草履蟲

草履蟲

草履蟲是一種身體很小,圓筒形的原生動物,它只由一個細胞構成,是單細胞動物,雌雄同體。最常見的是尾草履蟲。體長只有180至280微米。它和變形蟲的壽命最短,以小時來計算,壽命時間為一晝夜左右。(大草履蟲的壽命可達五晝夜以上。)因為它身體形狀從平面角度看上去像一隻倒放的草鞋底而叫做草履蟲,觀察它需要用顯微鏡才能觀察仔細。

基本介紹

  • 中文學名:草履蟲
  • 拉丁學名:paramecium
  • :原生生物界
  • :原生動物門
  • :纖毛綱
  • :膜口目
  • :草履蟲科
  • :草履蟲屬
  • :草履蟲
形態特徵,科目,生活環境,呼吸作用,攝食消化,平衡調節,生殖方式,功能,反應運動,產生的反應,循序移動,身體作用,排遺,種類,生態作用,種群分布,表膜,胞肛,營養,分類,原生動物分布,養殖純化,養殖方法,純化,

形態特徵

草履蟲Paramecium是纖毛綱的代表種,也是原生動物的代表種。草履蟲生活在淡水中,一般池沼,小河中都可採到。世界已知22種,常見有大草履蟲(長180~300微米)、雙小核草履蟲(長80~170微米,伸縮泡2個,有兩個小核,很小)、多小核草履蟲(長180~310微米,有時有3個伸縮泡,小核泡型,有3~12個)、綠草履蟲(體長80~150微米,細胞質內有綠藻共生,在見光處培養後通體呈綠色,小核1個,緻密型)、大草履蟲是最常見者。
草履蟲一般呈長圓筒形,前端鈍圓,後端寬而略尖,形狀似倒置的草鞋,因此得名。草履蟲全身長滿縱行排列的纖毛,纖毛和鞭毛的結構基本相同。蟲體的表面為表膜,由3層膜組成,起到緩衝和保護作用,裡面的細胞質分化為內質與外質。每一根纖毛從位於表膜下的一個基體發出來,整個表膜下的基體由縱橫連線的小纖維連線成網,起到協調纖毛活動的作用。表膜下的外質中有一排小桿狀的囊泡結構,與表膜垂直排列,叫做刺絲泡,開口於表膜上,當蟲體遇到刺激時,刺絲泡射出其內容物,遇水形成細絲。如用5%亞甲基藍、稀醋酸或墨水刺激時,可見放出刺絲。一般認為刺絲泡具有防衛和捕食的作用。 
草履蟲的形態結構草履蟲的形態結構
一種身體很小、圓筒形的原生動物。最常見的是尾草履蟲,體長只有80~300微米。因為它身體形狀從平面角度看上去像一隻倒放的草鞋底而叫做草履蟲。草履蟲全身由一個細胞組成,身體表面包著一層膜,膜上密密地長著許多纖毛,靠纖毛的划動在水裡運動。它身體的一側有一條凹入的小溝,叫“口溝”,相當於草履蟲的“嘴巴”。口溝內的密長的纖毛擺動時,能把水裡的細菌和有機碎屑作為食物擺進口溝,再進入草履蟲體內,供其慢慢消化吸收。殘渣由一個叫肛門點的小孔排出。草履蟲靠身體的外膜吸收水裡的氧氣,排出二氧化碳。常見的草履蟲具有兩個細胞核:大核主要對營養代謝起重要作用,小核主要與生殖作用有關。草履蟲有很迅速的應激性

科目

屬膜口目草履蟲科大草履蟲屬。生活在有機質較豐富的池塘、緩流的小溝、小河以及居民區附近的水溝中。大草履蟲是原生動物中體形較大的種類,體長約180~300微米,用肉眼觀察含有大量草履蟲的液體,可以看到很多針尖狀發亮的白色小點在浮動,這些白點就是草履蟲。

生活環境

大草履蟲身體內充滿了細胞質,在水中前進時,它不停地擺動口溝里的纖毛,鼓起水渦,攝取水裡的細菌或其它有機物,食物由胞口和胞咽而進入細胞質,形成食物泡。食物泡隨著細胞質的流動而在體內移動,泡中的食物逐漸被消化和吸收,食物殘渣由身體後側的胞肛排出體外。草履蟲通過表膜進行呼吸,吸收水裡溶解的氧氣,分解有機物後釋放出能量,而產生的二氧化碳和一些含氮廢物,通過表膜排出體外。喜歡生活在有機物豐富的池塘、水溝、窪地等。大多數草履蟲是全動性營養,但綠草履蟲是例外,體內含共生綠藻,這種綠藻可利用動物體排泄的含氮廢物作為無機鹽的來源,通過植物式光合作用製造有機物生存(屬於植物性營養。草履蟲可以在缺氧或厭氧環境中生活,其耐污性極強。
草履蟲
圖:細胞分裂(單細胞生物分裂為個體分裂)

呼吸作用

草履蟲的呼吸作用主要通過體表進行,由體表的表膜吸取水中的氧氣,將新陳代謝產生的二氧化碳排出體外。大草履蟲有2個細胞核,大核與營養有關,小核與生殖有關。

攝食消化

草履蟲吞噬營養,有較複雜的消化細胞器。由蟲體近前端開始有一條口溝,斜著伸向身體中部,口溝末端的與表膜相連處形成胞口,下面連著漏斗形的胞咽。食物(如細菌、小的生物和腐爛的有機物等)通過口溝處纖毛擺動而進入胞口,在胞咽下端積聚成下泡,被細胞質包裹而脹大,形成食物泡,在固定的路徑中流動,與溶酶體融合後進行消化。最後不能消化的殘渣由身體後部的胞肛排出蟲體外。

平衡調節

在內、外質之間有2個伸縮泡,一個在體前部,一個在體後部。每個伸縮泡向周圍細胞質伸出放射排列的收集管,這些收集管端部與內質網的小管相通。在伸縮泡主泡和收集管上有由一束微管組成的收縮絲,內質網收集的水分以及代謝廢物通過收縮絲的收縮而進入收集管,注入伸縮泡,從表膜小孔(排泄孔)排出蟲體外。前後2個伸縮泡交替收縮,維持其體內水分平衡。可見,伸縮泡的功能是調節滲透壓和排泄。

生殖方式

草履蟲的生殖可分為無性生殖有性生殖。無性生殖為橫二分裂,小核先進行有絲分裂,大核再進行無絲分裂,然後細胞質一分為二,最後蟲體從中部橫斷,成為2個新個體。有性生殖為接合生殖,2個草履蟲口溝對口溝粘合在一起,粘合處細胞膜溶解,兩個蟲體的細胞質相通,小核離開大核,分裂2次形成4個核,其中3個解體,剩下的1個小核又分裂成大小不等的2個核——雌核(較大核)和雄核(較小核),大核逐漸消失。然後兩蟲體互換其雄核,並與對方雌核融合,這一過程相當於受精作用。此後兩蟲體分開,接合核分裂3次成為8個核,4個變為大核,其餘4核有3個解體,剩下1核分裂為2小核,再分裂為4小核,每個蟲體也分裂2次,結果原接合的兩親本蟲體各形成4個草履蟲,新形成的8個草履蟲都有一大核,一小核。
草履蟲分為兩種生殖方式。一種稱為橫二裂,一種稱為接合生殖。
橫二裂,即草履蟲本身經過體內胞器複製等準備工作後,在蟲體中央橫裂為兩個相同蟲體的過程。所分裂出的蟲體和原先蟲體相同。
接合生殖過程十分繁複。
1、在一定環境中,兩個草履蟲口溝相接,細胞膜融合,交換小核中的部分遺傳信息。接合生殖開始。
2、每個個體中的小核各進行一次減數分裂,分別形成4個單倍體小核。
3、每個個體4個小核中的3個消失,剩下的小核分裂為一個雄核(較小)和一個雌核(較大)。大核同步消失。
4、2個接合的個體交換雄核,並與對方的雌核融合。
5、蟲體分離。
6、每個個體融合而來的新核分裂3次,各形成8個核。8個核中,4個形成新大核,4個形成新小核。
7、4個新小核中的3個消失。小核與細胞質進行分裂,大核不再分裂。小核和細胞質分裂2次後,每個個體各形成4個新個體,總共產生8個新個體。
8個新個體,與進行接合的兩草履蟲遺傳信息均有不同。

功能

反應運動

草履蟲的迴避反應運動和逃避反應運動
用細針觸碰草履蟲的前端,草履蟲會倒退著游,轉身轉向,然後游開,這是迴避反應。如果用細針觸碰草履蟲的後端,草履蟲會加快向前遊動,這是逃避反應。
用顯微操作的方法,把微電極插進草履蟲的身體裡(見圖1),再把微電極連線到電生理放大器上,記錄微電極所檢測到的電位變化(Vm)。然後,為了進行精確的碰觸刺激,利用壓電晶體通電後產生的振幅,作用到草履蟲的前端和後端(圖1:A、B).
圖1 草履蟲膜電位的引導。圖1 草履蟲膜電位的引導。
刺激草履蟲的前端,可以在草履蟲身體內記錄到向上的電位變化(圖2),這是典型的去極化電位。其幅度取決於刺激強度:刺激強度弱,引發的電位低;強度大,引發的電位就高。當出現去極化電位時,草履蟲的纖毛反向划動,可以使草履蟲向後移動。
圖2 刺激草履蟲前端引發的膜電位。圖2 刺激草履蟲前端引發的膜電位。
如果刺激草履蟲的後端,在草履蟲身體內記錄到的是朝下的電位變化(見圖3),這是典型的超極化電位。刺激強度弱,朝下的電位變化小;刺激強度大,朝下的電位變化就大。當出現超極化電位時,草履蟲加快纖毛的正向划動,可以使草履蟲快速向前移動。
圖3 刺激草履蟲後端引發的膜電位。圖3 刺激草履蟲後端引發的膜電位。
為什麼刺激草履蟲前端和後端會產生不同的膜電位?
用不同濃度的鈉、鉀、鈣等細胞外陽離子進行的實驗表明,機械刺激可以造成前端表膜鈣通透性短暫地增加,導致鈣離子短暫內流,而鈣離子內流會引發去極化電位。在草履蟲的後端進行機械刺激,造成了後端表膜鉀通透性短暫地增加,導致鉀離子短暫內流,而鉀離子內流會引發超極化電位。
鈣離子內流引起纖毛內鈣離子升高,改變了纖毛內微管滑動的活動順序,使纖毛的擺動方向逆轉。而細胞膜復極化後,鈣離子停止進入,由於存在鈣的泵出機制,纖毛內的鈣回到原先水平,纖毛就恢復向前遊動的擺動方向,這就完成了組成迴避反應的一連串動作。
如果細胞外溶液中沒有鈣離子,那么,碰觸刺激不再引起纖毛擺動方向逆轉。如果用去垢劑“洗”草履蟲,使細胞內外液能自由平衡,然後將其置於含有三磷酸腺苷(ATP)的溶液中,草履蟲會正常遊動,但是,當溶液里的鈣離子濃度升高時,雖然沒有給於碰觸刺激,草履蟲的纖毛卻會出現反向擺動,蟲體向後遊動。
有一類草履蟲的突變種Pawn ,其表膜上的鈣通道有缺陷,這類草履蟲不能作出迴避反應,溶液中的鈣離子濃度升高也不會令其纖毛擺動方向逆轉。可是,當人們把Pawn 膜溶解後,它的纖毛就會在鈣離子濃度升高時表現出正常的逆轉反應。
可見,草履蟲前端的表膜同後端的表膜中離子通道的特性是不一樣的。觸碰刺激作用到草履蟲的前端,打開了位於前端表膜上的鈣通道。穿過了膜的鈣離子使得纖毛內微管滑動的活動順序發生改變,於是,纖毛的擺動方向逆轉,草履蟲倒退著游,表現出迴避反應。如果觸碰刺激作用到草履蟲的後端,打開了位於後端表膜上的鉀通道,穿過了膜的鉀離子促使纖毛加快正向划動,使草履蟲快速向前遊動,表現出逃避反應。這樣,雖然沒有神經,草履蟲依靠原始的機制,也可以作出靈活的反應。

產生的反應

草履蟲對產生的反應
實驗表明,草履蟲身體可以感受或光、熱、電的刺激以及磁場的刺激。可是,草履蟲細胞內沒有專門的光、熱、電、磁感受器,是什麼原因使得草履蟲可以感受到光、電、磁的刺激?
草履蟲的細胞質里有細胞核、蛋白質、多糖和脂類物質,其餘的都是水。細胞質里75%~85%是水。對細胞採用自旋迴波測量方法的研究表明,細胞內的水並非完全處於游離狀態,而是呈現“結構化”(structured),也就是說,細胞內的水既有液體特性,又有晶相結構特性,是一種液晶態。研究證明,生命體中的蛋白質、核酸、多糖、脂類等都能夠通過自組裝而呈現液晶態。即使是細胞膜,也被證明具有典型的液晶態結構。因此,一個細胞完全是由各種液晶態物質構成的。
液晶態物質對外界的影響較靈敏。環境的變化,諸如熱、磁、光、電、聲、輻射、應力以及化學分子等變化,都會分別引起不同的液晶的性狀發生改變。此外,液晶態物質還有一種特性,即“各向異性”。什麼是“各向異性”?若某物質的性質隨測量方向不同而不同,則該物質就是“各向異性”的物質。例如,有一種“各向異性導電膠”(Anisotropic Conductive Adhesive,ACA),若從上、下方向測量它的電阻,阻值非常小,具有導體特性;可是,如果從左、右方向測量它的電阻,電阻值就非常非常大,具有絕緣體特性。這種在不同方向上呈現不同特點的性質就稱作“各向異性”,或者稱為“取向有序性”。
當草履蟲所處的環境中,出現光、熱、電、磁變化時,對光、熱、電、磁敏感的那些液晶態物質,性狀發生了改變,這種改變當即形成應激信息,應激信息不會停留在原位,就像碰倒了立在地板上的椅子產生的振動會傳到整個房間那樣,應激信息會在細胞質中傳導。可是,由於細胞質不是一包游離狀態的自由水,這種傳導就不會是均勻彌散的,而是順著胞內液晶的阻力最小的路徑進行有序傳導。於是,光、熱、電、磁變化時引發的應激信息順著液晶通道傳播到纖毛,使纖毛產生了趨向划動。
由此可知,草履蟲除了通過細胞膜感覺觸碰和感覺身旁的溶液變化外,還藉助於細胞質中的液晶態物質感覺光、熱、電、磁以及聲、輻射等變化。
所有的應激信息,包括膜電位,都會在細胞質中傳導,要不然,刺入草履蟲身體中的微電極,就記錄不到電位變化。這種細胞質中的原始傳導通路,形成了草履蟲身體內的原始應激系統。

循序移動

草履蟲體內食物泡的循序移動
在顯微鏡下觀察草履蟲的消化過程時,可以看到,剛形成的食物泡脫離胞咽後, 食物泡在蟲體內開始循著一定的路線移動。先往蟲體後端運動, 再向前端, 然後再移向後端。食物泡怎么會在草履蟲體內循著一定的路線移動呢?是什麼力量在推動食物泡移動?對此,有人進行了電子顯微鏡的研究。
在電子顯微鏡下可以看到,在草履蟲的細胞質中,有細長的蛋白質絲錯綜地分布著,有些蛋白質絲在細胞核周圍呈放射狀分布。這些蛋白質絲統稱為細胞骨架 (cytoskeleton)。如今已經了解,細胞骨架主要由三類蛋白纖維構成,包括微管、肌動蛋白纖維和中間纖維(微絲)。
進一步的研究認為,細胞內物質的移動是基於“分子馬達”(molecularmotor)的作用(Bray, 1992)。分子馬達是指小於納米尺度的大分子的移動現象。它的移動有線型也有旋轉型。作為分子馬達的各種蛋白質,如肌球蛋白(myosin)、驅動蛋白(kinesin)、動力蛋白(dynein)等,將ATP分子水解提供的化學能量,轉化為機械能量,去驅動細胞內物質移動。
原來細胞內的物質包括食物泡會主動移動是“分子馬達”在起作用!那么,食物泡有規則的移動路線是怎么形成的呢?它是否與“分子馬達”有關呢?
有人認為,微絲、微管及其複合體,為細胞內物體運動提供運動軌道。分子馬達在微絲、微管上移動。然而,也有人認為,“分子馬達”驅動蛋白kinesin的運動,可能不需要微管網架。但不管怎么說,微絲、微管是“短程”的,而且位置方向紛雜,絕沒有沿食物泡循行的路線形成“長途”的連續通道。
可以肯定,在草履蟲體內的細胞質中,一定存在食物泡循行的“通道”。我們注意到:液晶態的水充盈於細胞內,液晶態水的水域是細胞的內環境。而液晶具有“取向有序性”,這將影響液晶的流體力學行為。液晶高分子在呈現液晶相後,粘滯係數突然降低。“取向有序”的液晶中,在阻力最小的取向上形成了有序的“河道”,這就使得細胞內的食物泡不是在液體中雜亂無章地四處飄浮,而是在各種“分子馬達”接力般的驅動作用下,沿“河道”移行。其實,在很多種細胞的體內,都可以觀察到細胞質不是靜止的,而是緩緩地沿“河道”有序地流動著。
從物質結構的視角來看,單細胞生物是由液晶態物質構成的。草履蟲身體內的液晶態物質不但可以傳導快速的應激信息,還以低阻力的取向,形成路徑,為體內物質的輸運提供了通道。

身體作用

胞口(口溝):攝食
表膜:氧的攝入,二氧化碳的排出都通過表膜
小核:內含遺傳物質,生殖作用
大核:控制營養物質的進出
食物泡:食物泡是草履蟲進行胞吞作用產生的,進入細胞後將與初級溶酶體融合形成次級溶酶體。
食物泡隨著細胞質流動,其中的食物逐漸被消化。
伸縮泡及收集管:收集代謝廢物和多餘的水分,並排到體外
胞肛:排出不能消化的食物殘渣
纖毛:輔助運動,草履蟲靠纖毛的擺動在水中旋轉前進,還可幫助口溝攝食

排遺

口溝(食物進入)——細胞質——食物泡(消化)——胞肛(排遺)
排泄:伸縮泡和收集管將多餘的水和無機鹽等廢物排出,表膜將二氧化碳排出

種類

草履蟲的分類:草履蟲屬於纖毛綱,膜口目,草履蟲科。世界上已經報導過的草履蟲有22種
我國常見種至少有下述幾種。
1.大草履蟲又叫尾草履蟲,長180—280微米,後端圓錐形,錐頂角度約45至60度。兩個伸縮泡均有收集管。有小核一個,緻密型,橢圓形。生活在有機質較多的死水或緩流中。
2.雙小核草履蟲長80-170微米,形似尾草履蟲,但後部較前部更寬,後端錐形,頂角近90度。有伸縮泡兩個,收集管較短。有兩個小核,很小,泡型。生活環境和尾草履蟲相同。
3.多小核草履蟲長180—310微米,形似尾草履蟲,有時有三個伸縮泡。小核泡型,有3—12個。生活環境和尾草履蟲相同。
4.綠草履蟲體長80—150微米。細胞質內有綠藻共生,在見光處培養後通體呈綠色。小核一個,緻密型。生活在清水池塘。
5.放毒型草履蟲(killerparamecia)草履蟲中有一些品系可以產生一種毒素(草履蟲素),這種毒素可殺死其他品系的草履蟲,而對自身卻無害。於是將能產生毒素的品系稱為放毒型草履蟲;將可被殺死的品系稱為敏感型草履蟲,該品系不能產生草履蟲素。放毒型草履蟲所以能產生毒素,是由兩方面因素決定的,一是在它的細胞質中含有一種稱為卡巴粒(Kappaparti-cle)的特殊顆粒,卡巴粒的直徑約0.2微米,長約1~5微米,含有DNA、RNA、蛋白質、糖類等,現已公認是一種內共生體。它可進行自我複製和發生突變,每個細胞中的卡巴粒數目可從幾個到幾百個,草履蟲素就是由卡巴粒控制產生的。另一個因素是在它的細胞核中含有顯性基因K,當核基因K和卡巴粒共存於一個細胞內,該草履蟲就能產生毒素,可見放毒是由卡巴粒和顯性基因K共同決定的。卡巴粒必須在K基因作用下才能複製,只有核基因K而無卡巴粒的草履蟲是不能產生毒素的,因為核基因K不能在原先無卡巴粒的情況下重新產生卡巴粒。只有卡巴粒而無核基因K的草履蟲開始時雖然也能放毒,但由於細胞不斷分裂而卡巴粒不能複製,卡巴粒也就越來越少,最後(大約經歷5~8代)就變成無卡巴粒的敏感型。放毒型與敏感型草履蟲的基因型如下:
放毒型 敏感型
K/K+卡巴粒K/K
K/k+卡巴粒K/k
k/k+卡巴粒 k/k

生態作用

草履蟲屬於動物界中最原始,最低等的原生動物。它喜歡生活在有機物含量較多的稻田、水溝或水不大流動的池塘中,以細菌和單細胞藻類為食。據估計,一隻草履蟲每小時大約能形成60個食物泡,每個食物泡中大約含有30個細菌,所以,一隻草履蟲每天大約能吞食43200個細菌,它對污水有一定的淨化作用。
大草履蟲因為其個體較大,結構典型、繁殖快、觀察方便、容易採集培養,因此一般用它作為研究細胞遺傳的好材料。多年來,遺傳學科學家已經用它研究了細胞質遺傳、細胞質和細胞核在遺傳中的相互作用,以及細胞類型的轉變等,取得了不少科學成果。隨著科學的發展,還發現了它在醫學方面的許多重要價值,例如用它的水溶性提取物,可以較準確地診斷消化系統的癌症和乳腺癌等疾病

種群分布

表膜

草履蟲的表膜在身體表面,由三層單位膜所構成。最外面的一層為質膜,它在體表和纖毛表面是連續的。中間一層膜和最裡邊的一層膜形成按一定規律排列的腎形表膜泡。這種表膜泡有加強表膜硬度的作用,但不會對草履蟲的局部彎曲運動造成影響(圖1)。

胞肛

胞肛是草履蟲排出不能消化的食物殘渣——糞便的一個永久性的具有一定結構的細胞器。它的位置一般在身體腹面,口溝後下方。由肛圍及胞肛開口構成(圖2)。胞肛平時不易見到,因為它總處在關閉狀態,只是在排出糞便時,才能看到。
伸縮泡與收集管 在草履蟲的內質和外質之間有兩個伸縮泡,一個位於身體前1/3處,另一個位於身體後1/3處。每個伸縮泡向其周圍的細胞質中呈放射狀地伸出幾個收集管。在電子顯微鏡下觀察時可以發現,收集管的端部與內質網分出的分支小管連通(圖3),在伸縮泡上及收集管上都分布有成束的收縮纖維(又稱收縮絲),當收縮纖維收縮時,便可將內質網收集到的體內過剩的水分(也包含著少量的氨、尿素等代謝廢物)排入收集管,再注入伸縮泡,最後通過固定在體表上的開孔——表膜小孔(又稱排泄孔)排出體外(圖4)。位於身體前、後部的兩個伸縮泡和收集管,總是在交替地進行收縮,以調節體內水分的平衡。
草履蟲伸縮泡、收集管與內質網間的關係示意圖
草履蟲伸縮泡的微細結構

營養

草履蟲的營養 在草履蟲身體前端1/3處的一側,有一條具有纖毛的深溝,斜著伸向身體中部,這條縱溝稱為口溝。口溝的深處是一個橢圓形的胞口,下接略彎成管狀的胞咽。由於口溝中的纖毛有力地擺動,而把帶有食物顆粒的水流引入口溝,在胞咽末端形成一個小泡,當小泡脹大到一定程度時,就落入細胞質內,成為食物泡。食物泡隨著細胞質的流動,而在體內沿一定的方向運行。開始時,食物泡先向身體後端移動,接著向身體前端移動,再轉向後端。食物泡在體內移動時,由於酶的作用,泡內的食物不斷地進行消化,已經消化的養料被細胞質所吸收。不能消化的食物殘渣,經身體後端的胞肛排出體外。
草履蟲的呼吸 生活在水域環境中的草履蟲與外界交換氣體時,是通過整個身體表膜進行的,它從水中獲得氧並把二氧化碳排到水中。在進行呼吸作用的過程中除產生二氧化碳外,還有其他的含氮廢物,如氨(NH3)等也通過表膜排出(圖5)。
草履蟲的生殖 草履蟲體內的大核與營養代謝有關,小核與生殖、遺傳有關。草履蟲的無性生殖為橫二分裂法。成熟個體在分裂時,首先在蟲體中部變粗,小核開始進行有絲分裂,大核進行無絲分裂。大小核分裂開的兩部分分別移向兩端,身體在中部橫縊,最後斷裂為二。在每個新個體中,除各有一個大核和一個小核外,還保留母體中的一個伸縮泡,並新形成一個伸縮泡。但是,胞口和胞咽不發生分裂,而是在子體中形成新的胞口和胞咽。在適宜的條件下,草履蟲一般在兩小時內完成一次分裂(圖6)。
草履蟲無性生殖的觀察 用5 g萵苣葉加100 mL水,煮沸5 min,冷卻後取其汁液與等量的稻草液混合。用吸管從草履蟲培養液中吸取草履蟲,接種到萵苣稻草培養液中,放到燈光下培養,使水溫保持在20 ℃左右,約6 h後,就會有草履蟲分裂個體出現,8~10 h後分裂比較旺盛。此時吸一滴培養液,製作裝片,放在顯微鏡下觀察,可以看見分裂的個體。加一滴醋酸洋紅染色後,可看到細胞核分裂的情況。但用萵苣稻草液培養24 h後,草履蟲分裂的個體就減少了。
草履蟲應激性實驗的一種做法 在草履蟲培養液滴的一側放食鹽粒時,適當的食鹽量往往不易掌握,放多了會殺死草履蟲,放少了效果又不明顯。為了較好地解決這一難題,有的教師在實踐中摸索出一种放棉纖維的辦法。即在放鹽粒的一側,先放一根棉纖維,然後在棉纖維外面再放食鹽粒。由於棉纖維的阻隔作用,食鹽溶液會緩慢地擴散,逐漸滲入培養液中,這樣對草履蟲所產生的刺激作用,是逐漸加大的,草履蟲便會一個個地向清水滴一側游去,實驗效果很明顯(圖7)。

分類

草履蟲的分類 草履蟲屬於纖毛綱,膜口目,草履蟲科。世界上已經報導過的草履蟲有22種。我國常見種至少有下述幾種。
1.大草履蟲又叫尾草履蟲,長180~280 μm,後端圓錐形,錐頂角度為45°~60°。
2.雙小核草履蟲長80~170 μm,形似尾草履蟲,但後部較前部更寬,後端錐形,頂角近90°。有伸縮泡兩個,收集管較短。有兩個小核,很小,泡型。生活環境和尾草履蟲相同(圖8)。
3.多小核草履蟲 長180~310 μm,形似尾草履蟲,有時有三個伸縮泡。小核泡型,有3~12個。生活環境和尾草履蟲相同(圖9)。
4.綠草履蟲 體長80~150 μm。細胞質內有綠藻共生,在見光處培養後通體呈綠色。小核一個,緻密型。生活在清水池塘。

原生動物分布

原生動物的分布很廣,在海水中生活的有夜光蟲、有孔蟲、放射蟲等,在淡水中生活的有草履蟲、變形蟲、太陽蟲等,在潮濕的土壤中生活的有表殼蟲,寄生在人體內的有痢疾內變形蟲、瘧原蟲等。
原生動物與人類的關係 原生動物不僅在研究動物的進化方面有重要的作用,而且與人類生活和生產的關係也比較密切。原生動物是蛭、蚶、蟹、蝦、黃魚、鯽魚的餌料,幼魚大多是依靠自由生活的原生動物作為食物的。生活在水中的原生動物,它們對生活環境有不同的要求:綠眼蟲、草履蟲、腎形蟲常生活在含有大量有機物的污水中;衣滴蟲、太陽蟲、喇叭蟲則常生活在氧充足的清水中。因此,原生動物可以用來作為判定水的污染程度的指示動物。此外,原生動物中的不少種類,是其他動物及人類疾病的病原蟲,直接或間接地影響養殖業的發展和人體的健康。
原生動物門的分類 全世界已知的原生動物約有三萬種,根據它們的運動器的不同,可以分為如下幾個主要的綱(也有的學者把它們分成不同的動物門)。
1.鞭毛蟲綱 身體上有一根或幾根鞭毛作為運動器,如眼蟲、衣滴蟲。
2.肉足綱 身體上有各種形式的偽足作為運動器,如變形蟲、太陽蟲。
3.孢子蟲綱 全部營寄生生活,沒有運動器,如瘧原蟲、痢疾內變形蟲、艾美球蟲。
4.纖毛蟲綱 身體上有纖毛作為運動器,如草履蟲、喇叭蟲、小瓜蟲、鐘蟲。
瘧原蟲 由瘧原蟲寄生所引起的病,通常稱瘧疾。患者出現周期性的發冷和發熱,俗稱打擺子。在我國流行的瘧疾主要有間日瘧、三日瘧和惡性瘧。間日瘧在東北、華北、西北、華南等地區較多。間日瘧原蟲寄生在人體後,可使病人產生隔日(48 h)發冷發熱一次的間日瘧。間日瘧原蟲有兩個寄主:一個是人體,寄生在人的肝臟內皮細胞和紅細胞內;另一個是按蚊,寄生在按蚊的消化道內。人體感染的間日瘧原蟲是由雌按蚊傳播的。寄生在人體的瘧原蟲,能大量破壞紅細胞,使每立方毫米的血液內的紅細胞,由450萬~500萬個減少到400萬~100萬個。因此,血液中的血紅蛋白就嚴重減少而使病人貧血。此外,由於病人的紅細胞常有堆積現象,被白細胞吞食或溶解,以及肝功能受損,不能綜合鐵質等原因,也能造成病人貧血。間日瘧原蟲還能刺激網狀內皮系統,使結締組織增生,形成肝、脾腫大。發現,瘧原蟲還能損傷腦組織,例如人感染瘧原蟲後,紅細胞堆積在人腦內的毛細血管中,會發生機械性堵塞而形成血栓,給人們的健康帶來損害,嚴重時甚至會造成死亡。
太陽蟲 太陽蟲屬於原生動物門,肉足綱。太陽蟲生活在淡水中,身體呈球形,細胞質呈泡沫狀,偽足細長,在偽足中央生有富於彈性的軸絲,這種偽足形狀較固定,稱軸偽足。軸偽足從球形身體周圍伸出,較長,有利於增加身體的浮力,適於過漂浮生活。太陽蟲是魚類的餌料。
喇叭蟲 喇叭蟲屬於原生動物門,纖毛蟲綱。是一種大型的纖毛蟲,身體呈喇叭狀,附著在池塘和緩慢流動的小溪中的水草上。在喇叭口內具有胞口,全身有規律的長著纖毛,它們不停地依次打動周圍的水,使水按一定方式流動、旋轉,最終到達胞口所在的地方。這時隨水流而來的細菌就被帶進口中。喇叭蟲也能收縮,它可以縮短到體長的1/4,這種收縮很快,不僅是柄而且整個身體都在收縮。
鐘蟲 鐘蟲屬於原生動物門,纖毛蟲綱。鐘蟲生活在淡水中,是一種有柄的纖毛蟲,它用長柄附著在植物上,成排的纖毛由胞口向外盤旋,胞口位於深凹處的底部,它藉助纖毛的活動,從持續流動的水流中捕獲細菌為食。當它受到振動或被觸動時,能夠突然把柄縮短並盤捲成為一個緊密的螺旋來迅速地收縮全身,這是一種逃避敵害和危險的有效措施。當危險過去後,它便緩慢地伸長其柄,並輕輕地搖動著,一切就又都恢復了常態。
小瓜蟲 小瓜蟲屬於原生動物門,纖毛蟲綱。小瓜蟲的身體呈圓球形,全身長滿縱行排列的纖毛,在身體前端有一個胞口和一個呈馬蹄形的大細胞核。小瓜蟲寄生在魚類的皮膚下層、鰓、鰭等處,形成一些白色的小斑點,稱做小瓜蟲病或魚斑病。這種病傳染迅速,能引起幼魚大量死亡。

養殖純化

養殖方法

草履蟲是魚幼苗生長所需的一種餌料。但其不易被發現,也很難捕捉,因此為補充其不足,應當人工飼養。其方法是:
取乾稻草切成小段,直接浸泡於水中或煮後浸泡,用稻草浸出液作培養液。然後將浸過的稻草與水放進玻璃容器內,水占2/3以上,置於光照充足的地方。再到腐殖質豐富的地方去取種源,那裡的水質應比撈紅蟲的坑塘水質清。舀回一桶水,取部分水體裝入無色透明的小瓶內,對陽光細心觀察,可見有白色小點懸浮於水中。如果看不見小白點,套用力攪動桶水,再取中央部位的水裝入小瓶,對準光線看有無小白點。如見有小白點懸浮水中飄忽不定,可將此水倒入培養液中。將溫度控制在22℃~28℃之間,1個星期後便可發現有草履蟲的幼體了。餵其煮熟的牛肉汁或牛奶(不能過多,會導致水體混濁),大約0.5小時後分裂。
草履蟲消化食物的過程草履蟲消化食物的過程

純化

取普通多孔水浴鍋一隻,在鍋內安裝一隻暖棒(恆溫加熱器,溫度範圍16~32℃),加水、通電、調溫至25℃;同時安放50ml、1000ml燒杯各一隻,內盛自來水2/3左右。將野外採集的草履蟲液在水浴鍋中放置一周左右,取上層含有草履蟲的澄清液數滴移入50mL小燒杯內培養。一周后,小燒杯內水面與杯壁相接處,就會有較多的草履蟲,用細滴管沿杯壁取數滴移入1000ml燒杯中培養。經過1~5次轉移培養,就能獲得較純的草履蟲,即使有少量其他原生動物,也會被迅速繁殖起來的草履蟲種群所抑制。若大量需用草履蟲,可在塑膠桶內安裝暖棒調溫至25℃,從上述培養液中取數滴於桶中培養,2周后即能繁殖出大量草履蟲。
草履蟲觀察的注意事項
在顯微鏡下觀察,用細滴管取一些草履蟲較多的培養液來觀察,最好在載玻片上放適量的棉花纖維,這樣可以避免草履蟲亂動。

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