Что такое циста в биологии 7 класс

Наверное, в природе нет более живучих и приспособленных к окружающей среде организмов, чем бактерии. Эти одноклеточные формы жизни способны переносить колоссальные перепады температур, давления и кислотности. Они могут в засуху долгое время обходиться без воды, а при наступлении благоприятных факторов среды вновь возвращаться к нормальной жизнедеятельности. Как же бактерии способны выживать там, где другие организмы погибают?

Что такое циста в биологии

Бактерии способны пережить неблагоприятные условия с помощью инцистирования. Суть этого процесса заключается в том, что клетка бактерии окружается толстой оболочкой. Собственно, это и есть та причина, по которой микроорганизмам не страшны засуха или изменение температуры.

Циста – это такая форма существования бактерий, с помощью которой они способны выживать под действием неблагоприятных факторов. Эта защитная и приспособительная структура характерна не только для прокариотических организмов, но и для некоторых протистов.

Особенности покоящейся клетки

Циста – это очень специфическая форма бактерий, которая приводит к некоторым преобразованиям внутри клетки. Эти особенности зависят от вида инцистирования, однако существуют и некоторые общие характеристики этого процесса. Во-первых, вокруг клетки образуется толстая защитная оболочка, которая является барьером для неблагоприятных факторов среды.

Вместе с тем инцистирование полностью или частично блокирует связь клетки с окружающей средой, поэтому микроорганизмы должны подготовиться к образованию плотной оболочки. Сначала бактерии запасают вещества первой необходимости и ферменты, которые будут работать даже в условиях инцистирования. Затем клетка утрачивает некоторые свои структуры, дабы временно убрать ненужные на данный момент затраты энергии.

Циста – это один из этапов жизненного цикла многих микроорганизмов. Соответственно, процесс инцистирования носит периодический характер. Некоторые цисты способны сохранять жизнеспособность спустя 5, а то и 10 лет. Есть данные, что цисты протистов могут проживать до 16 лет. Это дает право называть микроорганизмы самыми живучими на планете.

Факторы, способствующие инцистированию

Исследование бактерий в лабораторных условиях показывает, что наилучшим приспособлением для переживания неблагоприятных условий является циста. Определение инцистированных клеток на чашках Петри при воздействии различных факторов показывает важность плотной клеточной оболочки. Какие же факторы вызывают образование цисты?

1. Перепады температур.

2. Изменение концентрации растворенных веществ в данной среде.

3. Испарение воды (осушение водоемов).

4. Недостаток или избыток кислорода.

5. Отсутствие пищевых ресурсов.

Последний пункт является частой причиной инцистирования микроорганизмов. Если на чашке Петри вырастить колонию бактерий, то по истечении запаса пищи большинство клеток переходит в форму цисты. Если же среда богата питательными веществами, вероятность инцистирования минимальна.

У некоторых групп организмов циста образуется и при других обстоятельствах. Например, у инфузорий этот процесс необходим для перестроек ядерного аппарата внутри клетки. Инцистирование паразитических клеток эукариот происходит для того, чтобы выйти из среды организма-хозяина и попасть в непригодную для жизни среду обитания. Некоторые представители прокариот и эукариот используют цисты для размножения.

Виды инцистирования

Для каких целей микроорганизмы переходят в стадию цисты? Вот несколько видов инцистирования, которые наиболее часто встречаются в природе.

Эти формы бактерий и протистов являются типичным примером инцистирования, при котором клетка переживает неблагоприятные условия среды.

2. Цисты размножения.

Этот тип характерен для многих представителей инфузорий. В этом случае цисты образуют достаточно тонкую оболочку, а клетка начинает многократно делиться. В итоге циста лопается, а на свет выходит большое количество копий материнского организма.

3. Цисты пищеварения.

Такие формы клеток встречаются довольно редко у немногих видов микроорганизмов. Здесь циста – это приспособление для эффективного переваривания пищи. Этот вид инцистирования характерен для организмов-хищников, которые после «поедания» своей жертвы образуют оболочку и начинают активно переваривать добычу.

Циста (от греч. κύστις «пузырь») — временная форма существования микроорганизмов (обычно бактерий и протистов, многих одноклеточных), характеризующаяся наличием защитной оболочки, которая образуется в неблагоприятных условиях или в определённые моменты их жизненного цикла, а также сама эта оболочка [1] .

Некоторые простейшие могут существовать в неблагоприятных условиях в форме цисты до нескольких лет [2] .

Содержание

Цисты бактерий [ править | править код ]

Цисты многих бактерий также называют экзоспорами [3] . Цисты представителей рода Azotobacter являются более устойчивыми к действию неблагоприятных факторов внешней среды, чем вегетативные [ неопределённость ] клетки — так, цисты в два раза более устойчивы к действию ультрафиолетового излучения чем вегетативные клетки, устойчивы к высушиванию, гамма-излучению, солнечной радиации, действию ультразвука, однако не являются устойчивыми к действию высоких температур [4] . Формирование цист индуцируется изменением концентрации питательных веществ в питательной среде, добавлением некоторых органических веществ (например этанола, н-бутанола и β-гидроксибутирата) к питательной среде, цисты редко образуются в жидких питательных средах [5] , инцистирование может быть индуцированно химическими факторами, инцистирование сопровождается метаболическими сдвигами, изменениями в катаболизме и дыхании, изменениями в биосинтезе макромолекул [6] . Определённое значение в индукции инцистирования имеет альдегиддегидрогеназа [7] , а также регулятор ответа AlgR [8] . Циста представляет собой сферическое тело, состоящее из так называемого центрального тела, представляющего собой уменьшенную копию вегетативной клетки с большим количеством вакуолей, и двуслойной оболочки, внутренняя часть которой называется интима и имеет волокнистое строение [9] , а внешняя экзина, представленная ровной, отражающей структурой, имеющей гексагональное кристаллическое строение [10] , экзина частично гидролизуется трипсином и устойчива к действию лизоцима в отличие от центрального тела [11] . Центральное тело может быть изолированно в жизнеспособном состоянии некоторыми хелатирующими агентами [12] . Главными компонентами внешней оболочки цисты являются алкилрезорцинолы, состоящие из длинных алифатических цепей и ароматических колец, также представлены среди других бактерий, животных и растений [13]

Цисты водорослей [ править | править код ]

У перидиниевых водорослей, хризомонад, эвглен и некоторых других циста образуется в результате сжатия тела и выделения на его поверхности плотной, труднопроницаемой оболочки. Инцистирование наступает обычно при ухудшении условий внешней среды и служит для перенесения неблагоприятного периода. При попадании в благоприятные условия цисты прорастают, при этом их содержимое выходит из оболочки. Большей частью циста даёт одну новую особь, но иногда её содержимое разделяется и из цисты выходит несколько новых особей, то есть происходит размножение.

Цисты протистов [ править | править код ]

У некоторых жгутиковых, корненожек, споровиков и инфузорий различают цисту покоя и цисту размножения. В состоянии цисты покоя оболочки толстые, студневидные или твёрдые; состоят из хитиноподобных веществ, иногда минерализуются. Образуются при неблагоприятных условиях (например, при пересыхании или промерзании водоёма); у паразитических форм циста покоя обеспечивает переход от одного организма-хозяина к другому через внешнюю среду. Некоторые простейшие могут существовать во внешней среде в форме цисты несколько лет, например из рода Colpoda [en] до 16 месяцев, Oicomonas — до 5,5 лет, a Per > [en] — до 16,5 лет. Циста размножения имеет тонкую оболочку и образуется на короткий период, в течение которого содержимое цисты делится на несколько самостоятельных организмов.

Цисты животных [ править | править код ]

Некоторые паразитические формы нематод, такие как Heterodera glycines [en] или Globodera [en] , формируют цисту в процессе нормального жизненного цикла.

Временная форма существования многих одноклеточных организмов, характеризующаяся наличием защитной оболочки, которая также называется цистой. У простейших (некоторые жгутиковые, инфузории и др.) образуются 2 вида цист – циста покоя (на период неблагоприятных внешних условий) и циста размножения (на период деления). У растений (водоросли и др.), бактерий образуется циста покоя, которая после окончания неблагоприятного периода выходит из оболочки.