Стрекательная клетка (книдоцит) — клетка кишечнополостных, которая служит для охоты и защиты. В ней находится капсула со свёрнутой нитью, у части типов — с ядом. Выстрел запускает чувствительный волосок.
- Строение. Внутри книдоцита находится органелла книдоциста. Она состоит из капсулы и полой свёрнутой нити.
- Запуск. При раздражении чувствительного волоска нить выбрасывается. Дальше всё зависит от типа капсулы: одни нити пробивают покровы жертвы и вводят яд, другие опутывают или приклеиваются.
- Расположение. У гидры, например, эти клетки находятся в эктодерме, больше всего их вокруг рта и на щупальцах.
- Замена. Клетка одноразовая. После выстрела она погибает, а новая развивается из промежуточной клетки.
Если тебе нужно ответить на вопрос о стрекательной клетке одной фразой, опирайся на эти четыре пункта.
Как это спрашивают на экзамене
В кодификаторе ЕГЭ по биологии тема входит в блок о кишечнополостных: общая характеристика, особенности строения и жизнедеятельности. Термины «стрекательные клетки» и «сетчатая (диффузная) нервная система» ты должен уметь употреблять без подсказки.
Тему проверяют в заданиях разных форматов. В задании на установление соответствия функцию соотносят с типом клеток:
«Установите соответствие между функциями и типами клеток гидры: к каждой позиции первого столбца подберите позицию из второго».
Задание с рисунком гидры требует узнать клетку по строению:
«Какой цифрой на рисунке обозначена клетка, обеспечивающая охоту и защиту? Как называется эта клетка?»
В задании на выбор нескольких ответов проверяют признаки типа:
«Выберите признаки, характерные для кишечнополостных».
В задании с развёрнутым ответом дают текст с ошибками:
«Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их».
Если в задании есть рисунок, ищи клетку с капсулой и волоском в наружном слое. В тексте с ошибками может стоять, например, фраза «стрекательные клетки расположены в энтодерме». Её нужно исправить: они находятся в эктодерме.
Строение и выстрел
Без устройства клетки и механизма выстрела на вопросы о функции не ответить, поэтому начнём с них.
Название клетки и название органеллы — разные термины. Книдоцит — это сама клетка. Книдоциста — органелла внутри неё, стрекательная капсула. В строгом смысле нематоциста — один из типов книдоцист, но в учебниках и энциклопедиях эти слова часто используют как синонимы. Книдоциста состоит из капсулы и полой нити, которая свёрнута внутри капсулы.
Спусковое устройство — чувствительный волосок, или книдоциль. Это неподвижный жгутик с воротничком из микроворсинок. Допустим, к щупальцу прикоснулась добыча: волосок отклоняется, и запускается выстрел. В школьной схеме причиной служит механическое раздражение. Это упрощение: у многих стрекающих разряд зависит от сочетания механических и химических сигналов, например веществ, которые выделяет добыча.
Выстрел проходит в четыре этапа:
- В капсуле содержится много ионов Ca²⁺.
- При срабатывании кальций выходит из капсулы.
- Вода осмотически входит в капсулу, давление внутри резко возрастает.
- Давление выбрасывает нить, и она выворачивается. Нить пенетранта пробивает покровы жертвы и вводит яд, нить вольвента опутывает добычу, нить глютинанта приклеивается.
Обрати внимание на причину выстрела: нить выбрасывает осмотическое давление, а не сокращение мышц.
По данным скоростной киносъёмки 1984 г., весь выстрел у гидры длится около 3 мс, а ускорение составляет около 40 000 g. Более точные измерения 2006 г., тоже на гидре, показали, что в начальной фазе, при выбросе шипов, подвижная часть капсулы набирает ускорение до 5 410 000 g. Учить эти числа наизусть не нужно, но по ним видно, с какой скоростью идёт процесс.
Клетка одноразовая. После выстрела она погибает, и её заменяет новая, которая развивается из промежуточной (интерстициальной) клетки.
Клетки гидры: где стрекательные и откуда берутся
На рисунке гидры клетки проще всего различать по слою и функции.
Тело гидры образовано двумя слоями клеток, эктодермой и энтодермой, а между ними находится мезоглея. В эктодерме расположены кожно-мускульные (эпителиально-мускульные), стрекательные, промежуточные и нервные клетки. В энтодерме — пищеварительно-мускульные (эпителиально-мускульные) клетки со жгутиками и железистые клетки.
Численность клеток в таблице — приблизительные оценки для одной взрослой гидры; у особей разного размера и разных видов она различается.
| Тип клеток | Слой | Функция |
|---|---|---|
| Стрекательные, ~55 000 | Эктодерма; особенно вокруг рта и на щупальцах | Охота и защита; в щупальцах собраны в батареи |
| Кожно-мускульные (эпителиально-мускульные), ~20 000 | Эктодерма | Образуют покров, обеспечивают передвижение |
| Промежуточные, ~15 000 | Эктодерма | Стволовые клетки; дают начало стрекательным, нервным, железистым и половым клеткам |
| Нервные, 5000–8000 | В основном эктодерма | Ответ на раздражение; образуют диффузную сеть |
| Пищеварительно-мускульные (эпителиально-мускульные) со жгутиками | Энтодерма | Внутриклеточное пищеварение в пищеварительных вакуолях |
| Железистые, ~5000 | Энтодерма | Участвуют в пищеварении |
По этим оценкам книдоциты — самый многочисленный тип клеток гидры. Они образуются из промежуточных клеток в туловище, а затем мигрируют в щупальца. Там они встроены группами, батареями, в эпителиально-мускульные клетки.
Если тебя спросят о типах стрекательных клеток гидры, назови четыре:
- Стенотелы (пенетранты) прокалывают покровы и вводят яд.
- Десмонемы (вольвенты) опутывают добычу.
- Голотрихи.
- Атрихи изоризы.
Голотрихи и атрихи изоризы относятся к глютинантам, клеящим. У стрекающих в целом описано несколько десятков типов книдоцист.
Тебе пригодятся ещё три признака гидры. Нервная система у неё — диффузная сеть. Пищеварение начинается в кишечной полости как полостное и заканчивается во внутриклеточных пищеварительных вакуолях эпителиально-мускульных клеток энтодермы. Непереваренные остатки выбрасываются через рот, ануса нет.
Кишечнополостные и стрекающие: школьная и научная систематика
В учебниках и научных источниках эту группу называют по-разному, и тебе нужно понимать оба названия.
В школе и кодификаторе используют название «тип Кишечнополостные». В современной зоологии это тип Стрекающие, или книдарии (Cnidaria), в нём описано около 11 тыс. видов. Гребневики, у которых нет стрекательных клеток, выделены в отдельный тип.
Раньше в стрекающих выделяли три класса: Гидроидные, Сцифоидные и Коралловые полипы. Сейчас к ним добавились кубомедузы, ставромедузы (Staurozoa) и другие группы.
Жизненных форм у стрекающих две: полип и медуза. Стрекательные клетки есть у обеих форм.
На экзамене используй школьное название. Например, в ответе о признаках типа пиши «кишечнополостные», а «стрекающие» можно указать в скобках.
Разбор задания
Установите соответствие между функциями и типами клеток гидры.
| Функция | Тип клеток |
|---|---|
| А) содержит книдоцисту | 1) стрекательная |
| Б) служит стволовой клеткой | 2) промежуточная |
| В) образует диффузную сеть | 3) нервная |
| Г) вводит яд в покровы жертвы | |
| Д) даёт начало половым клеткам |
Идём по позициям. Книдоцисту, капсулу с нитью, содержит книдоцит: А — 1. Стволовыми у гидры служат промежуточные клетки: Б — 2. Диффузную сеть образуют нервные клетки: В — 3. Яд вводит выброшенная нить пенетранта: Г — 1. Половые клетки образуются из промежуточных: Д — 2.
Ответ: 12312.
Главная ловушка здесь — позиция Д. Если ты видишь функцию «даёт начало клеткам», вспомни: из промежуточных клеток образуются стрекательные, нервные, железистые и половые. Эпителиально-мускульные клетки обновляются делением собственных клеток.
Ошибки, за которые снимают баллы
В текстах с ошибками встречаются такие утверждения:
- «Стрекательные клетки находятся в энтодерме». Неверно: они расположены в эктодерме.
- «Стрекательные клетки образуются в щупальцах». Неверно: они образуются из промежуточных клеток в туловище и мигрируют в щупальца.
- «После выстрела клетка восстанавливается». Неверно: клетка одноразовая, после выстрела она погибает и заменяется новой.
- «Нить выбрасывается сокращением мышц». Неверно: нить выбрасывает давление, которое возникает, когда вода осмотически входит в капсулу.
- «У гидры центральная нервная система». Неверно: нервная система диффузная, сетчатая.
- «Непереваренные остатки выводятся через анальное отверстие». Неверно: ануса нет, остатки выбрасываются через рот.
- «Стрекательные клетки есть только у медуз». Неверно: они есть и у полипов, и у медуз.
Если в тексте встретилась гидра, проверь каждое предложение по двум вопросам: в каком слое находится клетка и из какой клетки она образуется. Например, утверждение, что книдоцит возникает из эпителиально-мускульной клетки, — ошибка.
Шпаргалка
Перед экзаменом тебе хватит этой таблицы, чтобы быстро повторить тему.
| Вопрос | Ответ |
|---|---|
| Органелла книдоцита | Книдоциста (стрекательная капсула): капсула и полая свёрнутая нить |
| Спусковое устройство | Чувствительный волосок (книдоциль) |
| Причина выстрела | Выход Ca²⁺, осмотический вход воды, рост давления |
| Слой у гидры | Эктодерма |
| Где больше всего | Вокруг рта и на щупальцах |
| Откуда берутся | Из промежуточных клеток в туловище |
| Типы у гидры | Стенотелы, десмонемы, голотрихи, атрихи изоризы |
| Жизненные формы с такими клетками | Полип и медуза |
Если на рисунке отмечена клетка с капсулой в наружном слое щупальца, это стрекательная клетка.
Проверь себя
Ответь на вопросы, а потом сверься с ответами в скобках.
Из каких частей состоит книдоциста?
Из капсулы и полой свёрнутой нити.
Что запускает выстрел?
Раздражение чувствительного волоска. В школьной схеме — механическое; у многих стрекающих — сочетание механических и химических сигналов.
Почему вода входит в капсулу?
Кальций выходит из капсулы, и вода поступает в неё осмотически.
Из каких клеток развивается новый книдоцит?
Из промежуточных, интерстициальных.
Какие типы стрекательных клеток гидры относятся к глютинантам?
Голотрихи и атрихи изоризы.
Где у гидры заканчивается пищеварение?
В пищеварительных вакуолях эпителиально-мускульных клеток энтодермы.
Если ты ошибся в вопросах 3 и 4, повтори раздел о строении и выстреле. В первую очередь держи в памяти слой, механизм выстрела и происхождение клеток из промежуточных.
