К неклеточным формам жизни относят вирус герпеса

Вирус (лат. virus - яд) - неклеточная форма жизни, мельчайшие болезнетворные микроорганизмы, не видимые в микроскоп. Они значительно меньше бактерий: легко проходят через бактериальные фильтры.

Вирусы способны размножаться только внутри живых клеток, до проникновения в них вирусы не имеют признаков жизни: пассивно перемещаются во внешней среде, ожидая встречи с клеткой-мишенью.

В 1892 году Ивановский Д.И. в ходе изучения мозаичной болезни табака обнаружил, что болезнь вызывается мельчайшими субстанциями, которые проходят через бактериальный фильтр, то есть были меньше бактерий. Вирусы впервые увидели в электронный микроскоп в 1939 году (спустя 19 лет со смерти Ивановского), однако считается, что именно Ивановский положил начало вирусологии как науке.

Вирусы выделяют в отдельное, пятое царство. Несмотря на их кажущуюся безжизненность, от неживой материи их отличают следующие черты:

• Наличие наследственности и изменчивости
• Способность к репродукции (воспроизведению себе подобных)

Рекомендую обратить особое внимание на черты, которые отличают вирусы от живых организмов:

Неживое (инертное) состояние

Вне клетки хозяина находятся в неживом состоянии, ожидая внедрения. Вирусы - облигатные внутриклеточные паразиты.

У вирусов отсутствует обмен веществ с внешней средой (метаболизм).

Не имеют клеточной мембраны, ограничивающих их от внешней среды, и, соответственно, клеточного строения.

Не делятся, не размножаются половым путем

У вирусов отсутствует половое размножение и деление. Попав в живую клетку, вирус встраивает свою нуклеиновую кислоту (РНК/ДНК) в наследственный материал клетки-мишени. В результате клетка начинает синтезировать вирусные белки (новые вирусы): так увеличивается численность вирусов.

Вирусы не растут, не увеличиваются в размерах. Стратегия их жизни - безудержное размножение.

Если мы заглянем в клетку, инфицированную вирусом, то от вируса мы увидим только один элемент - его нуклеиновую кислоту (ДНК/РНК). Во внешней среде вирусы существуют в виде вирионов - полностью сформированных вирусных частиц, состоящих из белковой оболочки (капсида) и нуклеиновой кислоты внутри.

Носителем наследственной информации у вирусов может быть ДНК, РНК. В связи с этим все вирусы подразделяются на ДНК- и РНК-содержащие.

Найдя клетку, на поверхности которой есть подходящий рецептор, вирус взаимодействует с ним и прикрепляется к мембране клетки. Путем эндоцитоза (образование вакуоли) вирус проникает внутрь клетки, выходит из вакуоли в цитоплазму. Наследственный материал (ДНК/РНК) вируса реализуется по схеме: ДНК ↔ РНК → белок.

Проникнув внутрь клетки (инфицировав ее), вирус реализует собственный генетический материал (ДНК/РНК) путем синтеза вирусного белка на рибосомах клетки хозяина. Клетка даже и не подозревает, что вирус встроил в ее РНК/ДНК свой генетический код - она принимает его как свой собственный, а в результате синтезирует вирусные белки.

Образовавшиеся белки объединяются в вирусные частицы, которые могут выходить из клетки разными путями. Вирионы вирусов гепатита C выходят из клетки путем почкования (экзоцитозом), при таком варианте клетка долгое время остается живой и служит для продукции новых вирионов.

Известен и другой механизм выхода вирионов из клетки: взрывной, при котором оболочка клетки разрывается, и тысячи вирионов отправляются инфицировать новые клетки. Такой способ характерен для аденовирусов, ротавирусов.

Это уникальная группа вирусов, инфицирующая только бактерии. Бактериофаг имеет капсид, с содержащимся внутри наследственным материалом - ДНК (реже РНК), протеиновым хвостом. Бактериофаги открыты в 1915 году и с тех пор активно применяются в ходе генетических исследований.

Ниже вы можете видеть типичное строение бактериофага. Бактериофаг напоминает шприц, который протыкает стенку бактерии и впрыскивает внутрь нее свою нуклеиновую кислоту.

Бактериофаги успешно применяются в медицине для лечения многих заболеваний. Это высокоэффективные, дорогостоящие препараты, которые помогают, например, нормализовать микрофлору кишечника при бактериальных инфекциях.

Вирусы вызывают множество заболеваний человека и животных. Некоторые из них неизлечимы даже на современном этапе развития медицины, например бешенство. К вирусным инфекциям относятся грипп, корь, свинка, СПИД (вызванный ВИЧ), полиомиелит, желтая лихорадка, онковирусы.

Такая группа, как онковирусы, потенцируют развитие опухолей в организме. К ВИЧ и онкогенным вирусам не существует специфических антител, что затрудняет процесс создания вакцины. В то же время против ряда вирусных инфекций: корь, ветряная оспа созданы вакцины, создающие стойкий пожизненный иммунитет.

Клетки вырабатывают защитный белок - интерферон. Это вещество подавляет синтез новых вирусных частиц, приводит к повышению температуры тела (например, при гриппе).

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) представляет для организма большую опасность. Он размножается в T-лимфоцитах - клетках крови, которые выполняют иммунную функцию. С гибелью T-лимфоцитов разрушается иммунная система, становится невозможным сопротивление организма бактериями, вирусам и грибам, что в отсутствии лечения приводит к вторичным инфекциям.

Риск заражения ВИЧ присутствует при гемотрансфузии (переливании крови), половом акте. Инфекция также может быть передана от ВИЧ инфицированной матери к плоду.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

[youtube.player]

Описание презентации по отдельным слайдам:

Отличительные особенности вирусов Вирусы очень малы и различимы только в световой микроскоп (от 15 до 400 нм.); НЕ имеют клеточного строения, можно рассматривать как генетический элемент, состоящий из ДНК или РНК, одетый в защитную белковую или белково-липидную оболочку; Содержат только один тип нуклеиновой кислоты (или ДНК, или РНК) Обладают наследственностью и изменчивостью Способны кристаллизоваться подобно неживому веществу, сохраняя при этом свои свойства;

Отличительные особенности вирусов Химический состав представлен только органическими веществами, а такие важные неорганические компоненты, как вода и минеральные соли, отсутствуют НЕ имеют собственного метаболизма НЕ способны к росту НИКОГДА не размножаются вне клетки хозяина. Являются внутриклеточными паразитами. Проявляют признаки, характерные для живых организмов, только паразитируя в клетках других организмов

Ивановский Дмитрий Иосифович Российский физиолог растений и микробиолог. Исследуя заболевания табака, впервые (1892) открыл возбудителя табачной мозаики, названного впоследствии вирусом. Вирусы, столь малы, что проходят через фильтры, которые задерживают бактерии. Вирусы в отличие от клеток, невозможно выращивать на искусственных питательных средах.

Слева: вирус табачной мозаики (фотография сделана электронным микроскопом с увеличением в сто тысяч раз). Справа: схема строения вируса; красную нить РНК окружают молекулы белка

Вирусы - внутриклеточные паразиты. Строение вирусов. Простые Состоят из нуклеиновой кислоты – ДНК или РНК – и белковой оболочки (капсида) Вирусы Вирус гриппа (увеличение в 30000 раз) Вирус гриппа Вирус табачной мозаики

Вирусы РНК - содержащие ДНК - содержащие С одной нитью нуклеиновой кислоты С двумя нитями нуклеиновой кислоты С одной нитью нуклеиновой кислоты С двумя нитями нуклеиновой кислоты Бактериофаг ФХ-174 Аденовирусы; Вирус оспы; Вирусы герпеса Энтеровирусы; Вирусы гриппа; Вирусы бешенства; Большинство вирусов растений (ВТМ) Ретровирусы (онкогенные); ВИЧ

Стадии репродукции (размножения) вирусов Название Происходящие процессы Адсорбция Прикрепление вирионов к поверхности клетки Инъекция Проникновение вириона в клетку и высвобождение вирусной нуклеиновой кислоты из белкового капсида. У бактериофагов в клетку попадает только нуклеиновая кислота Репликация вирусной нуклеиновой кислоты На молекуле вирусной нуклеиновой кислоты по принципу комплементарности, из нуклеотидов, содержащихся в пораженной клетке, синтезируется большое количество молекул вирусной нуклеиновой кислоты. (При этом репликация нуклеиновых кислот клетки сильно подавляется) Синтез вирусных белков На матрицах вирусной НК происходит синтез вирусных белков (белков капсида и ферментов). Процесс происходит на рибосомах пораженной клетки с использованием ее аминокислот. При этом процессы биосинтеза белков в клетке сильно подавляются. Сборка вирионов Сборка вирусных частиц из синтезированных пораженной клеткой вирусных белков и нуклеиновых кислот. Выход вирионов из пораженной клетки Часто сопровождается лизисом (разрушением) клетки бактерии; у эукариот происходит выталкивание вирусных частиц в межклеточное вещество. Новые вирионы заражают новые клетки.

Цикл развития вирусов

Заболевания, человека, животных и растений, вызываемые вирусами Болезни человека Болезни животных Болезни растений Грипп Оспа Корь Свинка (паротит) Бешенство Полиомиелит Желтая лихорадка Гепатит Краснуха Энцефалит Некоторые злокачественные опухоли Бешенство Ящур Мозаичная болезнь табака, огурцов, томатов Карликовость Скручивание листьев, Желтуха свеклы

В 18 веке в Европе черной оспой заболело 12 млн. человек. Оспа ветряная (герпес, опоясывающий лишай)

Эдвард Дженнер (1749-1823)

При первых симптомах гриппа обильное питьё (чай, морс, малина с мёдом) постельный режим жаропонижающие средства при температуре свыше 38,5 градусов. В первые же часы - интерферон и/или противовирусные (ремантадин, арбидол) поливитамины (или витамин С) вызов врача

Вирус СПИДа - ретровирус

Болезнь СПИД обнаружена в 1981г., а в 1983г. обнаружен возбудитель – ВИЧ. ВИЧ обладает уникальной изменчивостью, которая в 5 раз превышает изменчивость вируса гриппа и в 100 раз больше, чем у вируса гепатита В. Беспрерывная генетическая и антигенная изменчивость вируса в человеческой популяции приводит к появлению новых вирионов ВИЧ, что резко усложняет проблему получения вакцины и затрудняет проведение специальной профилактики СПИДа. Для СПИДа характерен очень длительный инкубационный период. У взрослых он составляет в среднем 5 лет.

Вирус поражает ту часть иммунной системы человека, которая связана с Т – лимфоцитами крови, обеспечивающими клеточный и гуморальный иммунитет. В результате болезни человеческий организм становится беззащитным перед инфекционными и опухолевыми заболеваниями, с которыми справляется нормальная иммунная система. Атака Т- лмфоцита ВИЧ

Стадии болезни СПИДа. I. Заражение вирусом ВИЧ: недельная лихорадка, увеличение лимфоузлов, сыпь. Через месяц в крови обнаруживаются антитела к вирусу ВИЧ. II. Скрытый период (от нескольких недель до нескольких лет): изъязвления слизистой, грибковые поражения кожи, похудение, понос, повышенная температура тела. III. СПИД: воспаление легких, опухоли (саркома Капоши), сепсис и другие инфекционные заболевания.

Пути передачи ВИЧ - инфекции: 1. Половой (со спермой и влагалищным секретом) – при непостоянном половом партнере и гомосексуальных отношениях; при искусственном оплодотворении. 2. При использовании загрязненных медицинских инструментов, у наркоманов – одним шприцем. 3. От матери – ребенку: внутриутробно, при родах, при кормлении материнским молоком. 4. Через кровь: при переливании крови, пересадке органов и тканей.

Обратная транскрипция – синтез ДНК на РНК матрице Вирусная РНК Двойная спираль ДНК Вирусная ДНК (одна цепь) Вирусная иРНК Белки вируса Обратная транскрипция репликация транскрипция трансляция Ретровирусы – семейство РНК – содержащих вирусов, для которых характерна обратная транскрипция.

После инфицирования клетки ретровирусом в цитоплазме начинается синтез вирусного ДНК- генома с использованием вирионной РНК в качестве матрицы. Все ретровирусы используют для репликации своего генома механизм обратной транскрипции: вирусный фермент обратная транскриптаза (или ревертаза) синтезирует одну нить ДНК на матрице вирусной РНК. Затем уже на матрице синтезированной нити ДНК достраивает вторую, комплементарную ей нить. Образуется двунитевая молекула ДНК, которая интегрируется в хромосомную ДНК клетки во время клеточного деления, когда нет ядерной оболочки, Исключением является ВИЧ, ДНК которого активно проникает в ядро и далее служит матрицей для синтеза молекул вирусных РНК. Эти РНК выходят из клеточного ядра и в цитоплазме клетки упаковываются в вирусные капсиды, способные инфицировать новые клетки.

ВИРУСЫ ЖИВОТНЫХ Бешенство Ящур

Привлекательная болезнь. Эти полосы на цветке тюльпана вызваны вирусом, который передается следующим поколениям. ВИРУСЫ РАСТЕНИЙ

Бактериофаги 1915 год Ф.Тоурт 1917 год Ф. де Эрелль открыли вирусы бактерий – бактериофаги

Бактериофаги или фаги, которые способны проникать в бактериальную клетку и разрушать ее Через 10—15 мин под действием этой ДНК перестраивается весь метаболизм бактериальной клетки, и она начинает синтезировать ДНК фага, а не собственную. При этом синтезируется и фаговый белок Завершается процесс появлением 200 — 1 000 новых фаговых частиц, в результате чего клетка бактерии погибает

Значение вирусов в эволюционном процессе Вирусы являются важным естественным средством переноса генов между различными видами, что вызывает генетическое разнообразие (материал для естественного отбора).

Представитель какой группы организмов изображён на рисунке? 1) одноклеточных грибов 2) простейших 3) вирусов 4) одноклеточных водорослей

К доклеточным формам жизни относят 1) холерный вибрион 2) туберкулёзную палочку 3) вирус герпеса 4) дизентерийную амёбу

Что является возбудителем гриппа? 1) бактерия 2) вирус 3) грибок 4) простейшее

К какой группе тел живой природы относят изображённый на рисунке объект: эукариоты нанороботы прокариоты вирусы

Задание 27. Выберите из предложенного списка и вставьте в текст пропущенные слова, используя для этого их цифровые обозначения. Впишите номера выбранных слов на место пропусков в тексте ВИРУСЫ Вирусы - ---------- (А) формы жизни, проявляющие некоторые признаки живых организмов только внутри других клеток. Вирус состоит из генетического материала и -------(Б). Генетический материал образован ------(В): ДНК или РНК. ДНК-содержащие вирусы после проникновения в клетку встраивают свою ДНК в собственный генетический материал клетки. РНК-содержащие вирусы после проникновения в клетку сначала преобразуют информацию своей РНК в ДНК, путём -------(Г), а затем она встраивается в генетический материал клетки. Перечень терминов: 1) белок 5) обратная транскрипция 2) нуклеиновая кислота 6) трансляция 3) клеточная мембрана 7) одноклеточный 4) белковый капсид 8) неклеточный А Б В Г 8 4 2 5

Почему ученые считают вирусы промежуточным звеном между живой и неживой природой? Ответ поясните. Элементы ответа: вирусы имеют молекулу ДНК или РНК, обладают наследственностью и изменчивостью; способны к самовоспроизведению, что характерно для живой природы; при неблагоприятных условиях они способны кристаллизироваться, что делает их похожими на тела неживой природы.

Как известно, существуют вирусы, имеющие наследственный аппарат в виде ДНК или РНК. Чем по химическому составу различаются РНК- и ДНК-содержащие вирусы? 1) У ДНК-содержащих вирусов ДНК имеет — азотистое основание — тимин; углевод — дезоксирибоза. 2) У РНК-содержащих вирусов РНК — азотистое основание — урацил; углевод — рибоза.

Какие признаки характерны для вирусов? 1) Не имеют клеточного строения. 2) Внутриклеточные паразиты, не способны к обмену веществ (росту, питанию и т. д). 3) Имеют одну молекулу ДНК или РНК, заключенную в белковую оболочку (капсид).

[youtube.player]

Открытие вирусов

В 1892 году Д.И. Ивановский (см. Рис. 1), изучая мозаичную болезнь табака (см. Рис. 2), установил, что причиной заболевания является некое инфекционное начало, содержащееся в листьях больных растений, которое проходит через фильтр, задерживающий обыкновенные бактерии. Если профильтрованный сок внести в листья здоровых растений, то они также заболевают мозаичной болезнью.

Рис. 1. Д.И. Ивановский

Рис. 2. Мозаичная болезнь табака

В 1898 году независимо от Ивановского аналогичные результаты получил голландский микробиолог М. Бейеринк. Однако он предположил, что мозаичную болезнь табака вызывают не мельчайшие бактерии, а некое жидкое заразное начало, которое он назвал фильтрующим вирусом.

Размеры вирусов определяются нанометрами (20-200 нм), поэтому их изучение началось после открытия электронного микроскопа. В настоящее время описаны вирусы практически всех групп живых организмов.

Строение вирусов

Вирусы – неклеточные формы жизни. Они состоят (см. Рис. 3) из фрагмента генетического материала (РНК или ДНК), составляющего сердцевину вируса, и защитной оболочки, которая называется капсид. У некоторых вирусов (герпес, грипп) есть дополнительная липопротеидная оболочка – суперкапсид, которая возникает из плазматической мембраны клетки-хозяина.

Рис. 3. Строение вируса

Вирусы не способны к самостоятельной жизнедеятельности. Они могут проявлять свойства живого, только попав в клетку-хозяина. Они используют потенциал и энергию этой клетки для создания своих новых вирусных частиц, следовательно, вирусы являются внутриклеточными паразитами.

Размножение вирусов

Обычно вирус связывается с поверхностью клетки-хозяина и проникает внутрь. Каждый вирус ищет своего хозяина, то есть клетки строго определенного вида. Например, вирус – возбудитель гепатита (желтуха) проникает и размножается только в клетках печени, а вирус эпидемического паротита (свинка) – только в клетках околоушных слюнных желез человека.

Проникнув внутрь клетки-хозяина, вирусная ДНК или РНК начинает взаимодействовать с ее генетическим аппаратом таким образом, что клетка начинает синтезировать белки, свойственные вирусу (см. Рис. 4).

Рис. 4. Схема репродукции вируса

При заражении ретровирусом (например, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)), у которого в качестве генетического материала используется молекула РНК, наблюдается другая картина. При попадании ретровируса в клетку-хозяина происходит обратная транскрипция. То есть на основе вирусной РНК синтезируется вирусная ДНК, которая встраивается в ДНК человека. Такой тип взаимодействия вируса с клеткой называется интегративным, а встроенная в состав хромосомы клетки ДНК вируса называется провирусом. Далее провирус реплицируется (удваивается) в составе хромосомы и переходит в геном дочерних клеток. Однако под влиянием некоторых физических и химических факторов провирус может выщепляться из хромосомы клетки и переходить к продуктивному типу взаимодействия, то есть синтезировать новые вирусные частицы.

При заражении ВИЧ человек чувствует себя здоровым, пока вирусный генетический материал встроен в хромосому человека. Однако при выщеплении этого вирусного генетического материала из клетки она начинает образовывать новые вирусные частицы, вследствие чего развивается смертельное заболевание – синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД).

Вирусы являются возбудителями большого количества заболеваний человека: корь, грипп, оспа, краснуха, энцефалит, свинка, гепатиты, СПИД. Известен также целый ряд заболеваний растений, вызываемых вирусами, например мозаичная болезнь табака, томатов, огурцов или скручивание листьев картофеля. Всего описано около 500 видов вирусов, поражающих клетки позвоночных животных, и около 300 вирусов растений. Некоторые вирусы участвуют в злокачественном перерождении клеток и тем самым провоцируют онкологические заболевания.

ДНК- и РНК-содержащие вирусы

В зависимости от содержащегося генетического материала вирусы подразделяются на ДНК-содержащие и РНК-содержащие.

Одноцепочные РНК-содержащие вирусы подразделяются на:

1. Плюс-нитевые (положительные). Плюс-нить РНК этих вирусов вы­полняет наследственную (геномную) функцию и функцию информационной РНК (иРНК).

2. Минус-нитевые (отрицательные). Минус-нить РНК этих вирусов выпол­няет только наследственную функцию.

К РНК-содержащим вирусам относятся более
вирусов, вызывающих респираторные заболевания, а также вирус гриппа, кори, краснухи, свинки, ВИЧ. Также существует специфическая группа вирусов – арбовирусы, которые переносятся членистоногими.

Двухцепочные ДНК-содержащие вирусы вызывают такие заболевания, как папиллома человека или герпес, гепатит В (гепатит А и гепатит С вызывается РНК-содержащими вирусами).

ДНК-содержащие вирусы поражают также растения. Они вызывают, например, золотую мозаику бобов или полосатость у кукурузы.

Вирус гепатита С

По своему строению вирус гепатита С – это РНК-содержащий вирус, имеющий сферическую форму, сложно устроенный (см. Рис. 5).

В качестве генетического материала такой вирус содержит линейную однонитчатую молекулу РНК.

Рис. 5. Гепатит С

Вопреки бытующим предрассудкам, подцепить вирус гепатита C невозможно через социальные контакты (поцелуи, объятия), через продукты или воду, через грудное молоко. Вы ничем не рискнете, если разделите с носителем вируса трапезу или напитки. Заразиться гепатитом C можно при контакте с кровью инфицированного человека либо половым путем.

В настоящее время для лечения гепатита С используют два препарата: Интерферон альфа и Рибавирин.

Бактериофаги

Рис. 6. Бактериофаг (Источник)

Особую группу вирусов составляют бактериофаги (или просто фаги), которые заражают бактериальные клетки (см. Рис. 6). Фаг укрепляется на поверхности бактерии при помощи специальных ножек и вводит в ее цитоплазму полый стержень, через который проталкивает внутрь клетки свою ДНК или РНК. Таким образом, генетический материал фага попадает внутрь бактериальной клетки, а капсид остается снаружи. В цитоплазме начинается репликация генетического материала фага, синтез его белков, построение капсида и сборка новых фагов. Уже через 10 мин после заражения в бактерии формируются новые фаги, а через полчаса бактериальная клетка разрушается, и из нее выходят около 200 заново сформированных вирусов – фагов, способных заражать другие бактериальные клетки (см. Рис. 7). Некоторые фаги используются человеком для борьбы с болезнетворными бактериями, вызывающими холеру, дизентерию, брюшной тиф.

Рис. 7. Схема размножения бактериофага (Источник)

Список литературы

1. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Общая биология 10-11 класс Дрофа, 2005.
2. Биология. 10 класс. Общая биология. Базовый уровень / П.В. Ижевский, О.А. Корнилова, Т.Е. Лощилина и др. – 2-е изд., переработанное. – Вентана-Граф, 2010. – 224 стр.
3. Беляев Д.К. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е изд., стереотип. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с.
4. Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010. – 384 с.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Домашнее задание

Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.

[youtube.player]