Формы жизни понятие о прокариотах эукариотах и вирусах

Все живое разделено на 2 империи — клеточные и неклеточные формы жизни. Основными формами жизни на Земле являются организмы клеточного строения. Этот тип организации присущ всем видам живых существ, за исключением вирусов, которые рассматриваются как неклеточные формы жизни.

Неклеточные формы

К неклеточным организмам относятся вирусы и бактериофаги. Остальные живые существа являются клеточными формами жизни.

Неклеточные формы жизни являются переходной группой между неживой и живой природой. Их жизнедеятельность зависит от эукариотических организмов, они могут делиться только проникнув в живую клетку. Вне клетки неклеточные формы не проявляют признаков жизни.

В отличие от клеточных форм, неклеточные виды имеют только один вид нуклеиновых кислот — РНК или ДНК. Они не способны к самостоятельному синтезу белков из-за отсутствия рибосом. Также в неклеточных организмах отсутствует рост и не происходят обменные процессы.

Вирусы настолько малы, что лишь в несколько раз превышают размеры крупных молекул белков. Величина частиц разных вирусов находится в пределах 10-275нм. Они видны только под электронным микроскопом и проходят через поры специальных фильтров, задерживающих все бактерии и клетки многоклеточных организмов.

Впервые их открыл в 1892 г. русский физиолог растений и микробиолог Д. И. Ивановский при изучении болезни табака.

Вирусы являются возбудителями многих болезней растений и животных. Вирусными болезнями человека являются корь, грипп, гепатит (болезнь Боткина), полиомиелит (детский паралич), бешенство, желтая лихорадка и др.

Под электронным микроскопом разные виды вирусов имеют вид палочек и шариков. Отдельная вирусная частица состоит из молекулы нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), свернутой в клубок, и молекул белка, которые располагаются вокруг нее в виде своеобразной оболочки.

Вирусы не могут самостоятельно синтезировать нуклеиновые кислоты и белки, из которых они состоят.

Процесс размножения вирусов

Размножение вирусов возможно только при использовании ферментативных систем клеток. Проникнув в клетку хозяина, вирусы изменяют и перестраивают ее обмен веществ, в результате чего сама клетка начинает синтезировать молекулы новых вирусных частиц. Вне клетки вирусы могут переходить в кристаллическое состояние, что способствует их сохранению.

Вирусы специфичны — определенный вид вируса поражает не только конкретный вид животного или растения, но и определенные клетки своего хозяина. Так, вирус полиомиелита поражает только нервные клетки человека, а вирус табачной мозаики — только клетки листьев табака.

Бактериофаги (или фаги) являются своеобразными вирусами бактерий. Они были открыты в 1917 г. французским ученым Ф. д’Эрелем. Под электронным микроскопом они имеют форму запятой или теннисной ракетки размером около 5нм. Когда частица фага прикрепляется своим тонким отростком к бактериальной клетке, ДНК фага проникает в клетку и вызывает синтез новых молекул ДНК и белка бактериофага. Через 30-60мин бактериальная клетка разрушается и из нее выходят сотни новых частиц фага, готовых к заражению других бактериальных клеток.

Раньше считали, что бактериофаги могут быть использованы для борьбы с болезнетворными бактериями. Однако оказалось, что фаги, быстро разрушающие бактерии в пробирке, неэффективны в живом организме. Поэтому в настоящее время они применяются в основном для диагностики болезней.

Клеточные формы

Клеточные организмы делятся на два надцарства: прокариоты и эукариоты. Структурной единицей клеточных форм жизни является клетка.

Прокариоты имеют простейшее строение: отсутствует ядро и мембранные органоиды, деление идет путем амитоза, без участия веретена деления. К прокариотам относятся бактерии и цианобактерии.

Эукариоты — это клеточные формы, имеющие оформленное ядро, которое состоит из двойной ядерной мембраны, ядерного матрикса, хроматина, ядрышек. Также в клетке находятся мембранные (митохондрии, пластинчатый комплекс, вакуоли, эндоплазматический ретикулум) и немембранные (рибосомы, клеточный центр) органеллы. ДНК у представителей клеточных форм находится в ядре клетки, в составе хромосом, а также в клеточных органоидах, таких как митохондрии и пластиды. Эукариоты объединяют растительный, животный мир и Царство грибов.

Сходство между клеточными и не клеточными видами заключается в наличии специфического генома, способности эволюционировать и давать потомство.

Клеточная теория

Открытие и изучение клетки стало возможным благодаря изобретению микроскопа и усовершенствованию методов микроскопических исследований. Первое описание клетки было сделано в 1665 г. англичанином Р. Гуком. Позже стало ясно, что он открыл не клетки (в современном понимании этого термина), а только наружные оболочки растительных клеток.

Прогресс в изучении клетки связан с развитием микроскопирования в XIX в. К этому времени изменились представления о строении клеток: главным в организации клетки стала считаться не клеточная стенка, а собственно ее содержимое, протоплазма. В протоплазме был открыт постоянный компонент клетки — ядро. Накопленные многочисленные наблюдения о тончайшем строении и развитии тканей и клеток позволили подойти к обобщениям, которые были сделаны впервые в 1839 г. немецким биологом Т. Шванном в виде сформулированной им клеточной теории. Он показал, что клетки растений и животных принципиально сходны между собой. Дальнейшее развитие и обобщение эти представления получили в работах немецкого патолога Р. Вирхова.

Клеточная теория

Создание клеточной теории стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства всей живой природы. Клеточная теория оказала значительное влияние на развитие эмбриологии, гистологии и физиологии. Она дала основу для материалистического понимания жизни, для объяснения эволюционной взаимосвязи организмов, для понимания индивидуального развития.

Основные положения клеточной теории сохранили свое значение на сегодняшний день, хотя более чем за 100 лет были получены новые сведения о структуре, жизнедеятельности и развитии клеток.

В настоящее время клеточная теория постулирует:

Клетка — элементарная единица живого;
клетки разных организмов гомологичны по своему строению;
размножение клеток происходит путем деления исходной клетки;
многоклеточные организмы представляют собой сложные ансамбли клеток, объединенные в целостные, интегрированные системы тканей и органов, подчиненных и связанных между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.

Среди всего многообразия ныне существующих на Земле организмов выделяют группу, не имеющую клеточного строения – вирусы. Все остальные организмы по типу клеточной организации делят на прокариотов и эукариотов.

1. Эукариоты – сложноустроенные клетки, имеющие оформленное ядро, из которых состоит большинство организмов от одноклеточных водорослей до человека.

2. Прокариоты – доядерные клетки, т.е не имеющие оформленного ядра. Единственная молекула ДНК, замкнутая в кольцо, свободно располагается в области цитоплазмы, называется нуклеоидом. У прокариотов нет хлоропластов, митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи; их функции выполняют впячивания цитоплазматической мембраны – мезосомы. В связи с отсутствием центриолей, митоза и мейоза также нет, деление осуществляется перетяжкой, снаружи формируется клеточная стенка из муреина.

Прокариоты делятся на две группы: бактерии и сине-зеленые водоросли (цианеи).

В цитоплазме бактерий находятся рибосомы и включения (крахмал, гликоген, жиры), а у бактерий, способных к фотосинтезу, есть мембранные структуры с пигментами, подобные хлоропластам. Многие виды бактерий образуют слизистую капсулу, которая предохраняет их от высыхания.

Бактерии встречаются повсеместно, населяя все среды обитания. Наибольшее их число находится в почве, обнаружены в воздухе, воде, продуктах питания, внутри организма.

Среди бактерий встречаются неподвижные и подвижные формы. Передвигаются в основном с помощью одного или нескольких жгутиков. Различаются по форме:

- шарообразные (кокки, диплококки, стрептококки);

-в виде запятой (вибрионы);

-извитые (спирохеты, спириллы).

По способу питания бактерии подразделяются на автотрофные и гетеротрофные.

Автотрофные организмы (в данном случае бактерии) – способны к самостоятельному синтезу органических веществ. Фотосинтезирующие бактерии используют для этого энергию солнца. Их зеленый пигмент называется бактериохлорофиллом. Фотосинтез у них протекает в анаэробных условиях без выделения О₂. Хемосинтезирующие бактерии используют энергию химических реакции: нитрифицирующие бактерии переводят аммиак в нитриты, а затем в нитраты; железобактерии – Fe 2+ в Fe 3+ и др. Хемосинтез был открыт в 1889-1890 гг. русским микробиологом С.Н. Виноградским.

Гетеротрофные организмы (в данном случае бактерии) используют для питания готовые органические вещества. Сапрофиты – бактерии гниения, используют органические вещества отмерших организмов или выделения других организмов (почвенные – разлагают перегной; клубеньковые – связывают свободный азот; молочнокислые – превращают сахар в молочную кислоту; маслянокислые – сбраживают углеводы, спирты до масляной кислоты). Паразитические бактерии – поселяются в живых организмах и питаются за их счет.

По типу энергетического обмена бактерии могут быть аэробными и анаэробными.

Аэробные бактерии – живут в кислородсодержащей среде и получают энергию в процессе окисления органических соединений до углекислого газа и воды.

Анаэробные бактерии – обитают в бескислородных условиях и существуют за счет энергии, выделяемой при брожении.

Обычно бактерии делятся бесполым путем, но характерен и половой процесс – конъюгация, при котором между двумя клетками происходит обмен участками ДНК.

При наступлении неблагоприятных условий бактерии образую споры. В таком виде они устойчивы к различным воздействиям и сохраняют жизнеспособность в течение длительного времени.

Положительное значение бактерий заключается в следующем:

- гнилостные бактерии разрушают трупы животных и растительные остатки;

- нитрифицирующие и клубеньковые бактерии повышают плодородие почвы;

- бактерии используются в пищевой промышленности для получения кисломолочных продуктов, сыра, сливочного масла, квашения овощей, виноделии;

- используются для получения различных спиртов, антибиотиков, витаминов, гормонов;

- бактерии, находящиеся в рубце жвачных животных, перерабатывают целлюлозу; лактобактерии, бифидобактерии, находящиеся в кишечнике человека являются нормальной микрофлорой, способствуют синтезу витаминов.

Отрицательное значение бактерий заключается в следующем:

- некоторые виды бактерий повреждают рыболовные сети, книги, сено, портят продукты питания;

- болезнетворные бактерии поселяются на покровах тела или в организме человека и вызывают следующие болезни: тиф, холера, дифтерия, столбняк, туберкулез, ангина, сибирская язва, бруцеллез, чума.

Борьба с бактериями включает следующий рад мероприятий: проветривание жилых помещений, дезинфекция, очистка воды и контроль продуктов питания, пастеризация (20-30 мин при температуре 60-70 0 С), термическая обработка пищи, инструментов, прививки.

Цианеи (цианобактерии)илисинезеленые водоросли – наиболее древние водные или почвенные автотрофные организмы. Имеют многослойные стенки из полисахаридов, пектиновых веществ и целлюлозы, сверху покрыты слизью.

3. Вирусы – неклеточная форма жизни. Способны жить и размножаться только в клетках других организмов, т.е. внутриклеточными паразитами. Вирусы открыл русский ученый Д.И. Ивановский в 1892 году.

Каждая вирусная частица состоит из небольшого количества ДНК или РНК (у остальных организмов всегда имеются обе эти нуклеиновые кислоты), т.е. генетического материала, заключенного в белковую оболочку (капсид), играющую защитную роль. В связи с тем, что в состав вирусов входит только одна разновидность нуклеиновых кислот, они не могут самостоятельно синтезировать белки. Различают РНК-содержащие вирусы и ДНК-содержащие вирусы. Вирусы не растут, у них отсутствует обмен веществ. Все активные процессы вирусов протекают в клетках-хозяевах.

Особую группу представляют вирусы бактерий – бактериофаги (фаги). Эти организмы, поселяясь внутри бактерий, заставляют их синтезировать белок с собственной ДНК, что приводит к гибели бактериальной клетки. В связи с этим фаги используют для лечения таких заболеваний, как дизентерия, брюшной тиф, холера и пр.

БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ

Клетка любого организма представляет собой целостную живую систему. Она состоит из трех неразрывно связанных между собой частей: оболочки, цитоплазмы и органоидов. Оболочка клетки осуществляет непосредственное взаимодействие с внешней средой и взаимодействие с соседними клетками (в многоклеточных организмах).

Оболочка клеток

Оболочка клеток имеет сложное строение. Она состоит из наружного слоя и расположенной под ним плазматической мембраны. Клетки животных и растений различаются по строению их наружного слоя. У растений, а также у бактерий, сине-зеленых водорослей и грибов на поверхности клеток расположена плотная оболочка, или клеточная стенка. У большинства растений она состоит из клетчатки.

Клеточная стенка играет исключительно важную роль: она представляет собой внешний каркас, защитную оболочку, обеспечивает тургор растительных клеток; через клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы многих органических веществ.

Наружный слой поверхности клеток животных в отличие от клеточных стенок растений очень тонкий, эластичный. Он не виден в световой микроскоп и состоит из разнообразных полисахаридов и белков. Поверхностный слой животных клеток получил название гликокаликс.

Гликокаликс выполняет, прежде всего, функцию непосредственной связи клеток животных с внешней средой, со всеми окружающими ее веществами. Имея незначительную толщину (меньше 1 мкм), наружный слой клетки животных не выполняет опорной роли, какая свойственна клеточным стенкам растений. Образование гликокаликса, так же как и клеточных стенок растений, происходит благодаря жизнедеятельности самих клеток.

Плазматическая мембрана.Под гликокаликсом и клеточной стенкой растений расположена плазматическая мембрана, граничащая непосредственно с цитоплазмой. Изучение ее строения и функций возможно только с помощью электронного микроскопа.

В состав плазматической мембраны входят белки и липиды в разных соотношениях. Они упорядоченно расположены и соединены друг с другом химическими взаимодействиями. По современным представлениям молекулы липидов в плазматической мембране расположены в два ряда и образуют сплошной слой. Молекулы белков не образуют сплошного слоя, они располагаются в слое липидов, погружаясь в него на разную глубину. Молекулы белка и липидов подвижны, что обеспечивает динамичность плазматической мембраны.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Сайт СТУДОПЕДИЯ проводит ОПРОС! Прими участие :) - нам важно ваше мнение.

РНК

Представлены разнообразными по размерам, структуре и функциям молекулами. Молекулы РНК являются копиями определенных участков молекулы ДНК и состоят из одной цепи.

Иногда РНК могут образовывать конформации – между отдельными участками наблюдаются спаривания, что приводит к образованию спирали.

мРНК (иРНК) – синтезируется в ядре под контролем фермента РНК-синтетазы (полимеразой) комплементарно к последовательности ДНК, выходит через поровые комплексы ядерной оболочки в цитоплазму, направляется в рибосомы, и становится матрицей для синтеза белка на рибосоме. В состав входят от 3 до 4 тыс. оснований. 5% РНК

рРНК – синтезируется в основном в ядрышке в области генов рибосомальной РНК и созревает в результате процессинга поровых комплексов поверхностного аппарата ядра, становясь компонентом большой и малой субчастиц рибосомы. Субъединицы рибосомы выходят в цитоплазму, где осуществляется их сборка на молекуле иРНК. 85% РНК

тРНК 10%РНК. Состоит из 190 нуклеотидов. Обладает специфичностью к конкретной аминокислоте (каждая АМК переносится своей тРНК). Имеет структуру, которая строением напоминает клеверный лист.

Прокариотические клетки не имеют в цитоплазме высокоспециализированных органоидов. В цитоплазме у них находятся в виде мельчайших структур лизосомы и рибосомы прокариотического типа 70S. Состоит из большой и малой субъединиц, 50S и 30S соответственно.

Для протекания энергетических и биохимических процессов плазмолемма бактерий образует внутренние впячивания, которые называются мезосомы. На этих впячиваниях фиксируются ферменты.

Основные способы получение энергии – гликолиз, дыхание, фотосинтез.

В природе бактерии занимают все экологические ниши. Среди них различают две группы – эубактерии, которые населяют почву и воду, и архибактерии, которые живут в экстремальных условиях среды. Архибактерии: анаэробные условия, горячие кислые среды, в очень соленых условиях, анаэробы, вырабатывающие металл. Эубактерии: есть грамположительные и грамотрицательные и др.

Эукариоты(ядерные). Они крупнее, сложнее организованы и эволюционно более поздние. К ним относятся растения, животные и грибы. Самый главный отличительный признак – наличие оформленного ядра, отделенного от гиалоплазмы двойной мембраной. В гиалоплазме есть органоиды. Есть цитоскелет. Он организует цитоплазму, обеспечивает циклоз (движение цитоплазмы). Мембрана мембранных органоидов организована липопротеинами. Все мембраны закрытые. Внутренние мембраны ограничивают полости или участки клетки, закрывая их со всех сторон, ограничивая от цитоплазмы. Такое разделение цитоплазмы на отсеки называется компартментализацией.

Для чего это нужно. Это необходимо для изоляции различных химических реакций и продуктов. Также внутренние мембраны являются местом прикрепления ферментов.

Основные компартменты эукариотической клетки:

1)Ядро – место хранения и синтеза поленуклеиновых кислот. 6% от объема клетки.

2)Цитозоль – окружающая его цитоплазма с цитоплазматическими органоидами. 45-55%

3)ЭПР. Гранулярный и агранулярный. На гранулярном располагаются рибосомы, синтезирующие мембранные и экспортные белки. 10%

4)Комплекс Гольджи. Осуществляется процесс сегрегации (обособления), накопления, созревания и выведения органических веществ. 6%

5)Митохондрии и пластиды, осуществляющие синтез АТФ. 22%

6)Лизосомы осуществляют расщепление веществ. 1%

7)Пероксисомы – обеспечивают проведение окислительных реакций с помощью ферментов (каталаза – 40%). 1%

ЛЕКЦИЯ: Мембранные и немембранные органоиды.

Мембранные	Немембранные
1. Вакуолярная система: ЭПР, АГ, лизосомы, пероксисомы. Наличие 1-ой мембраны.	1. Опорно-двигательная система (цитоскелет): микротрубочки, микрофиламенты, 10-нм промежуточные филаменты;
2. Ядро, митохондрии, пластиды. Наличие 2-ух мембран (наружная, внутренняя). Наружная мембрана ядра переходит в мембрану ЭПР. Митохондрии и пластиды имеют 2-е не переходящие друг в друга мембраны.	2. Клеточный центр (центросома);
3. Ядрышко;
4. Рибосомы;
5. Включения.

Животные и растительные клетки эукариот практически не отличаются. Они состоят из органических веществ, неорганических веществ. Сходства растительных и животных клеток: наличие мембраны, ядра, цитозоля, и различных внутренних органоидов.

Признаки растительной клетки:

1) Способность связывать угольную кислоту в процессе фотосинтеза растениями;

2) Наличие жесткой клеточной стенки из целлюлозы;

3) Наличие пластид: хлоропласты, хромопласты, лейкопласты;

4) Есть крупная центральная вакуоль;

5) Гладкий ЭПР преобладает;

6) Резервный углевод – крахмал;

7) Отсутствуют немембранные структуры из микротрубочек.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Формы жизни
Выделяют две основные формы жизни: клеточные и неклеточные. Подавляющее большинство организмов относится к клеточным формам жизни, к неклеточным – только вирусы.
Клеточные формы делятся на прокариот (доядерные) и эукариот (собственно ядерные). Прокариоты не имеют оформленного ядра, у эукариот ядро четко выражено. К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли, к эукариотам — растения, животные и грибы.

Вирусы
Вирусы (от лат. virus — яд) не проявляют признаков жизни вне других организмов и являются внутриклеточными облигатными паразитами. Они поражают любые организмы. Вирусы — это самые мелкие организмы Земли: их молекулы видны только под электронным микроскопом. Вирусы бактерий имеют специальное название: бактериофаги или просто фаги. Изучением вирусов занимается вирусология.
Вирусы были открыты в XIX в. Д. И. Ивановским: он обнаружил и описал вирус табачной мозаики. Этот вирус поражает табак, вызывая разрушение хлорофилла, из-за чего некоторые участки органов становятся более светлыми по сравнению со здоровыми. Внешне такой орган (чаще всего лист) действительно напоминает мозаику: темные участки чередуются со светлыми.
Вирус — это генетический элемент, покрытый защитной белковой оболочкой. Отдельные вирусные частицы (вирионы) представляют собой симметричные тела, состоящие из повторяющихся элементов .
В центре вируса находится генетический материал — ДНК (ДНК-содержащие вирусы) или РНК (РНК-содержащие вирусы). ДНК может быть двухцепочечной или одноцепочечной, кольцевой или линейной; РНК — одно- или двухцепочечной. Генетический материал вируса окружен капсидом — белковой оболочкой, выполняющей защитную функцию. Эта оболочка состоит из многократно повторяющихся полипептидных цепочек одного или нескольких белков. Снаружи от белковой оболочки может образовываться еще одна оболочка — внешняя.

Цикл вирусов. Сначала вирус прикрепляется к клетке хозяина, затем его генетический материал проникает внутрь клетки хозяина. Если вирус содержит ДНК, то она встраивается в ДНК клетки хозяина. Далее происходит образование и-РНК вируса, синтез его белков и образование новых вирусных частиц, т. е. клетка хозяина начинает работать на вирус.
РНК-содержащие вирусы ведут себя немного по-другому. Если РНК вируса состоит из двух цепей, то на одной из них синтезируется и-РНК, затем происходит синтез белков вируса и т.д.
У ретровирусов, также относящихся к РНК-содержащим (например, вирус иммунодефицита человека – ВИЧ), с помощью фермента обратной транскриптазы на РНК синтезируется сначала одна цепь ДНК, а затем и вторая. После этого ДНК вируса встраивается в ДНК клетки хозяина.
Весь цикл может занимать несколько минут.

Вирусы вызывают различные заболевания человека: грипп, СПИД, гепатит, полиомиелит, оспу, корь, бешенство (водобоязнь), герпес, геморрагическую лихорадку.

Прокариоты
К прокариотам относятся бактерии и цианобактерии, которые объединяются в царство Дробянки. У них отсутствует оформленное ядро и мембранные органоиды, генетический материал представлен нуклеоидом (молекулой хромосомной ДНК, замкнутой в кольцо) и плазмидами (небольшими внехромосомными ДНК). Характерны мелкие рибосомы (70S), расположенные в цитоплазме, и мезосомы (впячивание мембраны внутрь клетки), выполняющие функции митохондрий.

Признак	Прокариоты	Эукариоты
Клеточная стенка	У бактерий – из муреина, у цианобактерий — из целлюлозы	У животных нет, у грибов из хитина, у растений из целлюлозы
Ядро и генетический материал	Ядра нет; кольцевая ДНК в цитоплазме, хромосом нет. Гистонов нет	Ядро есть; двуцепочечная ДНК находится в ядре, соединена с белками-гистонами и образует хромосомы
Мембранные органоиды	Нет	Есть
Рибосомы	Мелкие, находятся в цитоплазме, 70S	Крупные, большинство располо-жено на эндоплазматической сети, 80S
Деление клеток	Деление пополам. Митоз не характерен	Митоз и мейоз
Диссимиляция	Анаэробная и аэробная	Преобладает аэробная
Фотосинтез	У некоторых бактерий и цианобактерий	Только у растений
Хемосинтез	Некоторые бактерии	Не возможен
Азотфиксация	Некоторые бактерии	Не возможна

Бактерии
Бактерии — микроскопические одноклеточные организмы. Они широко распространены в природе и занимают все среды жизни (почвенную, наземно-воздушную, водную; также обитают внутри живых организмов).
Снаружи клетка бактерий покрыта клеточной стенкой, в состав которой входит муреин. Многие бактерии способны формировать дополнительную внешнюю капсулу, защищающую их внутри организма хозяина от его иммунной системы. Под оболочкой находится плазматическая мембрана, а внутри клетки — цитоплазма с включениями, рибосомами и генетическим материалом (кольцевая ДНК). Многие бактерии имеют жгутики, обеспечивающие их подвижность.
Размножение бактерий происходит делением на две клетки: сначала делится нуклеоид, затем — цитоплазма. При благоприятных условиях одно деление происходит каждые 15-20 мин. При возникновении неблагоприятных условий бактерии способны образовывать споры. У спор очень плотная внешняя оболочка, способная переносить различные внешние воздействия и сохранять жизнеспособность в течение десятков и сотен лет. При наступлении благоприятных условий спора прорастает и образует бактериальную клетку.

Сине-зеленые водоросли (цианобактерии)
Обитают в водной среде и на почве. Различают одноклеточные и колониальные формы. Многие из них в цитоплазме содержат вакуоли, которые поддерживают плавучесть клетки.
Цианобактерии являются автотрофами и содержат хлорофилл. При фотосинтезе выделяют кислород в атмосферу. Размножение осуществляется делением. Способны образовывать споры для пережидания неблагоприятных условий.

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

Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Общая биология 10-11 класс Дрофа, 2005.
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.
Беляев Д.К. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е изд., стереотип. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с.
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.

Читайте также: