草履虫一个食物泡中有多少个细菌?一个草履虫一小时可形成多少个食物泡? 大草履虫
大草履虫是较为常见的一种原生动物,,学名parameciumcaudatum,在分类学上隶属于纤毛纲、膜口目、草履虫科、大草履虫属。它生活在淡水中,一般的池沼、小河沟中都可以采集到。
大草履虫的身体呈圆筒形,前端较圆,中后部较宽,后端较尖,外形很象一只倒放着的草鞋,所以被叫做草履虫。它的全身长满了纵行排列的纤毛,从身体的前端开始,有一道沟斜着伸向身体的中部,在沟的后端有口,所以被称为口沟。口沟里有一个胞口,下面连着胞咽。当它游泳的时候,全身的纤毛都会有节奏地摆动。由于口沟的存在和该处的纤毛较长,摆动有力,所以草履虫的身体就会旋转着前进。
大草履虫身体内充满了细胞质,在水中前进时,它不停地摆动口沟里的纤毛,鼓起水涡,摄取水里的细菌或其它有机物,食物由胞口和胞咽而进入细胞质,形成食物泡。食物泡随着细胞质的流动而在体内移动,泡中的食物逐渐被消化和吸收,食物残渣由身体后侧的胞肛排出体外。草履虫通过表膜进行呼吸,吸收水里溶解的氧气,分解有机物后释放出能量,而产生的二氧化碳和一些含氮废物,通过表膜排出体外。
大草履虫的细胞质里有细胞核,是它生命的中枢,通常为一个大核,一个小核,也有两个或多个小核的。它的生殖过程有无性生殖和有性生殖两种形式。有趣的是,细胞核每天以24小时的周期变化着:中午12时的体积最小,以后逐渐增大,到午夜24时体积变得最大。
科学家通过在显微镜下观察发现,在白昼正常情况时,大草履虫通过接触和交换体内物质进行交配,交配节律受白光的影响。如果用不同波长的光照射草履虫,则可以改变它的交配节律,从不同的时间开始新的周期。如果将其放在长期暗黑的环境中,这种生物钟就会失去作用,使它随便在什么时候都可以交配。但是只要再放到阳光下,仅仅经过很短的时间,它们就会自动校正生物钟,又在正常的时间内进行交配了。
大草履虫因为其个体较大,结构典型、繁殖快、观察方便、容易采集培养,因此一般用它作为研究细胞遗传的好材料。多年来,遗传学科学家已经用它研究了细胞质遗传、细胞质和细胞核在遗传中的相互作用,以及细胞类型的转变等,取得了不少科学成果。随着科学的发展,还发现了它在医学方面的许多重要价值,例如用它的水溶性提取物,可以较准确地诊断消化系统的癌症和乳腺癌等疾病。 草履虫一个食物泡中约有30个细菌,一个草履虫一小时约可形成60个食物泡。 食泡从最开始生成到排出大概20分钟吧 多年来,绿草履虫2小球藻共生系统一直被作为研究细胞共生关系的实验材料.对该系 统的研究揭示,共生小球藻可以改变宿主绿草履虫的24h生长节律[1] 、交配反应节律[2~3] 、 运动方式[4] 和温度耐受性[5] .本实验室的工作表明,含小球藻绿草履虫和无小球藻绿草履虫 两者的细胞质结构和酶细胞化学反应是不一样的,其中小球藻共生体可影响宿主绿草履虫 的胞质超微结构及其某些细胞器的功能活动[6~7] ,并且共生小球藻还可以改变宿主绿草履 虫的细胞体积,加速宿主生长、提高其抗氧化能力以及细胞内糖的含量[8] .为了深入了解该 共生系统内宿主与共生体的相互作用机制,本文以盐耐受性和同工酶为指标,进一步探讨了 共生小球藻对宿主绿草履虫生理及代谢活动的影响. 1材料和方法 1.1材料 实验用小球藻(chlorella)是直接从培养绿草履虫的容器壁上收集的.含共生藻绿草履 虫(chlorella2containingparameciumbursaria,ccp)为1990年6月在上海动物园小湖内 采集,放在25~28℃光照培养箱中经纯系培养后获得.同样温度下通过无光照培养含共生 藻绿草履虫而获得无共生藻绿草履虫(chlorella2freeparameciumbursaria,cfp).将暗培 养处理得到的无共生藻绿草履虫再经光培养重新感染小球藻后培养6个月得到恢复型绿草 履虫(recoveredchlorella2containingparameciumbursaria,rccp). 1.2方法 1.2.1硝酸铅耐受实验在200ml样品培养液中加入不同量硝酸铅(50~100mg),培养 5h和48h,分别取样和计数.每个数据测量多次以记录稳定值.实验重复一次. 1.2.2氯化钠耐受实验在200ml样品培养液中加入不同量氯化钠(400~1000mg), 培养24h,分别取样和计数.每个数据测量多次以记录稳定值.实验重复一次. 1.2.3同工酶实验比较ccp,cfp,rccp和小球藻四样品的12种同工酶谱.同工酶包 括:atp酶同工酶、α2磷酸甘油酸脱氢酶同工酶、醇脱氢酶同工酶、谷氨酸脱氢酶同工酶、过 氧化物酶同工酶、苹果酸脱氢酶同工酶、葡萄糖262磷酸脱氢酶同工酶、酸性磷酸酶同工酶、 细胞色素氧化酶同工酶、酯酶同工酶、乳酸脱氢酶同工酶和碱性磷酸酶同工酶.酶含量检测 按照胡能书等的方法[10] .2结果与分析 2.1ccp,cfp和rccp对硝酸铅的耐受性 ccp,cfp和rccp对硝酸铅表现出不同的耐受性.用50~80mg硝酸铅处理后,ccp 在处理5h和48h时,细胞数量表现为递减趋势.浓度为90mg以上时,处理5h后,细胞全 部死亡. 用50~80mg硝酸铅处理cfp,5h后,cfp细胞数量减少,但培养到48h后,细胞数 量增加,不表现为ccp样品的递减趋势.浓度超过90mg时,处理5h后,细胞全部死亡. 用50~70mg硝酸铅处理rccp,5h后,rccp虫体细胞数量减少,培养到48h后,细 胞数量没有减少,在60mg浓度时,反而增加,都没有表现出递减趋势.与ccp和cfp不同 的是硝酸铅浓度超过80mg时,rccp处理5h后,细胞全部死亡. 2.2ccp,cfp和rccp对氯化钠的耐受性 ccp和rccp对氯化钠的耐受性相似,两者都与cfp不同.在氯化钠浓度为0.4g/ 200ml时,ccp和rccp细胞生长正常,每0.04ml培养液中含有20个细胞,此时cfp 数量开始减少,细胞仅有5~15个.氯化钠浓度上升为0.5g/200ml时,ccp和rccp数 量开始减少,细胞数量为5~15个,而cfp在此浓度下细胞数量减少加快,仅为3~5个.氯 化钠浓度达到0.6g/200ml时,ccp和rccp减少加快,此时cfp全部死亡.当氯化钠浓 度为0.8g/200ml以上时,所有样品细胞全部死亡(表1).2.3共生小球藻对宿主绿草履虫同工酶系的影响 ccp,rccp和cfp的12种同工酶电泳图谱中(图1),除乳酸脱氢酶同工酶和碱性磷 酸酶同工酶在ccp,rccp和cfp中都没有检测到酶的活性外,其他10种同工酶均检测出 特征带谱.其中ccp与rccp的同工酶条带总数相同,都检出16条酶带.cfp的同工酶组 分较多,共检出26条酶带.cfp的同工酶不仅数量比ccp的多,而且在同工酶的构成上两 者也有很大差别. 在ccp中,atp酶和醇脱氢酶同工酶含量较丰富,有特有酶带ab23,ab24,ab25和cb2 1,cb22;α2磷酸甘油酸脱氢酶同工酶谱有特有条带bb21等.同样,cfp也具有大量不同于 ccp的特有条带,如谷氨酸脱氢酶同工酶系中含有四种组分,dc21,dc22,dc23和dc24;葡 萄糖262磷酸脱氢酶同工酶谱含有特有条带gc21和gc22,还含有过氧化物酶同工酶,而ccp 没有检出上述三种同工酶的活性.cfp的苹果酸脱氢酶同工酶含量高,且成分多,包括fc2 1,fc22,fc23,fc24和fc25五条带,而ccp仅有一条fb21条带,而且含量低.cfp的酸性磷 酸酶同工酶系有hc21和hc22两种分子,分子量介于ccp的hb21和hb22两分子之间. cfp的细胞色素氧化酶同工酶系含有ic21和ic22两条带,ccp仅有一条与ic21分子量相 同的ib21条带.酯酶同工酶系中,cfp有jc21和jc24特有条带. rccp的同工酶种类或活性与cfp的更相似.如atp酶同工酶、α2磷酸甘油酸脱氢酶 同工酶、谷氨酸脱氢酶同工酶、酸性磷酸酶同工酶和酯酶同工酶等;rccp与cfp都有相同 的酶组分,如ac22和ad21,bc21和bd21,dc21和dd21,dc24和dd23,hc22和hd21,jc24和 jd22等.rccp与ccp的特征比较,过氧化物酶同工酶和葡萄糖262磷酸脱氢酶同工酶特征 完全一样,部分同工酶虽然不完全相同,但也有相似特征,如细胞色素氧化酶同工酶和苹果 酸脱氢酶同工酶.3讨论 3.1硝酸铅和氯化钠耐受能力 cfp与ccp对硝酸铅的耐受性不同,rccp对硝酸铅的耐受性和cfp相似,而不同于 ccp,这些结果表明,小球藻的共生作用可能改变了宿主绿草履虫对硝酸铅的耐受性.重新 与小球藻建立共生关系的绿草履虫与始终保持共生关系的绿草履虫对硝酸铅具有不同的耐 受性,两者在生理和代谢方式或过程上显然仍存在差异,这说明对硝酸铅耐受性的形成虽然 与小球藻有关系,但这种生理反应的形成仍需要一个过程. 综合ccp和cfp在酸碱耐受性和盐耐受等方面所表现出的差异来看,当小球藻与绿 草履虫建立了共生关系后,可能会以某种方式改变宿主细胞某些代谢或生理过程,这种改变 可能涉及细胞基因调控的方式甚至基因组的结构[9] . 3.2同工酶的变化 在所分析的10种同工酶中,ccp和cfp显示出不同的同工酶谱,rccp的同工酶谱表 现出介于ccp和cfp之间的特征.结果表明,宿主绿草履虫酶系统的改变可能与共生小球 藻有关. 由于所选择的同工酶是细胞各主要代谢过程酶系的重要组分,如苹果酸脱氢酶同工酶 和酯酶同工酶等.这些在代谢过程中起关键作用的酶类的变化,提示相应代谢过程发生了深 刻变化甚至整个细胞酶系统的变化.而且,在10种同工酶中,除醇脱氢酶同工酶在ccp中较cfp种类多之外,有6种同工酶,如谷氨酸脱氢酶同工酶、过氧化物酶同工酶、酯酶同工 酶、葡萄糖262磷酸脱氢酶同工酶、细胞色素氧化酶同工酶和苹果酸脱氢酶同工酶,在cfp细 胞中的含量和活性均多于或高于ccp,提示小球藻的共生作用可使宿主绿草履虫细胞酶系 发生简化或退化.由此推测,酶系的退化会引起代谢过程的简化,进而简化宿主细胞某些生 理功能.但是,在实验条件下ccp不仅仍能正常生活,即分裂、生长和摄食等,而且生长的速 度和密度以及抗氧化能力都高于或优于cfp[8] ,说明即使ccp的酶系“退化”,但仍保持正 常有效的物质和能量代谢系统和调控系统,因此,期间很可能共生小球藻代替或补偿了宿主 绿草履虫已简化或退化的细胞功能.
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