеточные водоросли, жгутиковые, инфузории.

Сократительная вакуоль, периодически сокращаясь, выделяет наружу избыток воды с растворенными ненужными веществами в любой точке тела амебы. Кислород поступает через всю поверхность тела амебы. Форма тела амебы постоянно меняется из-за образующихся цитоплазматических выростов — псевдоподий (ложноножек), служащих для захвата пищи (фагоцитоза) и передвижения. Некоторые виды при неблагоприятных условиях образуют цисту (защитную оболочку).

Жгутиконосцы (Жгутиковые)

Эвглена зелёная — представитель Жгутиконосцев. Строение: веретеновидная клетка, имеет жгутик, цитоплазму, ядро, сократительную вакуоль, светочувствительный глазок (стигму), хлоропласты и бесцветные пластиды. Форма тела постоянна. Передвигается с помощью жгутика. Способна к миксотрофному питанию. Размножается исключительно продольным делением надвое. Некоторые виды жгутиконосцев при неблагоприятных условиях образуют цисту. Для паразитических жгутиконосцев характерны сложные жизненные циклы с чередованием поколений и сменой хозяев.

Инфузории (ресничные)

Инфузория-туфелька. Строение: тело покрыто ресничками, имеет плотную наружную оболочку, два ядра (большое отвечает за жизнедеятельность клетки, малое — за половое размножение), цитоплазму, сократительные вакуоли (две с приводящими канальцами), пищеварительные вакуоли. У инфузории есть клеточный рот, ведущий в клеточную глотку, от которой отшнуровываются пищеварительные вакуоли. Они движутся к постоянному месту удаления остатков непереваренной пищи (порошице). Размножение бесполое (поперечное деление) и половое (конъюгация).

Значение Простейших

Значение простейших:

• источник питания для обитателей водоёма
• обогащение водоёма кислородом
• образование раковинными простейшими осадочных пород
• участие в почвообразовании
• улучшение переваривания пищи у животных
• индикатор чистоты водоёма
• паразиты, вызывающие опасные заболевания (дизентерийная амёба паразитирует в толстом кишечнике, лямблии — в тонком кишечнике и жёлчных протоках, малярийный паразит вызывает малярию)

Таблица «Подцарство Простейшие.
Тип Одноклеточные» (кратко)

Это конспект по теме «Простейшие. Одноклеточные». Выберите дальнейшие действия:

Простейшие 🐲 СПАДИЛО.РУ

Протисты или простейшие — группа эукариотических живых организмов, относящихся к царству животные. Единственная особенность, которая объединяет это подцарство — отсутствие сложной структуры. Все простейшие — одноклеточные, колониальные или многоклеточные, не имеющие высокоорганизованных тканей.

Весь организм простейшего существа состоит из одной клетки. Так что те функции, которые у многоклеточного организма выполняют специальные органы, у простейшего приходится принимать на себя составным частям клетки.

Строение

Простейшие обладают тончайшими морфофизиологическими приспособлениями к обитанию в различных экологических условиях.

Как правило, обитают в воде, влажной почве или в теле различных животных и человека.

Форма их тела весьма разнообразна — от неопределённой (как у амёбы) до удлинённой, обтекаемой, веретеновидной (трипаносома), некоторые имеют наружную раковину (фораминиферы), а живущие в толще воды — причудливые выросты. Тело большинства простейших состоит из одной клетки, содержащей одно или несколько ядер.

У одних тело одето лишь тончайшей мембраной, у других помимо клеточной мембраны развит ряд структур, образующих вместе с мембраной более или менее толстую оболочку, обычно эластичную — пелликулу.

Цитоплазма у простейших может быть условно разделена на наружную (эктоплазму, плазмагель) и внутреннюю (эндоплазму, плазмозоль), видимые под микроскопом.

Движение

Простейшие способны передвигаться с помощью ложноножек, жгутиков или ресничек, реагируют на различные раздражения (фототаксис, хемотаксис, термотаксис и др.).

Питание

Питаются мельчайшими животными, растительными организмами и гниющими органическими веществами, паразитические формы обитают на поверхности тела, в полостях тела или тканях организмов своих хозяев.

Пути поступления пищи в организм клетки также различны: пиноцитоз, фагоцитоз, осмотический путь, активный перенос веществ через мембрану – диффузия. Поступившую пищу они переваривают в пищеварительных вакуолях, заполненных пищеварительными ферментами.

Некоторые из них, имеющие фотосинтезирующих внутриклеточных симбионтов — хлорелл или хлоропласты (например, эвглены) способны синтезировать органическое вещество из неорганических веществ с помощью фотосинтеза.

Газообмен у простейших осуществляется всей поверхностью тела осмотическим путем; выделение продуктов обмена веществ и избытка воды происходит через поверхность тела, а также с помощью специальных периодически образующихся сократительных (или пульсирующих) вакуолей. Вакуолей бывает одна или несколько.

Размножение

Размножение простейших происходит бесполым и половым путём в зависимости от условий существования.

При бесполом размножении сначала ядро делится на две или несколько частей, а затем делится цитоплазма на две (равные или неравные) или много частей (соответственно числу вновь образовавшихся ядер). В результате из одного организма образуется два (одинаковых или неравных по величине) или несколько новых организмов.

При половом размножении две равные или различные по величине и строению (мужская и женская) особи сливаются друг с другом, образуя зиготу, которая затем начинает размножаться бесполым путём. Иногда между двумя особями происходит обмен частью ядер при соприкосновении особей (образования зиготы не наблюдается – это процесс коньюгации).

При неблагоприятных условиях простейшие способны образовывать цисты: их тело округляется и покрывается толстой оболочкой. В таком состоянии они могут находиться долгое время. При благоприятных условиях простейшее освобождается от оболочки и начинает вести подвижный образ жизни.

Классификация

• Тип Саркомастигофоры (Sarcomastigophora)
  • Подтип Жгутиконосцы (Mastigophora)
    • Класс Растительные жгутиконосцы (Phytomastigophorea)
    • Класс Животные жгутиконосцы (Zoomastigophorea)
  • Подтип Опалины (Opalinata)
  • Подтип Саркодовые (Sarcodina)
    • Класс Корненожки (Rhizopoda)
    • Класс Радиолярии, или Лучевики (Radiolaria)
    • Класс Солнечники (Heliozoa)
• Тип Апикомплексы (Apicomplexa)
  • Класс Перкинсеи (Perkinsea)
  • Класс Споровики (Sporozoea)
• Тип Миксоспоридии (Myxozoa)
  • Класс Миксоспоридии (Myxosporea)
  • Класс Актиноспоридии (Actinosporea)
• Тип Микроспоридии (Microspora)
• Тип Инфузории (Ciliophora)
  • Класс Ресничные инфузории (Ciliata)
  • Класс Сосущие инфузории (Suctoria)
• Тип Лабиринтулы (Labirinthomorpha)
• Тип Асцетоспоридии (Ascetospora)

Экологические функции

В водоёмах они питаются бактериями и гниющими органическими остатками, очищая воду (санитарная роль), сами являются пищей для многих животных, играют большую роль в почвообразовательных процессах.

Обитатели толщи воды океанов — фораминиферы (с известковыми раковинами), радиолярии (с кремниевым скелетом), кокколиты (из жгутиковых, имеющих известковый панцирь) — отмирая, образуют на дне мощные отложения известковых и кремниевых пород, входящих в состав земной коры.

Среди простейших есть паразиты растений, животных и человека. Так, малярийный плазмодий, поселяясь в эритроцитах человека, разрушает их, вызывая тяжёлую болезнь — малярию, а дизентерийная амёба, паразитируя в клетках стенок толстого кишечника человека, приводит к появлению кровавого поноса. Реснитчатые инфузории вызывают ихтиофтириоз у аквариумных рыб. Распространены и многие другие паразиты, вызывающие тяжёлые патологии человека, животных и растений.

Общая характеристика простейших

Общие характеристики простейших

Простейшие - эукариотические микроорганизмы. Хотя их часто изучают на курсах зоологии, они считаются частью микробного мира, потому что они одноклеточные и микроскопические.

Простейшие отличаются способностью к самостоятельному передвижению, характерной для большинства видов. У них обычно отсутствует способность к фотосинтезу, хотя род Euglena известен своей подвижностью, а также фотосинтезом (и поэтому считается как водорослью, так и простейшими).Хотя большинство простейших размножаются бесполыми методами, половое размножение наблюдается у нескольких видов. Большинство протозойных видов являются аэробными, но некоторые анаэробные виды были обнаружены в кишечнике человека и рубце животных.

Простейшие обитают в большинстве влажных местообитаний. Свободноживущие виды населяют пресноводную и морскую среду, а наземные виды населяют разлагающееся органическое вещество. Некоторые виды являются паразитами растений и животных.

Простейшие играют важную роль как зоопланктон , свободно плавающие водные организмы океанов.Здесь они лежат в основе многих пищевых цепочек и участвуют во многих пищевых сетях.

Размер и форма. Простейшие существенно различаются по размеру и форме. Меньшие виды могут быть размером с грибковые клетки; более крупные виды могут быть видны невооруженным глазом. Клетки простейших не имеют клеточных стенок и поэтому могут принимать бесконечное множество форм. У некоторых родов клетки окружены твердой оболочкой, тогда как клетки других родов заключены только в клеточную мембрану.

Многие простейшие чередуются между свободноживущей вегетативной формой, известной как трофозоит , и покоящейся формой, называемой цистой . Киста простейшего в некотором роде аналогична споре бактерии, поскольку она противостоит суровым условиям окружающей среды. Многие простейшие паразиты попадают в организм в форме кисты.

Большинство простейших имеют одно ядро, но у некоторых есть и макроядро, и одно или несколько микроядер. Сократительные вакуоли могут присутствовать у простейших для удаления избытка воды, и часто наблюдаются пищевые вакуоли.

Питание и передвижение. Простейшие - это гетеротрофных микроорганизмов, и большинство видов получают крупные пищевые частицы за счет фагоцитоза. Пищевая частица попадает в пищевую вакуоль. Затем лизосомальные ферменты переваривают питательные вещества в частице, и продукты пищеварения распределяются по клетке. У некоторых видов есть специализированные структуры, называемые цитостомами , через которые частицы проходят при фагоцитозе.

Многие протозойные виды передвигаются независимо с помощью одного из трех типов локомоторных органелл: жгутиков, ресничек и псевдоподий. Жгутики и реснички структурно схожи, имеют систему микротрубочек «9 плюс 2», тот же тип структуры, что и в хвосте сперматозоидов животных и некоторых клетках одноклеточных водорослей.То, как передвигается простейшее, является важным фактором при отнесении его к группе.

простейших | микроорганизм | Британника

Protozoan , организм, обычно одноклеточный и гетеротрофный (использующий органический углерод в качестве источника энергии), принадлежащий к любой из основных ветвей протистов и, как и большинство протистов, обычно микроскопический. Все простейшие являются эукариотами и, следовательно, обладают «истинным» или мембраносвязанным ядром. Они также являются нефиламентными (в отличие от организмов, таких как плесень, группа грибов, которые имеют волокна, называемые гифами) и ограничены влажными или водными средами обитания, будучи повсеместными в таких средах во всем мире, от Южного полюса до Северного полюса.Многие из них являются симбионтами других организмов, а некоторые виды - паразитами.

Dinoflagellate Noctiluca scintillans (увеличено).

Британская викторина

Викторина "Все о биологии"

Как еще называют так называемую морскую осу? На каком континенте обитают две ядовитые ящерицы в мире? Проверьте свои навыки, ответив на эти и другие вопросы, в этой викторине, посвященной биологии.

Современные ультраструктурные, биохимические и генетические данные сделали термин простейшее весьма проблематичным. Например, простейшее исторически относилось к простейшим, имеющим животные черты, такие как способность перемещаться по воде, как если бы они «плыли», как животное. Традиционно считалось, что простейшие являются прародителями современных животных, но современные данные показали, что для большинства простейших это не так.Фактически, современная наука показала, что простейшие представляют собой очень сложную группу организмов, которые не обязательно имеют общую эволюционную историю. Эта несвязанная или парафилетическая природа простейших заставила ученых отказаться от термина простейшие в формальных классификационных схемах. Следовательно, подкоролевство Protozoa теперь считается устаревшим. Сегодня термин простейшие используется неофициально по отношению к нефиламентным гетеротрофным протистам.

амеба (увеличено).

К широко известным простейшим относятся типичные динофлагелляты, амебы, парамеции и вызывающий малярию Plasmodium .

Особенности простейших

Парамеции и другие одноклеточные организмы в воде пруда.

Хотя простейшие больше не признаются в качестве формальной группы в существующих системах биологической классификации, простейшие все же можно использовать как строго описательный термин.Простейших объединяет их гетеротрофный способ питания, что означает, что эти организмы получают углерод в восстановленной форме из окружающей среды. Однако это не уникальная особенность простейших. Кроме того, это описание не так однозначно, как кажется. Например, многие протисты являются миксотрофами, способными как к гетеротрофии (вторичное получение энергии за счет потребления других организмов), так и к аутотрофии (получение первичной энергии, например, путем захвата солнечного света или метаболизма химических веществ в окружающей среде).Примеры миксотрофов простейших включают многие хризофиты. Некоторые простейшие, такие как Paramecium bursaria , развили симбиотические отношения с эукариотическими водорослями, в то время как амеба Paulinella chromatophora , по-видимому, приобрела автотрофность в результате относительно недавнего эндосимбиоза цианобактерии (сине-зеленой водоросли). Следовательно, многие простейшие либо сами выполняют фотосинтез, либо пользуются фотосинтетическими способностями других организмов. Однако некоторые виды водорослей простейших потеряли способность к фотосинтезу (например,g., видов Polytomella и многих динофлагеллят), что еще больше усложняет понятие «простейшие».

репрезентативных простейших. Фитофлагеллята Gonyaulax - одна из динофлагеллят, ответственных за появление красных приливов. Зоофлагеллята Trypanosoma brucei является возбудителем африканской сонной болезни. Амеба - один из самых распространенных саркодинов. Другие представители подтипа Sarcodina, такие как радиолярии, гелиозойные и фораминиферы, обычно обладают защитным покровом.Светлячок Pinaciophora показан покрытым чешуей. Тип Ciliophora, включающий ресничные Tetrahymena и Vorticella, содержит наибольшее количество видов простейших, но является наиболее однородной группой. Плазмодий , вызывающий малярию, распространяется через укус комара, который вводит инфекционные споры (спорозоиты) в кровоток.

Простейшие подвижны; почти все обладают жгутиками, ресничками или псевдоподиями, которые позволяют им перемещаться в своих водных средах обитания. Однако эта общность не является уникальной чертой простейших; например, организмы, которые явно не простейшие, также производят жгутики на различных стадиях своего жизненного цикла (например, большинство бурых водорослей). Простейшие также строго не являются многоклеточными и существуют либо в виде одиночных клеток, либо в виде клеточных колоний. Тем не менее, некоторые колониальные организмы (например,g., Dictyostelium discoideum , супергруппа Amoebozoa) демонстрируют высокий уровень клеточной специализации, граничащий с многоклеточностью.

Из описательных руководств, представленных выше, исключаются многие организмы, такие как жгутиковые фотосинтетические таксоны (ранее Phytomastigophora), которые считались простейшими по старым классификационным схемам. Организмы, которые соответствуют современному определению простейших, встречаются во всех основных группах простейших, признанных протистологами, что отражает парафилетическую природу простейших.

Скоординированное биение ресничек продвигает простейших через воду.

Наиболее важные группы свободноживущих простейших встречаются в нескольких основных эволюционных кластерах протистов, включая инфузории (супергруппа Chromalveolata), лобозные амебы (супергруппа Amoebozoa), филозные амебы (супергруппа Rhizaria), криптомонады (супергруппа Chromalveolata), раскопки (супергруппа Excavata), опистоконты (супергруппа Opisthokonta) и эвглениды (Euglenozoa).Эти группы организмов важны с экологической точки зрения благодаря их роли в круговоротах питательных веществ микробов и встречаются в самых разных средах, от земных почв до пресноводных и морских сред обитания до водных отложений и морского льда. Значительные простейшие паразиты включают представителей Apicomplexa (супергруппа Chromalveolata) и трипаносом (Euglenozoa). Организмы этих групп являются возбудителями таких заболеваний человека, как малярия и африканская сонная болезнь. Из-за преобладания этих патогенов человека и экологической важности упомянутых выше свободноживущих групп простейших об этих группах известно много.Поэтому данная статья концентрируется на биологии этих сравнительно хорошо охарактеризованных простейших. В конце статьи приводится краткое изложение современной классификационной схемы протистана.

Выбор и диапазон

В этой главе мы рассмотрим выбор в документе, а также выбор в полях формы, таких как .

JavaScript может получить доступ к существующему выбору, выбрать / отменить выбор узлов DOM в целом или частично, удалить выбранный контент из документа, заключить его в тег и т. Д.

Вы можете найти несколько рецептов для общих задач в конце главы, в разделе «Итоги». Возможно, это покрывает ваши текущие потребности, но вы получите гораздо больше, если прочитаете весь текст.

Базовые объекты Range и Selection легко понять, и тогда вам не потребуются рецепты, чтобы заставить их делать то, что вы хотите.

Базовая концепция выбора - это диапазон, то есть пара «граничных точек»: начало диапазона и конец диапазона.

Создан объект Range без параметров:

Затем мы можем установить границы выделения с помощью range.setStart (node, offset) и range.setEnd (node, offset) .

Первый аргумент узел может быть либо текстовым узлом, либо узлом элемента. От этого зависит значение второго аргумента:

• Если узел является текстовым узлом, то смещение должно быть позицией в тексте.
• Если узел является узлом элемента, то смещение должно быть дочерним номером.

Например, давайте создадим в этом фрагменте диапазон:

  
 Пример:  курсив  и  жирный 
  

Вот его структура DOM:

функций активации в нейронных сетях | by SAGAR SHARMA

Линейная или идентификационная функция активации

Как вы можете видеть, функция является линейной или линейной. Следовательно, вывод функций не будет ограничен каким-либо диапазоном.

Уравнение: f (x) = x

Диапазон: (от-бесконечности до бесконечности)

Это не помогает со сложностью или различными параметрами обычных данных, которые вводятся в нейронные сети.

Нелинейная функция активации

Нелинейные функции активации являются наиболее часто используемыми функциями активации. Нелинейность помогает придать графику примерно такой вид.

Это позволяет модели легко обобщать или адаптировать с различными данными и различать выходные данные.

Основные термины, необходимые для понимания нелинейных функций:

Производная или дифференциальная: Изменение оси y w.r.t. изменение оси X. Это также известно как наклон.

Монотонная функция: Функция, которая либо полностью не увеличивает, либо не убывает.

Нелинейные функции активации в основном делятся на основе их диапазона или кривых -

1. Сигмоидальная или логистическая функция активации

Кривая сигмоидной функции выглядит как S-образная.

Основная причина, по которой мы используем сигмовидную функцию, заключается в том, что она существует между (от 0 до 1). Таким образом, он особенно используется для моделей, где мы должны предсказать вероятность в качестве выходных данных. Поскольку вероятность чего-либо существует только между диапазоном 0 и 1, сигмоид является правильным выбором.

Функция дифференцируема . Это означает, что мы можем найти наклон сигмовидной кривой в любых двух точках.

Функция монотонная , а производная функции - нет.

Логистическая сигмоидальная функция может привести к зависанию нейронной сети во время обучения.

Функция softmax - это более обобщенная функция логистической активации, которая используется для мультиклассовой классификации.

2. Функция активации Tanh или гиперболического тангенса

tanh также похожа на логистическую сигмоиду, но лучше. Диапазон функции tanh составляет от (-1 до 1). tanh также имеет сигмовидную форму (s-образную).

Преимущество состоит в том, что отрицательные входы будут отображаться строго отрицательно, а нулевые входы будут отображаться около нуля на графике tanh.

Функция дифференцируемая .

Функция является монотонной , а ее производная не является монотонной .

Функция tanh в основном используется для разделения двух классов.

В сетях с прямой связью используются функции активации как tanh, так и логистического сигмоида.

3. Функция активации ReLU (выпрямленное линейное устройство)

На данный момент ReLU является наиболее часто используемой функцией активации в мире.Поскольку он используется почти во всех сверточных нейронных сетях или глубоком обучении.

Как видите, ReLU наполовину выпрямлен (снизу). f (z) равно нулю, когда z меньше нуля, и f (z) равно z, когда z больше или равно нулю.

Диапазон: [от 0 до бесконечности)

И функция, и ее производная являются монотонными .

Но проблема в том, что все отрицательные значения сразу становятся нулевыми, что снижает способность модели правильно соответствовать или обучаться на основе данных.Это означает, что любой отрицательный вход, подаваемый на функцию активации ReLU, немедленно превращает значение в ноль на графике, что, в свою очередь, влияет на результирующий график, не отображая отрицательные значения должным образом.

4. Leaky ReLU

Это попытка решить проблему умирающего ReLU

Вы видите утечку? 😆

Утечка способствует увеличению дальности действия функции ReLU. Обычно значение , а равно 0.01 или около того.

Если a не равно 0,01 , то оно называется Randomized ReLU .

Следовательно, диапазон Leaky ReLU равен (-infinity to infinity).

Как Leaky, так и Randomized ReLU функции монотонны по своей природе. Также их производные также имеют монотонный характер.

Почему используется производная / дифференциация?

При обновлении кривой узнать в , в каком направлении и , на сколько изменить или обновить кривую в зависимости от наклона.Вот почему мы используем дифференциацию практически во всех частях машинного обучения и глубокого обучения.

Cytoscape.js

Библиотека теории графов (сетевая) для визуализации и анализа

Feature Selection с sklearn и пандами | by Abhini Shetye

Введение в методы выбора функций и их реализация в Python

Выбор функций - один из первых и важных шагов при выполнении любой задачи машинного обучения. Функция в случае набора данных просто означает столбец. Когда мы получаем какой-либо набор данных, не обязательно, что каждый столбец (функция) будет иметь влияние на выходную переменную. Если мы добавим в модель эти нерелевантные функции, это сделает модель хуже (Garbage In Garbage Out).Это приводит к необходимости делать выбор функций.

Когда дело доходит до реализации выбора функций в Pandas, числовые и категориальные функции должны обрабатываться по-разному. Здесь мы сначала обсудим выбор числовых функций. Следовательно, перед реализацией следующих методов нам нужно убедиться, что DataFrame содержит только числовые функции. Кроме того, следующие методы обсуждаются для задачи регрессии, что означает, что как входные, так и выходные переменные являются непрерывными по своей природе.

Выбор функций может быть выполнен несколькими способами, но в общих чертах их можно разделить на 3 категории:
1. Метод фильтрации
2. Метод оболочки
3. Встроенный метод

О наборе данных:

Мы будем использовать встроенный Набор данных Boston, который можно загрузить через sklearn. Мы будем выбирать функции, используя перечисленные выше методы для задачи регрессии прогнозирования столбца «MEDV». В следующем фрагменте кода мы импортируем все необходимые библиотеки и загружаем набор данных.

 # импорт библиотек 
 из sklearn.datasets import load_boston 
 import pandas as pd 
 import numpy as np 
 import matplotlib 
 import matplotlib.pyplot as plt 
 import seaborn as sns 
 import statsmodels.api 
 import statsmodels.api 
 import statsmodels.api 
 import statsmodels.api 
 sklearn.model_selection import train_test_split 
 from sklearn.linear_model import LinearRegression 
 from sklearn.feature_selection import RFE 
 from sklearn.linear_model import RidgeCV, LassoCV, Ridge, Lasso # Загрузка набора данных 
f = load_000DataFrame (x.data, columns = x.feature_names) 
 df ["MEDV"] = x.target 
 X = df.drop ("MEDV", 1) #Feature Matrix 
 y = df ["MEDV"] #Target Переменная 
 df.head () 

Как следует из названия, в этом методе вы фильтруете и выбираете только подмножество соответствующих функций. Модель строится после выбора характеристик. Фильтрация здесь выполняется с использованием корреляционной матрицы, и чаще всего это делается с использованием корреляции Пирсона.

Здесь мы сначала построим тепловую карту корреляции Пирсона и увидим корреляцию независимых переменных с выходной переменной MEDV.Мы будем выбирать только те функции, которые имеют корреляцию выше 0,5 (принимая абсолютное значение) с выходной переменной.

Коэффициент корреляции имеет значения от -1 до 1
- Значение, близкое к 0, означает более слабую корреляцию (точный 0 означает отсутствие корреляции)
- Значение, близкое к 1, означает более сильную положительную корреляцию
- Значение, близкое к -1, означает более сильную отрицательная корреляция

 # Использование корреляции Пирсона 
 plt.figure (figsize = (12,10)) 
 cor = df.corr () 
 sns.heatmap (cor, annot = True, cmap = plt.cm.Reds) 
 plt.show () 

 # Корреляция с выходной переменной 
 cor_target = abs (cor ["MEDV"]) # Выбор сильно коррелированных функций 
 related_features = cor_target [cor_target> 0.5] 
 related_features 

Как мы видим, только функции RM, PTRATIO и LSTAT сильно коррелированы с выходной переменной MEDV. Следовательно, мы откажемся от всех остальных функций, кроме этих. Однако это еще не конец. Одно из предположений линейной регрессии заключается в том, что независимые переменные не должны коррелировать друг с другом.Если эти переменные коррелированы друг с другом, то нам нужно оставить только одну из них, а остальные отбросить. Итак, давайте проверим корреляцию выбранных признаков друг с другом. Это можно сделать, визуально проверив его по приведенной выше корреляционной матрице или по фрагменту кода ниже.

 print (df [[«LSTAT», «PTRATIO»]]. Corr ()) 
 print (df [[«RM», «LSTAT»]]. Corr ()) 

Из приведенного выше кода это видно, что переменные RM и LSTAT сильно коррелированы друг с другом (-0.613808). Следовательно, мы оставим только одну переменную и отбросим другую. Мы сохраним LSTAT, поскольку его корреляция с MEDV выше, чем у RM.

После удаления RM у нас остались две функции: LSTAT и PTRATIO. Это последние характеристики, которые дает корреляция Пирсона.

Для метода оболочки требуется один алгоритм машинного обучения, и его производительность используется в качестве критерия оценки. Это означает, что вы вводите функции в выбранный алгоритм машинного обучения и в зависимости от производительности модели добавляете / удаляете функции.Это итеративный и затратный в вычислительном отношении процесс, но он более точен, чем метод фильтрации.

Существуют различные методы оболочки, такие как обратное исключение, прямой выбор, двунаправленное исключение и RFE. Мы обсудим здесь обратное устранение и RFE.

и. Обратное исключение

Как следует из названия, мы сначала вводим в модель все возможные функции. Мы проверяем производительность модели, а затем итеративно удаляем худшие функции одну за другой, пока общая производительность модели не достигнет приемлемого диапазона.

Показатель производительности, используемый здесь для оценки производительности функции, - pvalue. Если значение pvalue выше 0,05, мы удаляем эту функцию, в противном случае сохраняем ее.

Сначала мы запустим здесь одну итерацию, чтобы получить представление о концепции, а затем запустим тот же код в цикле, который даст окончательный набор функций. Здесь мы используем модель OLS, которая расшифровывается как «обычные наименьшие квадраты». Эта модель используется для выполнения линейной регрессии.

 # Добавление постоянного столбца единиц, обязательного для sm.Модель OLS 
 X_1 = sm.add_constant (X) # Подходит для модели sm.OLS 
 model = sm.OLS (y, X_1) .fit () 
 model.pvalues ​​

Как мы видим, переменная AGE имеет наивысший p значение 0,9582293, что больше 0,05. Следовательно, мы удалим эту функцию и построим модель еще раз. Это итеративный процесс, который можно выполнить сразу с помощью цикла. Этот подход реализован ниже, что даст окончательный набор переменных, а именно CRIM, ZN, CHAS, NOX, RM, DIS, RAD, TAX, PTRATIO, B и LSTAT

 #Backward Elimination 
 cols = list (X.columns) 
 pmax = 1 
 while (len (cols)> 0): 
 p = [] 
 X_1 = X [cols] 
 X_1 = sm.add_constant (X_1) 
 model = sm.OLS (y, X_1). fit () 
 p = pd.Series (model.pvalues.values ​​[1:], index = cols) 
 pmax = max (p) 
 feature_with_p_max = p.idxmax () 
 if (pmax> 0,05): 
 cols. remove (feature_with_p_max) 
 else: 
 breakselected_features_BE = cols 
 print (selected_features_BE)  Вывод:   ['CRIM', 'ZN', 'CHAS', 'NOX', 'RM', 'DIS', 'RAD', «НАЛОГ», «PTRATIO», «B», «LSTAT»]  

ii.RFE (рекурсивное исключение признаков)

Метод рекурсивного исключения признаков (RFE) работает путем рекурсивного удаления атрибутов и построения модели на основе оставшихся атрибутов. Он использует метрику точности для ранжирования функций в соответствии с их важностью. Метод RFE принимает в качестве входных данных модель, которая будет использоваться, и количество требуемых функций. Затем он дает рейтинг всех переменных, причем 1 является наиболее важной. Он также предоставляет свою поддержку, True - актуальная функция, а False - нерелевантная функция.

 model = LinearRegression () # Инициализация модели RFE 
 rfe = RFE (model, 7) # Преобразование данных с использованием RFE 
 X_rfe = rfe.fit_transform (X, y) # Подгонка данных к модели 
 model.fit (X_rfe, y ) 
 print (rfe.support_) 
 print (rfe.ranking_)  Вывод:   [False False False True True True True False True True False 
 True] 
 [2 4 3 1 1 1 1 7 1 1 5 1 6 1]  

Здесь мы взяли модель LinearRegression с 7 функциями, и RFE дал ранжирование функций, как указано выше, но выбор числа «7» был случайным.Теперь нам нужно найти оптимальное количество функций, для которых точность максимальна. Мы делаем это, используя цикл, начиная с 1 функции и заканчивая 13. Затем мы берем ту, для которой точность наиболее высока.

 #no of features 
 nof_list = np.arange (1,13) 
 high_score = 0 
 # Переменная для сохранения оптимальных характеристик 
 nof = 0 
 score_list = [] 
 для n в диапазоне (len (nof_list)): 
 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split (X, y, размер_теста = 0.3, random_state = 0) 
 model = LinearRegression () 
 rfe = RFE (model, nof_list [n]) 
 X_train_rfe = rfe.fit_transform (X_train, y_train) 
 X_test_rfe = rfe.transform (X_trainfe_rfe) 
 model , y_train) 
 score = model.score (X_test_rfe, y_test) 
 score_list.append (score) 
 if (score> high_score): 
 high_score = score 
 nof = nof_list [n] print ("Оптимальное количество функций:% d "% nof) 
 print (" Оценка с функциями% d:% f "% (nof, high_score))  Вывод:   Оптимальное количество функций: 10 
 Оценка с 10 функциями: 0.663581  

Как видно из приведенного выше кода, оптимальное количество функций равно 10. Теперь мы вводим 10 как количество функций в RFE и получаем окончательный набор функций, заданный методом RFE, следующим образом:

 cols = list (X .columns) 
 model = LinearRegression () # Инициализация модели RFE 
 rfe = RFE (model, 10) # Преобразование данных с использованием RFE 
 X_rfe = rfe.fit_transform (X, y) # Подгонка данных к модели 
 model.fit (X_rfe , y) 
 temp = pd.Series (rfe.support_, index = cols) 
 selected_features_rfe = temp [temp == True].index 
 print (selected_features_rfe)  Вывод:   Index (['CRIM', 'ZN', 'INDUS', 'CHAS', 'NOX', 'RM', 'DIS', 'RAD', 'PTRATIO', 
 'LSTAT'], 
 dtype = 'object')  

Встроенные методы являются итеративными в том смысле, что заботятся о каждой итерации процесса обучения модели и тщательно извлекают те функции, которые больше всего способствуют обучению для конкретной итерации. . Методы регуляризации - это наиболее часто используемые встроенные методы, которые наказывают функцию с учетом порогового значения коэффициента.

Здесь мы сделаем выбор объектов с использованием регуляризации Лассо. Если объект не имеет значения, аркан штрафует его коэффициент и делает его равным 0. Следовательно, объекты с коэффициентом = 0 удаляются, а остальные берутся.

 reg = LassoCV () 
 reg.fit (X, y) 
 print («Лучшая альфа с использованием встроенного LassoCV:% f»% reg.alpha_) 
 print («Лучший результат с использованием встроенного LassoCV:% f "% reg.score (X, y)) 
 coef = pd.Series (reg.coef_, index = X.columns) 

 print (" Выбранное лассо "+ str (sum (coef! = 0)) +" переменные и исключили другие "+ str (sum (coef == 0)) +" variables ") 

 imp_coef = coef.sort_values ​​() 
 import matplotlib 
 matplotlib.rcParams ['figure.figsize'] = (8.0, 10.0) 
 imp_coef.plot (kind = "barh") 
 plt.title («Важность функции с использованием модели лассо») 

Здесь Модель Lasso имеет все функции, кроме NOX, CHAS и INDUS.

Мы увидели, как выбирать объекты, используя несколько методов для числовых данных, и сравнили их результаты. Теперь возникает путаница, какой метод выбрать в какой ситуации. Следующие пункты помогут вам принять это решение.

1. Метод фильтрации менее точен. Это замечательно при выполнении EDA, его также можно использовать для проверки мультиколинейности данных.
2. Методы Wrapper и Embedded дают более точные результаты, но, поскольку они требуют больших вычислительных ресурсов, эти методы подходят, когда у вас меньше возможностей (~ 20).

В следующем блоге мы рассмотрим еще несколько методов выбора функций для выбора числовых, а также категориальных функций.

Смотрите также

• 
  Выделение секрета простаты при дефекации
• 
  Кровяные выделения после родов через 2 месяца
• 
  Коричневые выделения из носа при гайморите
• 
  Какие должны идти выделения после родов
• 
  Выделения при месячных какие
• 
  У ребенка в глазах желтые выделения
• 
  Кровянистые выделения при эрозии шейки
• 
  В конце цикла выделения как яичный белок
• 
  Творожные выделения без запаха
• 
  Перед месячными идут коричневые выделения
• 
  Сильные боли внизу живота и выделения