Предлагаю для решения две однотипные задачи - если решите одну, то, скорее всего, решите и другую.
Условия задач
Задача «Пруд и кувшинки»
Поверхность пруда постепенно закрывается вырастающими в нем кувшинками. За каждый день покрытая кувшинками площадь увеличивается вдвое. Вся поверхность пруда закрывается за 30 дней.
За сколько дней пруд зарастает кувшинками наполовину?
Задача «Амёбы в пробирке»
Один биолог открыл удивительную разновидность амеб. Каждая из них через минуту делится на две. В пробирку биолог кладет одну амебу, и через час вся пробирка оказывается заполненной амебами.
Сколько потребовалось бы времени, чтобы вся пробирка заполнилась амебами, если бы в нее положили вначале не одну амебу, а две?
Решения задач
Математически задачи решаются крайне просто. Сложность может возникнуть только от стереотипичности мышления, когда, например, хочется сказать, что пруд зарастёт кувшинками наполовину за половину времени. Что в корне не верно.
Задача «Пруд и кувшинки»
Нам известно, что численность кувшинок увеличивается в геометрическое прогрессии с коэффициентом - 2 (то есть каждый день их становится в два раза больше). Следовательно, за день до того, как пруд зарастёт полностью, кувшинками будет покрыта половина пруда.
Ответ на задачу: за 29 дней (30 – 1) пруд зарастёт кувшинками наполовину.
Задача «Амёбы в пробирке»
Задача решается аналогичным образом, но с другого конца. Уже через минуту в пробирке находятся 2 амёбы, что соответствует изменившимся условиям в задаче. А 2 амёбам, для того, чтобы заполнить всё доступное пространство пробирки требуется оставшиеся 59 минут (60 – 1).
Амеба – это одноклеточный организм микроскопических размеров из отряда Amoebidae. Свое название она получила от греческого слова «изменение». Тело простейшего организма не имеет какой-либо прочной оболочки или скелета. Поэтому форма микроорганизма неправильная, постоянно меняющаяся. Передвижение одноклеточного возможно благодаря ложноножкам, которые то появляются, то исчезают.
Обитает микроорганизм в илистых водоемах или же в застойной воде. Эти воды – идеальная среда обитания для амебы. Здесь микроорганизм находит достаточное питание в виде бактерий, других простейших или водорослей. Питается микроорганизм также с помощью ложноножек. Ток по цитоплазме стремится в одну точку, после чего в этом месте образуется выпячивание – псевдоподий (ложноножки). Из цитоплазмы выделяется пищеварительный сок, который окутывает добычу. Расщепляя пищу, сок переваривает ее часть в полезные вещества, которые идут на поддержания микроорганизма. Вся остальная часть выбрасывается из тела примитивного одноклеточного, в любой точке. Как выглядит амеба без микроскопа достаточно тяжело понять. В местах ее обитания можно наблюдать невооруженным глазом лишь небольшие белые сгустки, достигающие в размере не более половины миллиметра.
Виды амеб, опасных для человека
По статистике в организме каждого четвертого человека на планете живет ротовая амеба. Именно с ней часто связывают появление кариеса зубов. Научно доказанных фактов патогенного влияния данного вида на людей нет. Но этот микроорганизм выявляли при таких заболеваниях, как:
- Периодонт;
- Гайморит;
- Остеомиелит.
Поэтому у медиков есть основания полагать, что в развитии этих заболеваний есть определенная роль одноклеточных.
Строение и цикл развития
Все тело данного вида корненожки состоит из жидкой цитоплазмы. Именно цитоплазма образует ложноножки. Внутри цитоплазмы заключено одно ядро. То есть амеба – это одна единственная клетка, внутри которой содержится весь организм. Жизненный цикл организма заключается в росте микроорганизма до определенного размера. Как только одноклеточное достигает определенной массы, происходит деление ядра. Тело и цитоплазма также разделяются на две части. Токовые импульсы остаются в одной из частей. В другой части они заново возникают. За один день может произойти несколько делений ядра.
Пути заражения
Передаваться амеба может от человека к человеку вместе со слюной или при пользовании одной посудой. Также заразиться можно от кашля уже больного человека. Амеба в тело человека может проникнуть с водой или пищей, через грязные руки.
Амеба обыкновенная – вид простейших существ из эукариот, типичный представитель рода Амебы.
Систематика . Вид амебы обыкновенной относится к царству — Животные, типу – Амебозои. Амебы объединены в класс Lobosa и отряд – Amoebida, семейство – Amoebidae, род – Amoeba.
Характерные процессы . Хотя амебы – это простые, состоящие из одной клетки существа, не имеющие никаких органов, им присущи все жизненно необходимые процессы. Они способны передвигаться, добывать пищу, размножаться, поглощать кислород, выводить продукты обмена.
Строение
Амеба обыкновенная – одноклеточное животное, форма тела неопределенная и изменяется из-за постоянного перемещения ложноножек. Размеры не превышают половины миллиметра, а снаружи ее тело окружено мембраной – плазмалемой. Внутри располагается цитоплазма со структурными элементами. Цитоплазма представляет собой неоднородную массу, где выделяют 2 части:
- Наружная – эктоплазма;
- внутренняя, с зернистой структурой – эндоплазма, где сосредоточены все внутриклеточные органеллы.
У амебы обыкновенной имеется крупное ядро, которое расположено примерно в центре тела животного. Оно имеет ядерный сок, хроматин и покрыто оболочкой, имеющей многочисленные поры.
Под микроскопом видно, что амеба обыкновенная образует псевдоподии, в которые переливается цитоплазма животного. В момент образования псевдоподии в нее устремляется эндоплазма, которая на периферических участках уплотняется и превращается в эктоплазму. В это время на противоположном участке тела эктоплазма частично превращается в эндоплазму. Таким образом, в основе образования псевдоподий лежит обратимое явление превращения эктоплазмы в эндоплазму и наоборот.
Дыхание
Амеба получает O 2 из воды, который диффундирует во внутреннюю полость через наружные покровы. Все тело участвует в дыхательном акте. Кислород, попавший в цитоплазму, необходим для расщепления питательных веществ на простые составляющие, которые Amoeba proteus сможет переварить, а еще для получения энергии.
Среда обитания
Обитает в пресной воде канав, небольших прудов и болот. Может жить также в аквариумах. Культуру амебы обыкновенной можно легко разводить в лабораторных условиях. Она является одной из крупных свободноживущих амеб, достигающих 50 мкм в диаметре и видимых невооруженным глазом.
Питание
Амеба обыкновенная передвигается с помощью ложноножек. Она преодолевает один сантиметр за пять минут. Передвигаясь, амебы наталкиваются на различные мелкие объекты: одноклеточные водоросли, бактерии, мелких простейших и т.д. Если объект достаточно мал, амеба обтекает его со всех сторон и он, вместе с небольшим количеством жидкости, оказывается внутри цитоплазмы простейшего.
Схема питания амебы обыкновенной
Процесс поглощения твердой пищи амебой обыкновенной называется фагоцитозом. Таким образом, в эндоплазме образуются пищеварительные вакуоли, внутрь которых из эндоплазмы поступают пищеварительные ферменты и происходит внутриклеточное пищеварение. Жидкие продукты переваривания проникают в эндоплазму, вакуоль с непереваренными остатками пищи подходит к поверхности тела и выбрасывается наружу.
Кроме пищеварительных вакуолей в теле амеб находится и так называемая сократительная, или пульсирующая, вакуоль. Это пузырек водянистой жидкости, который периодически нарастает, а достигнув определенного объема, лопается, опорожняя свое содержимое наружу.
Основная функция сократительной вакуоли - регуляция осмотического давления внутри тела простейшего. В связи с тем, что концентрация веществ в цитоплазме амебы выше, чем в пресной воде, создается разность осмотического давления внутри и вне тела простейшего. Поэтому пресная вода проникает в организм амебы, но ее количество остается в пределах физиологической нормы, поскольку пульсирующая вакуоль «откачивает» избыток воды из тела. Подтверждением этой функции вакуоли служит их наличие только у пресноводных простейших. У морских она или отсутствует, или сокращается очень редко.
Сократительная вакуоль кроме осморегуляторной функции частично выполняет и выделительную функцию, выводя вместе с водой в окружающую среду продукты обмена веществ. Однако основная функция выделения осуществляется непосредственно через наружную мембрану. Известную роль играет, вероятно, сократительная вакуоль в процессе дыхания, ибо проникающая в результате осмоса в цитоплазму вода несет растворенный кислород.
Размножение
Амебам свойственно бесполое размножение, осуществляемое путем деления надвое. Этот процесс начинается с митотического деления ядра, которое продольно удлиняется и перегородкой разъединяется на 2 самостоятельные органеллы. Они отдаляются и формируют новые ядра. Цитоплазма с оболочкой делится с помощью перетяжки. Сократительная вакуоль не разделяется, а попадает в одну из новообразованных амеб, во второй вакуоль формируется самостоятельно. Размножаются амебы достаточно быстро, за день процесс деления может происходить несколько раз.
В летний период времени амебы растут и делятся, но с приходом осенних холодов, из-за пересыхания водоемов, трудно найти питательные вещества. Поэтому амеба превращается в цисту, оказавшись в критических условиях и покрывается прочной двойной белковой оболочкой. При этом цисты легко распространяются за ветром.
Значение в природе и жизни человека
Amoeba proteus — важное составляющее экологических систем. Она регулирует численность бактериальных организмов в озерах и прудах. Очищает водную среду от чрезмерного загрязнения. Также является важным составляющим пищевых цепочек. Одноклеточные – еда для маленьких рыб и насекомых.
Ученые используют амебу как лабораторное животное, проводя на ней множество исследований. Очищает амеба не только водоемы, но поселившись в человеческом организме, она поглощает разрушенные частицы эпителиальной ткани пищеварительного тракта.
Во внешней среде кишечная амёба хорошо сохраняется, в отдельных случаях может размножаться, но всё же благоприятным местом для неё является кишечник человека или другого живого организма. В качестве питания используются неживые органические субстраты (бактерии, остатки различной пищи), при этом амёба не выделяет фермент, расщепляющий белки на аминокислоты. Благодаря этому в большинстве случаев не происходит проникновения в стенку кишечника, а значит не наносится вред хозяину. Такое явление называется носительством. При ослаблении иммунитета и стечении других обстоятельств амёба проникает под слизистую кишечника и усиленно начинает размножаться.
, , , , , , , , ,
Структура кишечной амёбы
Кишечная амёба относится к типу простейших. Структура кишечной амёбы состоит из тела и ядра. В теле находится протоплазма (жидкая субстанция со специализированными живыми структурами) и одним, двумя, редко несколькими ядрами. Протоплазма имеет два слоя: внутренний (эндоплазма) и наружный (эктоплазма). Ядро напоминает пузырёк.
Есть две фазы существования кишечной амёбы: вегетативной особи (трофозоитов) и цисты. У трофозоитов есть хорошо различимое ядро диаметром 20-40мкм. Амёба постоянно меняет свою форму из-за появления ложноножек, с помощью которых происходит передвижение и захват пищи. Благодаря форме псевдоподий, ядер, их количеству, идентифицируется тот или другой вид амёб. Движения её медленные, напоминают топтание на месте. Размножение происходит путём деления вначале ядер, потом протоплазмы.
, , , , , , ,
Жизненный цикл кишечной амёбы
Жизненный цикл кишечная амёба проходит, начиная с заражения организма-хозяина фекально-оральным путём. С немытыми руками, овощами, фруктами, благодаря различным переносчикам (мухам, тараканам) цисты амёбы попадают во внутрь человека. Благодаря своей оболочке, они неповреждёнными проходят агрессивную для них среду желудка, двенадцатиперстной кишки, попадая в кишечник. Его ферменты растворяют оболочку, давая выход кишечной амёбе.
Вегетативная стадия развития имеет следующие формы: тканевую, просветную и предцистную. Из них тканевая фаза самая подвижная, именно в это время амёба наиболее инвазивна. Две другие – малоподвижны. Из просветной формы часть амёб переходит в предцистную, другая внедряется под слизистую кишки, образуя патогенную тканевую форму. В результате своей жизнедеятельности последняя выделяет цитолизины, расплавляющие ткани и создающие условия для размножения. Циста же неподвижна, во время дефекации она покидает кишечник. При сильном заражении до 300млн особей в день покидает организм.
Цисты кишечной амёбы
После нескольких циклов размножений, при наступлении неблагоприятных условий для вегетативной особи она покрывается оболочкой, образуя цисту. Цисты кишечной амёбы имеют круглую или овальную форму, размером 10-30мкм. Иногда в них содержится запас питательных веществ. На разной стадии развития цисты имеют разное количество ядер: от двух до восьми. Выходят наружу с калом, при сильном заражении в больших количествах и имеют способность долго сохраняться. Попадая опять внутрь живого организма они лопаются, превращаясь в амёбу.
Симптомы
Большое скопление кишечной амёбы, что бывает в случае снижения иммунитета человека после перенесенных стрессов, вирусных инфекций, респираторных заболеваний, вызывает болезнь, которая носит название амебиаз. Чаще она бывает кишечной и внекишечной. Кишечная приводит к язвенным поражениям толстого кишечника и, как следствие, затяжному протеканию. В этом случае амёба вместе с кровью проникает в другие внутренние органы, чаще в печень, и повреждает их, вызывая внекишечные абсцессы.
Симптомами амёбиаза, в первую очередь, является жидкий стул, который может быть малинового цвета. Болевые ощущения возникают в правой верхней части живота, т.к. локализация этих организмов происходит в верхнем отделе толстого кишечника. Может подняться температура, бить озноб, появиться желтуха.
Кишечная амёба у детей
Механизм заражения кишечной амёбы у детей такой же, как и у взрослых, а источник - немытые руки, мухи, грязные игрушки и бытовые предметы. Амебиаз может протекать бессимптомно, манифестно, в острой или хронической форме. Бессимптомная незаметна для ребёнка. О манифестной форме свидетельствует ухудшение самочувствия, слабость, снижение аппетита. Температура может быть нормальной или немного повышаться. Появляется понос, дефекация происходит несколько раз в день, учащаясь до 10-20 раз. В зловонном жидком кале появляется слизь с кровью. Малиновым цвет кала бывает не всегда. Отмечаются приступообразные боли в правой стороне живота, усиливающиеся перед опорожнением. Без лечения острая стадия длится месяц-полтора, постепенно затихая. После стадии ремиссии вспыхивает с новой силой.
, , , , , , ,
Диагностика
Диагностика кишечной амёбы происходит, начиная с выяснения анамнеза заболевшего: какие симптомы, как давно появились, пребывал ли пациент в странах с жарким влажным климатом и низкой санитарной культурой. Именно там амёба широко распространёна и именно оттуда может быть завезена.
Проводится анализ крови, кала и мочи. Возбудители обнаруживаются в кале, при этом важно выявить вегетативную форму амёбы. Анализ необходимо сделать не позже 15 минут после испражнения. Также амёбы могут выявляться в тканях при ректороманоскопии – визуальном осмотре слизистой прямой кишки с помощью специального прибора. Ректороманоскоп даёт возможность увидеть язвы или свежие рубцы на её внутренней поверхности. Не выявление следов поражений слизистой ещё не говорит об отсутствии амебиаза, т.к. они могут находиться в более высоких отделах кишечника. Существует анализ крови на выявление антител к амёбам, он подтвердит или опровергнет диагноз.
С помощью УЗИ, рентгеноскопии, томографии определяют локализацию абсцессов при внекишечном амебиазе. Кишечный амебиаз дифференцируют с язвенным колитом, а амёбные абсцессы - с абсцессами другой природы.
Отличие кишечной амёбы от дизентерийной
Отличие кишечной амёбы от дизентерийной в её структуре: оболочка дизентерийной двуконтурная, преломляющая свет, у неё 4 ядра (у кишечной – 8), расположенные эксцентрично, в неё включены кровяные тельца, чего нет в кишечной. Дизентерийная амёба более энергична в передвижениях.
Предцистная форма считается переходной, она развивается после просветной. Амебы отличаются минимальными размерами, не более 10-18 мкм. Обнаружить их сложно, в силу незначительного содержания в каловых массах.
Существующие разновидности простейших
- амеба протей;
- дизентерийную;
- кишечную.
Амеба протей
Дизентерийная амеба
Дизентерийная амеба
Преобладает исключительно в толстом кишечнике человека и водоемах. Попадая в организм, она вызывает тяжелое заболевание амебиаз. В ее жизненном цикла фиксируется три основных стадии: циста, мелкая вегетативная и крупная вегетативная форма, тканевая.
Проникновение в организм осуществляется через употребление зараженной пищи в форме цист. По своим габаритам, характеризуется минимальными размерами. Мелкая вегетативная форма не вызывает негативные симптомы со стороны организма, она оседает в нижних отделах кишечника.
Кишечная амеба
Непатогенные амебы
Выделяют определенные типы амеб, которые относятся к непатогенному классу. В эту категорию входит:
Амеба Гартмана
При подробном изучении, специалисты способны поставить неправильный диагноз. Обусловлено это отсутствием специфических внешних данных.
Обыкновенная амеба
Карликовая амеба
Диагностика производится путем использования раствора Люголя. Отличительной чертой амебы является ее мелкий размер и наличие четко выраженной оболочки.
Иодамеба Бючли
Диэнтамеба
При попадании в окружающую среду, бактерии погибают или разрушаются, они не приспособлены к неблагоприятным условиям.
Ротовая амеба
Встречается практически у всех людей, которые страдают заболеваниями ротовой полости. В некоторых случаях, бактерия обнаруживается при поражениях дыхательной системы. Ее размер не превышает 30 мкм, ядра практически незаметные, движение медленное.
Проникая в организм человека, бактерии приводят к серьезным нарушениям в функционировании органов пищеварительной системы. Наиболее распространенным типом заболевания выступает . Он бывает нескольких разновидностей:
Острая форма
Острая форма заболевания начинается спонтанно. Сначала человека донимает постоянно нарушение стула с преобладающей диареей. Постепенно к общей клинической картине добавляется болевой синдром. В каловых массах находится незначительное количество крови и слизи. Если болезнь развилась у детей, наблюдается лихорадка и рвота.
Молниеносная форма
Молниеносная форма характеризуется тяжелым течением. Для нее характерно наличие острого токсического синдрома, с серьезным поражением стенок кишечника. Предрасположены к развитию патологии женщины в послеродовой период.
При отсутствии лечебного воздействия, сохраняется высокий риск летального исхода.
Затяжной амебиаз
Затяжной амебиаз сопровождается выраженными нарушениями моторики кишечника. У человека часто наблюдаются запоры и диарея. При этом фиксируется острый болевой синдром, тошнота и слабость. Больной отказывается принимать пищу.
Внекишечный амебиаз характеризуется поражением многих органов, в частности печени
Внекишечный амебиаз
Менее распространенным типом заболевания, является внекишечный амебиаз. Он характеризуется поражением многих органов, в частности печени. Тяжелые нарушения фиксируются исключительно у взрослых людей, и требуют незамедлительного оперативного вмешательства.
Справиться с амебами не так просто, обусловлено это их высокой стойкостью к неблагоприятным условиям.
Вконтакте