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原生生物

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原生生物

原生生物是最简单的真核生物。全部生活在水中,没有角质。可分为三大类,藻类、原生动物类、原生菌类

原生生物原生生物



1概述

原生生物(protist / protoctists)大部分都是单细胞生物,它们的细胞内具有细胞核和有膜的细胞器。比原核细胞更大、更复杂。有些原生生物可以利用光合作用制造食物,原生生物界至少包含5万种的生物。

演化

由化石得知,原生生物在15亿年前即已存在,它是由原核生物演化来的。大部分的原生生物为单细胞,因此常被认为是最原始、最简单的一群真核生物,是五界中在形态、解剖、生态和生活史上变异最大的一界。此界的界限不很明确,有些原生生物的演化分支很显然的延伸入植物界、菌物界和动物界中。有些原生生物的细胞非常复杂,虽然只是单细胞的个体,但必需像植物体或动物体执行所有的新陈代谢。由此可知,真核生物的起源是生物演化史上的重要突破。

单鞭毛生物是其真核细胞中有单一个鞭毛,或至少其祖先有的一种生物。现今的研究猜测单鞭毛生物会是后鞭毛生物(动物、真菌和其他相关类型)和变形虫的祖先,而双鞭毛生物(有两个鞭毛的真核细胞)则是泛植物(植物和其近亲)、古虫界、有孔虫界和囊泡藻界等生物的祖先。

单鞭毛生物具有一个三基因的融合,这在双鞭毛生物中是没有的。这三个于单鞭毛生物中,但不于细菌或双鞭毛生物中融合在一起的基因可编译成合成嘧啶核苷酸的酵素:氨甲酰磷酸合酶、二氢乳清酸酶和天冬酸碳酸转移酶。[1]这必定包含有两次的融合,一对很稀少的事件,使之成为了后鞭毛生物和变形虫的共同祖先。

汤玛斯·卡弗利尔-史密斯曾认为单鞭毛生物的共同祖先有单一个中心粒[1][2],然而最近的观点是单鞭毛生物的共同祖先是有两个中心粒但只有一条鞭毛的生物,双中心粒(如动物细胞内由两个中心粒组成的中心体)的来源和双鞭毛生物上的不同,为趋同进化的一种。

原生物界

五界系统中,将单细胞的真核生物归在原生生物界 (Kingdom Protista) 。生物学家在1970年代和1980年代又扩充了原生生物界的界限,而包含了原本在五界中属于植物界和菌物界的多细胞生物,此种分类转移是基于细胞构造和生活史的比较而得的。例如有证据指出,多细胞的海藻比较接近单细胞藻类,而比较不接近植物。此种膨胀的分类法中,使原生生物界包含了类似植物的藻类、类似菌类的原生菌类和类似动物的原生动物类。因为「protist」一字意味着单细胞形式,有些学者认为既然已扩张此界的界限,而建议改名为「Kingdom Protoctista」。不管名称如何,意即将所有不适合归入植物、菌类或动物的真核生物皆放在此界中。

2生物特征

特征

原生生物包括简单的真核生物(即具有真正的细胞核,以核膜为界限的细胞核),多为单细胞生物,亦有部分是多细胞的,但不具组织分化。这个界别是真核生物中最低等的。

    单细胞的原生生物集多细胞生物功能于一个细胞,包括水份调节,营养,生殖等。

所有原生生物都生存于水中。

分布

凡是有水的地方就有原生生物,他们都很微小,需用显微镜观察,是重要的浮游生物 (plankton),在湖泊或池塘边缘的静止水面含量特别丰富,也有些底栖在海洋或淡水域。这些能行光合作用的浮游原生生物成为其他原生生物的食物来源。在潮湿的土壤、叶片上或陆地上也有他们的踪迹,也有一些是共生的,也有一些是会引起致命疾病的寄生原生生物。

鞭毛

大部分的原生生物在其生活史中某一阶段具有鞭毛或纤毛,纤毛较鞭毛短且数目多,他们像船桨一样有韵律的移动细胞。原核生物的鞭毛是与细胞表面相接触 (如细菌),而真核生物的鞭毛和纤毛则为细胞质的延伸,由微细管成束组成,外覆细胞膜,他们具有基本构造 (9+2型的微细管排列

3营养方式

简介

几乎所有的原生生物都进行有氧呼吸。他们的营养方式也是真核生物中变异最大的,有些为自养 (autotrophs) ,有些为异养 (heterotrophs) ,还有些为混合营养 (mixotrophs) 的,可行光合作用和异养 (如眼虫。因此可用营养方式将原生生物分为三群 :

类似植物

类似植物的藻类 (Photosynthetic (plant-like) protists : algae) 一含有叶绿体, 能进行光合作用的自营营养方式。

类似菌类

类似菌类的原生菌类 (absorptive(fungus-like)protists,无特别名称)一吞噬有机物或分泌酵素,分解并吸收有机分子的异营营养方式。

类似动物

类似动物的原生动物类 (ingestive (animal like) protists : protozoa)一吞噬大食物而为异营的营养方式。

4原生菌类

综述

原生菌类如黏菌(slime molds) 和水霉 (water molds),他们的外表特征与菌物界的成员相似,且皆为异营,储藏肝醣,细胞壁含纤维素与几丁质 (chitin),因此有些分类学家仍将黏菌与水霉归在菌物界。但他们与菌物界的成员的关系并不密切,如他们有游走细胞(swiwming cells),具鞭毛 或行变形虫运动,而与菌类不同 黏菌有吞噬作用,吞入固体食物,而菌类则分泌酵素,将食物分解而行吸收。此外,有些水霉会储藏一种碳水化合物一mycolaminarin,此物质很像褐藻中的储藏物质,但与菌类、植物、动物者不同。黏菌和水霉传统上被视为菌类,但经由以上特征,他们较适合归在原生生物界。

分类

黏菌又分为原生质体黏菌 (plasmodial slime molds) 和细胞性黏菌(cellular slime molds)。水霉又分为单鞭毛可动细胞 (uniflagellate motile cells)和双鞭毛可动细胞 (biflagellate motile cells) 

5原生动物

分类

原生动物大都为可运动的掠食者或寄生者,可分为下列几类 :

具鞭毛的原生动物 (flagellated Protozoans) 一如引起非洲昏睡病的 锥体虫类(trypanosomes) 、 感染人类生殖道的滴虫类(trichomonads)

似阿米巴的原生动物 (amoeboid Protozoans) 一藉伪足移动,如有壳 或无壳的变形虫 (amoebas)、有孔虫类 (foraminiferans)、太阳虫类 (heliozoans) 和放射虫类 (radiolarians)

孢子虫类(sporozoans) 一能滑行或不能运动,如疟原虫属 (Plasmodium)会引起疟疾。

纤毛虫类 (ciliates) 一利用众多的纤毛来运动和觅食,如草履虫。

原生生物(protist / protoctists)是单细胞(亦有部份是多细胞)生物,它们的细胞内具有细胞核和有膜的细胞器。原生生物比原核生物更大、更复杂。有些原生生物可以借助光合作用制造食物,原生生物界至少包含5万种的生物。

特征

原生生物的特征:

原生生物包括简单的真核生物(即具有真正的细胞核),多为单细胞生物,亦有部份是多细胞的,但不具组织分化。这个界别是真核生物中最低等的。

所有原生生物都生存于水中。

所有既不是动物、植物或真菌的真核生物就是原生生物,包括纤毛虫(ciliates),变形虫(amoebae),疟原虫(malarial parasites),粘菌,浮游生物(plankton),海藻(sea weed)和营光合作用的单细胞游动微生物,如眼虫等。按老的定义,原生生物包括真核和单细胞物种。

6藻类生物

综述

藻类包括好几个相当不同的生物群,他们共同特点是具有光合作用的能力,而且保有在水中生长的原始习性,藻类异于植物之处,在于(1)单细胞藻类(unicellular algae),其本身即可作为配子(gamete)(2)一些多细胞藻类(multicellular algae),其配子囊 (gametangium,产生配子的构造和孢子囊(sporangiun,产生孢子的构造为单细胞构造 ,(3)其余的多细胞藻类,其配子囊为多细胞构造,但每个细胞都具有生殖能力,各产生一个配子。藻类主要生长在淡水、咸水或半咸水的水域中,或泥土中,下雨过后的水洼、花盆外侧、墙上,或与菌类 (如地衣)、植物 (如满江红叶部空腔内的念珠藻)、动物共生。

分类依据

目前已知的藻类种数约为23000种,其分类主要依据 :

光合作用色素的种类,

贮藏物的性质,

细胞壁的成分,

鞭毛的数目和位置,

细胞内的细微构造。

依此可将藻类分为十门 。

分类作用

藻类 (本段文包括原核生物界的蓝绿藻和人类有密切的关系,大气中50%的氧是由藻类行光合作用放出的。而且藻类也和高等植物一样,在生态系中扮演初级生产者 (primary producer) 的角色,尤其在水生生态系(aquatic ecosystem) 中,藻类为其他初级消费者 (primary consumers) 如鱼、虾等的主要食物来源。有些藻类可以食用 (如蓝绿藻的发菜(Nostoc),褐藻的昆布(Laminaria) 和群带菜,红藻的头发菜 (Bangia)、紫菜(Porphora)、龙须菜(Gracilaria) 和菩提藻 (Grateloupia) ,有些大型海藻可以当饲料,有些褐藻可以当肥料。有些红藻的细胞壁含有石灰质,会堆积为暗礁;矽藻的遗体也会堆积成为矽藻土。此外红藻的细胞壁含有多醣类,可萃取而制成洋菜(agar) ; 褐藻的细胞壁含有藻素(algin),可制成凝胶 (gel) 或安定剂。尚有些红藻可用来配药,有些褐藻还可用来提炼工业用的石油。近年来更有许多藻类被经由人工大量培养而成为健康食品,如绿藻的绿胞藻 (Chlorella) 和连营藻 (Scenedesmus),蓝绿藻的螺旋藻 (Spirulina) 等。

危害

藻类亦给人类带来困扰,当水域中某种营养盐过高时,容易造成某种藻类过度繁殖,而产生藻华 (bloom) 或红潮 (red tide)现象。在这种优养(eutrophication) 的状况下,当藻类死亡时,细菌分解藻类后,水中会缺氧而最后使鱼、虾死亡。

生态习性

藻类的形状和大小,差异甚大 小者如单细胞的单胞藻(Chlamydomonassp.),长度仅5-25m左右 而大者如昆布 (Laminaria),长可达数尺。另有些为群体、管状、丝状或薄膜状。

藻类可以断裂 (fragmentation),或动孢子 (planospore) 或不可动孢子(aplanospore) 行无性生殖。当环境恶劣时,可以同形配子 (isogamy)、不同形配子 (anisogamy) 或精卵结合 (oogamy) 进行有性生殖。

生活史

藻类的生活史有三型:

合子生活史 (zygotic life cycle) 一生活史中的个体以配子体 (单套世代占优势,只在合子短暂的时期具有双套,并进行合子减数分裂(zygotic meiosis),原始的藻类多行此种生活史,如单胞藻。

配子生活史 (gametic life cycle) 一生活史中的个体以孢子体 (双套)世代占优势,只在配子短暂的时期具有单套,产生配子之前行减数分裂(gameticn meiosis),此种生活史似动物,如矽藻。

孢子生活史 (sporic life cycle) 一生活史中孢子体和配子体交替出现,具明显的世代交替,产生孢子时进行减数分裂 (sporic meiosis),藻类和植物多行此种生活史 其中有些藻类的孢子体和配子体同型(isomerphic alternation of generation), 如石莼, 有些则不同型(heteromorphic alternation Of generation) , 如昆布 。

参考资料
[1].  9001-31-4   http://www.chemmade.com/assistant/chemdic/casDetail-9001-31-4.html

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