К какой форме жизни относятся вирусы мти

Ответы на все модули (для контрольного теста) по предмету экология.

Какой биологический вид может включаться в пищевые цепи на любом уровне?

Что относится к биотической части биосферы?

Что относится к биогенным макроэлементам?

фосфор, азот, калий, кальций, сера

Как называется изменение растительности и животного мира по горизонтали в пространственной структуре биоценоза?

На какие группы подразделяются ресурсы по источникам происхождения?

на биологические, минеральные, энергетические

В каких пределах варьируется естественный радиационный фон Земли?

Какие организмы используют неорганические источники для своего существования?

В чем суть закона толерантности?

отсутствие или невозможность процветания определяются недостатком или избытком любого из ряда факторов, уровень которых может оказаться близким к пределам переносимости данного организма

Что называется физиологической продолжительностью жизни?

такая продолжительность жизни, которая возможна теоретически, если допустить, что в период всей жизни организма на него не оказывают влияние лимитирующие факторы

Что называется гомеостазом?

способность биологических систем противостоять изменениям и сохранять равновесие

Какой из круговоротов веществ в природе играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете?

Пойкилотермными животными являются

Для каких живых организмов кислород является лимитирующим фактором?

Что происходит с возрастной пирамидой развивающихся стран, когда рождаемость высокая, а выживаемость людей в них низкая?

сужается к вершине

Каковы статические показатели популяции?

численность, плотность, показатели структуры

Что относится к динамическим процессам, которые испытывает экосистема?

все перечисленное верно

Какая экологическая ниша называется фундаментальной?

ниша, которая определяется только физиологическими свойствами организмов

Что из перечисленного является древнейшими организмами в истории Земли?

К какому типу экосистем относятся эстуарии в приливных морях, речные экосистемы, дождевые леса?

экосистемы природные, движимые Солнцем, субсидируемые другими естественными источниками

Какие оболочки относятся к внутренним геосферам Земли?

Как называется изменение гена?

Что представляет собой тип стратегии выживания ¾ виоленты?

виды, которые подавляют всех конкурентов

Что из перечисленного относится к неисчерпаемым природным ресурсам?

Что из перечисленного является первым трофическим уровнем?

Какие факторы относятся к первичным экологическим факторам?

температура, освещенность, приливы, отливы

Какой орган относится к государственным органам общей компетенции в области управления охраной окружающей среды?

Как называются особо охраняемые территории (акватории), создаваемые для сохранения или восстановления природных комплексов или их отдельных компонентов?

государственные природные заказники

Как называется систематизированный свод сведений, количественно и качественно характеризующих определенный вид природных ресурсов или явлений, в ряде случаев с их социально-экономической оценкой?

Что не относится к физическим загрязнениям биосферы?

Что является территориальным морем РФ?

примыкающий к суше или внутренним морским водам морской пояс шириной 12 морских миль

На какой срок выдается лицензия на комплексное природопользование?

Что из перечисленного является принципом государственной экологической экспертизы?

все перечисленное верно.

Кто проводит экологический аудит?

Какой способ очистки газовых выбросов в атмосферу заключается в выжигании вредных горючих примесей до углекислого газа и воды?

Какие показатели характеризуют глобальный экологический мониторинг?

радиационный баланс, тепловой перегрев, состав и запыление.

Какая форма экологического контроля подразумевает предотвращение наступления вредных экологических последствий?

Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП)

Что является объектом локального экологического мониторинга?

Как называется процедура подтверждения соответствия, посредством которой независимая от изготовителя и потребителя организация удовлетворяет в письменной форме соответствие продукции (работ, услуг) экологическим требованиям и нормативно-правовым документам?

Что не относится к источникам международного экологического права, являющимися носителями действующих правовых принципов и норм?

решения международных организаций

Что называется лицензией?

документ, удостоверяющий право его владельца на использование в фиксированный период времени природного ресурса (земель, вод, недр и др.), а также на размещение отходов, выбросы и сбросы

Какой принцип предусматривает максимальное использование всех компонентов сырья и энергоресурсов?

комплексность и полнота использования ресурсов

Как называются показатели, характеризующие критерии качества окружающей среды?

Что называется лимитами на природопользование?

предельные объемы природных ресурсов, выбросов (сбросов) загрязняющих веществ, размещения отходов производства, которые устанавливаются для предприятий-природопользователей на определенный срок

Какое рыболовство осуществляется юридическими и физическими лицами на основании лицензий, выдаваемых федеральным органом по рыболовству или его бассейновыми управлениями, либо органом исполнительной власти субъекта РФ, как правило, на срок не менее трех лет?

Какие вещества не являются загрязнителями атмосферы?

Как называется возмещение причиненного материального ущерба денежными платежами, ценностями и услугами?

Какой принцип не является основным принципом международного экологического права?

принцип недопустимости радиоактивного заражения ОС

На что направлено государственное (бюджетное) финансирование природоохранных мероприятий?

все перечисленное верно

Какими загрязнениями являются пищевые отходы, нечистоты, отмершие организмы?

Какие ресурсы считаются невозобновляемыми?

невосполнимые с экономической точки зрения

Пойкилотермными животными являются:

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.

Вопрос 1. Как устроены вирусы?
Вирусы — это неклеточная форма жизни. Они имеют очень простое строение. Каждый вирус состоит из нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК) и белка. Нуклеиновая кислота представляет собой генетический материал вируса; она окружена защитной оболочкой — капсидом. Капсид состоит из белковых молекул и обладает высокой степенью симметрии, имея, как правило, спиральную или многогранную форму. Кроме нуклеиновой кислоты внутри капсида могут находиться собственные ферменты вируса. Примером может служить вирус табачной мозаики
(рис. 3).

Рис.3. Вирус табачной мозаики

Его оболочка содержит всего один вид белка с небольшой молекулярной массой.
Сложно организованные вирусы имеют дополнительную оболочку, белковую или липопротеиновую. Иногда в наружных оболочках сложных вирусов помимо белков содержатся углеводы. Примером сложно организованных вирусов служат возбудители гриппа (рис. 4) и герпеса (рис. 5).

Рис.4. Вирус гриппа и вирус герпеса

Рис.5. Вирус герпеса

Их наружная оболочка является фрагментом ядерной или цитоплазмптической мембраны клетки-хозяина, из которой вирус выходит во внеклеточную среду. К сложноорганизованным вирусам относятся вирусы гриппа и ВИЧ, они также имеют дополнительную оболочку, образованную из клеточной мембраны хозяина.

Вопрос 2. Каков принцип взаимодействия вируса и клетки?
Вирус функционирует как внутриклеточный паразит. Он внедряется в клетку, блокирует в ней обмен веществ и использует ее ресурсы (ферменты, запасные вещества) для собственного размножения. Некоторые вирусы способны встраиваться в ДНК хозяина и переходить в скрытое состояние, в течение длительного времени никак не выдавая своего присутствия. В такой форме вирусы даже способны передаваться потомству хозяина.

Вопрос 5. Используя знания о путях распространения вирусных и бактериальных инфекций, предложите пути предотвращения инфекционных заболеваний.
Если заболевание широко распространено на данной территории, целесообразно провести вакцинацию населения. Необходим постоянный медицинский контроль, чтобы быстро обнаружить вспышку заболевания и предотвратить его распространение. Многие инфекции передаются воздушно-капельным путем (например, вирус гриппа). Во время вспышек таких заболеваний имеет смысл использовать ватномарлевые повязки или респираторы.
Есть возбудители заболеваний, которые передаются через предметы обихода, пищу и воду. К ним относятся вирус гепатита А, холерный вибрион, чумная палочка и многие другие. Чтобы избежать заражения, необходимо соблюдать правила личной гигиены: мыть руки перед едой, не пользоваться чужими личными вещами (полотенцем, зубной щеткой), мыть фрукты и овощи, избегать контакта с больными. Необходим постоянный санитарный контроль состояния источников воды и пищевых продуктов, а также дезинфекция помещений, стерилизация инструментов и перевязочного материала.
Существуют заболевания, передающиеся через кровь и другие жидкости тела, в частности ВИЧ и вирус гепатита С. В группы риска по таким заболеваниям попадают наркоманы (часто шприцы используются больше одного раза) и лица, практикующие беспорядочные незащищенные половые контакты. Пока не существует эффективных методов лечения таких заболеваний, поэтому лучшим способом защиты является соблюдение следующих мер предосторожности:
• следует избегать случайных половых связей, а при контактах изолировать себя при помощи презерватива;
• в медицине и косметологии необходимо использовать одноразовые шприцы и тщательно стерилизовать инструменты многоразового использования;
• донорскую кровь следует обязательно проверять на наличие вирусов.

1. Дайте определения понятий.
Капсид – защитная белковая оболочка вируса.
Бактериофаг – вирус, инфицирующий бактерий.
Ретровирус – вирус, генетическим материалом является РНК.

2. Изобразите схематично строение вируса и подпишите его части.

3. Какое место занимают вирусы в системе органического мира?
Вирусы – неклеточная форма жизни. Занимают промежуточное положение между живой и неживой материей, т.к. совмещают в себе признаки живых организмов и неживой природы. Являются внутриклеточными паразитами.

4. Пользуясь материалом § 2.11 и рисунком 42 на с. 80, опишите жизненный цикл бактериофага.
1)Фаг приближается к бактерии, и хвостовые нити связываются с рецепторными участками на поверхности бактериальной клетки.
2)Нуклеиновая кислота вируса (ДНК или РНК) вводится внутрь бактериальной клетки.
3)Нуклеиновая кислота фага кодирует синтез ферментов фага; инактивируется ДНК и РНК хозяина, а ферменты фага совсем расщепляют ее; НК фага подчиняет себе клеточный аппарат.
5)Нуклеиновая кислота фага реплицируется и кодирует синтез новых белков оболочки.
6) Образуются новые частицы фага в результате самосборки белковой оболочки вокруг
фаговой нуклеиновой кислоты.
7)Клетка лопается; высвобождаются новые фаги, которые инфицируют другие бактерии.

5. В чем особенность жизненного цикла вируса иммунодефицита человека?
Вирус СПИДА – ВИЧ – является ретровирусом. Генетический материал его – РНК. Поражает ВИЧ клетки иммунной системы. При попадании в клетку-хозяина происходит обратная транскрипция, при которой на основе вирусной РНК синтезируется ДНК, которая затем встраивается в клетку-хозяина (в ДНК клетки-хозяина). Затем при делении клетки одновременно с копированием клеточной ДНК копируется и вирусная ДНК. Через определенное время клетки начинают синтезировать вирусные РНК и белки, из которых собираются вирусные частицы.
ВИЧ таким образом уничтожает лимфоциты – Т-хелперы. В результате иммунная система человека разрушается.

7. Укажите основные меры профилактики заражения ВИЧ.
Избегать случайных половых связей.
Использовать презерватив при половых контактах
В больницах, поликлиника, косметологических кабинетах пользоваться только одноразовыми шприцами, а инструменты многоразового применения тщательно
стерилизовать.
Донорскую кровь проверять на наличие антител к ВИЧ.

9. Объясните, в чем заключается эволюционная роль вирусов в природе.
Вирусы корректируют ход эволюции. Вирусы с помощью пандемий истребляют и ослабляют определенные фенотипы, которые больше не участвуют в процессе эволюции.
Около 20% генетического материала человека привнесено вирусами. Иногда вирусные гены становятся клеточными генами.
Вирусы могут не только изменять генетический аппарат клетки, но и осуществлять обмен генетической информацией в пределах вида и между разными группами организмов. В условиях меняющейся внешней среды это мощный эволюционный механизм. То есть, вирусы стимулируют эволюционные процессы в биосфере.

11. Выберите правильный ответ.
Тест 1.
Вирус иммунодефицита человека отличается от холерного вибриона:
3) отсутствием ДНК;

Тест 2.
Клеточного строения не имеют:
4) вирусы.

12. Установите соответствие между вирусами и клетками, которые они инфицируют.
Вирусы
1. Бактериофаг
2. Вирус табачной мозаики
3. Вирус оспы
4. Вирус полиомиелита
5. ВИЧ
Клетки, которые они инфицируют
A. Клетки растения табака
Б. Лейкоциты
B. Клетки нервной ткани
Г. Бактерии
Д. Эпителиальные клетки

13. Объясните происхождение и общее значение слова (термина), опираясь на значение корней, его составляющих.

14. Выберите термин и объясните, насколько его современное значение соответствует первоначальному значению его корней.
Выбранный термин – бактериофаг.
Соответствие – термин не совсем соответствует первоначальному значению. Бактериофаг – вирус, поражающий бактерии, но не пожирающий их.

15. Сформулируйте и запишите основные идеи § 2.11.
Вирусы – неклеточная форма жизни. Вирусы вызывают болезни, часто неизлечимые. Но в то же время вирусы важны для эволюционного процесса, так как стимулируют его, привносят новую генетическую информацию в клетки.
Есть вирусы РНК- и ДНК-содержащие. Первые называют ретровирусами. К ним относится ВИЧ. При попадании ретровируса в клетку-хозяина происходит обратная транскрипция, при которой на основе вирусной РНК синтезируется ДНК, которая затем встраивается в клетку-хозяина.
Различают бактериофаги – вирусы, поражающие бактерий, вирусы человека, растений и животных.
Вирусная частица состоит из белковой оболочки (капсида) и нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК) внутри.

Вирусы - это наименьшие структуры, обладающие свойствами живого организма. Их размер составляет от 20 до 300 нм в длину. Они невидимы в оптический микроскоп и легко проходят через фильтры, задерживающие бактерии.

Согласно классификации организмов вирусы находятся на границе живого и неживого. Их считают живыми, так как они содержат генетический материал и способны размножаться; в то же время их можно считать неживыми, поскольку они не имеют клеточной организации - вирусы неклеточные формы жизни. Вне клетки хозяина вирусы не проявляют признаков жизни.

Вирусы и болезни. Поскольку вирусы являются облигатными паразитами, они неизбежно наносят вред клетке-хозяину, вызывая ряд серьезных заболеваний. Вирусные заболевания часто с трудом поддаются лечению, поскольку антибиотики в данном случае не действуют (у вирусов нет метаболических процессов, которые можно было бы ингибировать); вакцины не всегда эффективны, так как вирусы мутируют, изменяя свои антигенные свойства; химиотерапия может не только ингибировать репликацию вируса, но и принести вред самим клеткам. Обычно используются такие формы контроля, как вакцинация и удаление источника заражения. Некоторые ретровирусы могут играть роль в лечении заболеваний - они могут быть использованы для переноса в хозяйскую клетку ДНК, содержащей дефектную форму определенного гена (таким путем может быть излечена, например, ФКУ - фенилкетонурия).

Обычный вирус представляет собой простую структуру, состоящую из кора (сердцевины), содержащего нуклеиновую кислоту (ДНК или РНК), и белковой оболочки, окружающей сердцевину.

это область, ограниченная капсидом. Он не является цитоплазмой и не содержит органелл.

Выросты на поверхности

капсида отвечают за антигенные свойства вируса

вируса может быть представлен либо ДНК, либо РНК. Количество генов очень невелико - в них содержится только информация, необходимая для репликации вирусных субъединиц и для сборки из них целой вирусной частицы, или вириона.

состоит из множества идентичных субъединиц, называемых капсомерами. Они самоорганизуются в строго симметричный капсид, форма которого используется для классификации вирусов.

окружает капсид у некоторых вирусов, обычно у крупных. Эта оболочка чаще всего образуется из элементов клетки-хозяина, формируясь в процессе выхода вириона из клетки. Она может играть важную роль в обеспечении способности вируса преодолевать защитные барьеры клетки. Такую оболочку имеет, например, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ).

Вирусы используют ресурсы клетки-хозяина для образования многочисленных копий самих себя, и их сборка происходит внутри клетки. процесс делится на несколько этапов:

Этапы жизненного цикла вируса

Образование связи между белками вирусного капсида и рецепторами на поверхности клетки-хозяина. Эта связь определяет круг хозяев вируса, то есть инфицирование вирусом только тех клеток, которые способны осуществить его репликацию. иИзменения белка оболочки служит сигналом к проникновению вируса в клетку.

Проникновение в клетку

Вирус доставляет внутрь клетки свой генетический материал (иногда собственные белки). Разные вирусы используют разные стратегии.

Процесс потери каспида при помощи вирусных ферментов или клетки-хозяина, либо результат обычной диссоциации.

Репликация вируса - включает синтез мРНК ранних генов вируса. Синтез вирусных белков, сборка сложных белков и репликацию вирусного генома.

Сборка вирусных частиц, затем модификация белков.

Выход из клетки

Вирусы могут покинуть клетку после лизиса, процесса, в ходе которого клетка погибает из-за разрыва мембраны и клеточной стенки. Активно размножающийся вирус не всегда убивает клетку-хозяина. Оболочечные вирусы (например ВИЧ) обычно отделяются от клетки путём отпочковывания.

_______________

Источник информации: Биология человека в диаграммах / В.Р. Пикеринг — 2003.

14. Неклеточная форма жизни: вирусы

Вспомните!

Чем вирусы отличаются от всех остальных живых существ?

Почему существование вирусов не противоречит основным положениям клеточной теории?

Какие вы знаете вирусные заболевания?

В 1892 г. русский ботаник Дмитрий Иосифович Ивановский, изучая мозаичную болезнь растений табака, обнаружил, что при пропускании сока, выделенного из больного растения, через фильтры, задерживающие бактерий, жидкость сохраняла способность вызывать заболевания у здоровых растений. Возбудитель болезни был столь мал, что его и подобные ему структуры, получившие в дальнейшем название вирусы (от лат. virus – яд), стало возможно изучать только после изобретения электронного микроскопа.

Вирусы – это неклеточная форма жизни. Считая признаком живого наличие клеточного строения, большинство учёных тем не менее относят вирусы к живым организмам, потому что их существование неразрывно связано с клеткой. Являясь внутриклеточными паразитами, вне клетки вирусы не способны к самовоспроизведению и осуществлению процессов обмена веществ.

Строение вирусов. Вирусы имеют очень простое строение (рис. 46). Каждый вирус состоит из нуклеиновой кислоты (или ДНК, или РНК) и белка. Нуклеиновая кислота является генетическим материалом вируса. Она окружена защитной белковой оболочкой – капсидом. Внутри капсида могут также находиться собственные вирусные ферменты. Некоторые вирусы, например вирус гриппа и ВИЧ, имеют дополнительную оболочку, которая образуется из клеточной мембраны клетки-хозяина. Капсид вируса, состоящий из многих белковых молекул, обладает высокой степенью симметрии, имея, как правило, спиральную или многогранную форму. Эта особенность строения позволяет отдельным белкам вируса объединяться в полную вирусную частицу путём самосборки.

Рис. 46. Вирусы: строение и разнообразие

Рис. 47. Жизненный цикл вирусов (А) и электронная фотография бактериофага (Б)

Размножение вирусов. Ни один из известных на сегодняшний день вирусов не способен к самостоятельному существованию. Обычно вирус сначала связывается с поверхностью клетки-хозяина, а затем или проникает внутрь целиком (путём эндоцитоза), или с помощью специальных приспособлений вводит в клетку свою нуклеиновую кислоту (рис. 47, 48). Попав в клетку, генетический материал вируса взаимодействует с ДНК хозяина таким образом, что клетка сама начинает синтезировать необходимые вирусу белки. Одновременно происходит копирование наследственного материала паразита, и в цитоплазме заражённой клетки начинается самосборка новых вирусных частиц. Готовые вирусные частицы покидают клетку или постепенно, не вызывая её гибели, но изменяя работоспособность, или одновременно в большом количестве, что приводит к разрушению клетки.

Рис. 48. Бактериофаги на поверхности клетки-хозяина (электронная фотография)

Вирусы как возбудители болезней. Вирусы способны поражать и эукариотические, и прокариотические клетки. Вирусы, инфицирующие бактерий, называют бактериофагами. Вирусы вызывают множество различных заболеваний у животных, растений и грибов, причём каждый из них имеет своего собственного специфического хозяина. Вирус табачной мозаики, например, поражает растения табака, вызывая образование на листьях характерных пятен – это места отмирания тканей. Вирус оспы поражает только эпителиальные клетки, а вирус полиомиелита – клетки нервной ткани. Вирусными заболеваниями человека являются также грипп, корь, краснуха, гепатит, ветряная оспа, бешенство, герпес, СПИД и многие другие.

СПИД. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий синдром приобретённого иммунодефицита (СПИД), впервые был выделен в США в 1981 г. К 2000 г. число инфицированных этим вирусом уже превысило 30 млн человек. В настоящее время болезнь очень быстро распространяется в Азии, Африке, а также в Центральной и Восточной Европе.

ВИЧ относят к группе ретровирусов, генетическим материалом которых является РНК (рис. 49). Обычно перенос генетической информации в клетке идёт в направлении от ДНК к РНК (транскрипция). У ретровирусов при попадании в клетку-хозяина происходит противоположный процесс, так называемая обратная транскрипция, при которой на основе вирусной РНК синтезируется ДНК, которая затем встраивается в ДНК хозяина.

Рис. 49. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ): А – модель вируса; Б – схема строения; В – электронная фотография

Рис. 50. Жизненный цикл вируса иммунодефицита человека (ВИЧ)

Обычно ВИЧ передаётся вместе с кровью или спермой. В 90 % случаев заражение происходит при половом контакте, при этом риск заражения увеличивается пропорционально увеличению числа половых партнёров. Многократное использование одного и того же шприца приводит к быстрому распространению вируса среди наркоманов. ВИЧ может попасть в организм человека при контакте с кровью больного, например при обработке ран. Существует вероятность заражения при переливании крови, не прошедшей тестирование на присутствие ВИЧ. От ВИЧ-инфицированной матери вирус может через плаценту попасть в кровь плода или передаться новорождённому при кормлении грудным молоком. Но воздушно-капельным путём и при рукопожатии этот вирус не распространяется.

ВИЧ – это вирус, поэтому антибиотики, которые используют при лечении бактериальных инфекций, в данном случае бессильны. Современная медицина разрабатывает лекарственные средства, которые подавляют репликацию ВИЧ, но их использование имеет много побочных эффектов и перспективы их применения пока неясны. Разработка вакцины против ВИЧ тоже имеет определённые сложности; это связано с особенностями строения данного вируса и тяжестью заболевания, которое он вызывает. На сегодняшний день важным направлением в лечении СПИДа является восстановление иммунной системы инфицированных.

Пока не существует эффективных способов лечения этого заболевания, лучшим способом защиты от СПИДа является соблюдение мер предосторожности:

– следует избегать случайных половых связей, а при половых контактах изолировать себя от спермы и крови партнёра при помощи презерватива;

– в больницах, стоматологических клиниках, поликлиниках и косметических салонах необходимо использовать одноразовые шприцы, а инструменты многоразового применения тщательно стерилизовать, соблюдая все необходимые условия;

– донорскую кровь следует проверять на наличие антител к ВИЧ.

Вирусы как переносчики генетической информации. Существует гипотеза, что вирусы – это генетический материал, некогда покинувший клетку, но сохранивший способность к самовоспроизведению при возвращении в неё. Следовательно, в процессе эволюции вирусы возникли позже появления клеточной формы, а любое вирусное заражение надо рассматривать как получение клеткой некой чужеродной генетической информации.

Многие вирусы способны не только привносить в организм хозяина свою наследственную информацию, но и, встраиваясь в ДНК хозяина, изменять работу клеточных генов. В процессе копирования вирусной ДНК иногда происходит частичное копирование и генетического материала хозяина. В этом случае новые собранные вирусные частицы, покидающие клетку, будут уносить с собой копию некой наследственной информации хозяина. Таким образом вирусы могут переносить гены между организмами разных видов, отрядов и даже классов, скрещивание которых в принципе невозможно. В настоящее время вирусы рассматривают не только как возбудителей инфекционных болезней, но и как переносчиков генов между организмами.

Вопросы для повторения и задания

1. Как устроены вирусы?

2. Каков принцип взаимодействия вируса и клетки?

3. Опишите процесс проникновения вируса в клетку.

4. В чём проявляется действие вирусов на клетку?

5. Используя знания о путях распространения вирусных и бактериальных инфекций, предложите пути предотвращения инфекционных заболеваний.

6. Предложите несколько разных классификаций вирусов. Какие критерии вы положили в основу этих классификаций? Сравните свои классификации и классификации, которые создали ваши одноклассники.

Подумайте! Выполните!

1. Объясните, почему вирус может проявить свойства живого организма, только внедрившись в живую клетку.

2. Почему вирусные заболевания имеют характер эпидемий? Охарактеризуйте меры борьбы с вирусными инфекциями.

3. Выскажите своё мнение о времени появления на Земле вирусов в историческом прошлом, учитывая, что вирусы могут размножаться только в живых клетках.

4. Объясните, почему в середине XX в. вирусы стали одним из главных объектов экспериментальных генетических исследований.

5. Какие сложности возникают при попытках создать вакцину против ВИЧ-инфекции?

6. Объясните, почему перенос вирусами генетического материала от одного организма к другому называют горизонтальным переносом. Как тогда, по вашему мнению, называют передачу генов от родителей детям?

7. В разные годы как минимум семь Нобелевских премий по физиологии и медицине и три Нобелевских премии по химии были вручены за исследования, непосредственно связанные с изучением вирусов. Используя дополнительную литературу и ресурсы Интернета, подготовьте сообщение или презентацию о современных достижениях в области исследования вирусов.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Вироиды. В природе обнаружены инфекционные агенты гораздо меньше вирусов – вироиды. Они состоят только из молекулы кольцевой РНК и лишены каких-либо оболочек. Самые малые вироиды имеют длину всего 220 нуклеотидов. Вироиды обнаружены в клетках многих растений. Считается, что они представляют собой вырезанные участки иРНК, которые приобрели способность к репликации. При этом они не работают, как иРНК, и не кодируют белки.

Попадая в клетки растений, вироиды вмешиваются в работу генома клетки-хозяина и вызывают серьёзные заболевания растений. Так погибли миллионы кокосовых пальм на Филиппинах во второй половине XX в. Периодически от вироидов серьёзно страдают посадки картофеля, цитрусовых, огурцов, декоративных цветов и других диких и сельскохозяйственных растений. В животных клетках и у человека вироиды пока не обнаружены.

Вирусы и рак. Многие вирусы способны, проникая в клетки организма, встраивать свой геном в геном клетки, вызывая тем самым серьёзные нарушения в работе генетического аппарата нормальных клеток. В результате может произойти превращение нормальной клетки в раковую.

У многих животных (рыб, амфибий, птиц, млекопитающих) обнаружены десятки вирусов, вызывающих раковые заболевания. У человека обнаружены целые группы онковирусов. Полагают, что около 15 % опухолей человека провоцируются вирусной инфекцией.

Повторите и вспомните!

Человек

Иммунитет. Белки или полисахариды вирусов, попадающих в организм, являются антигенами. Антигены – это любые чужеродные вещества, которые при проникновении в организм воспринимаются как генетически чужеродные и вызывают иммунную реакцию. Иммунитетом называют способность организмов защищаться от болезнетворных микроорганизмов, вирусов и иных чужеродных тел и веществ, сохраняя тем самым постоянство своего состава и свойств.

Существует несколько видов иммунитета. Если иммунитет существует или возникает у человека без каких-либо специальных воздействий, его называют естественным. Иммунитет, полученный путём использования медицинских средств, носит название искусственного.

Естественный врождённый иммунитет одинаков у всех особей вида и передаётся по наследству, т. е. генетически закреплён. Так, человек не болеет многими болезнями, которые встречаются у животных. Например, человек никогда не заболеет собачьей чумкой, так же как собака не заболеет гриппом.

Искусственный пассивный иммунитет возникает при введении человеку лечебной сыворотки, которая уже содержит готовые антитела против возбудителя. Это особенно важно в том случае, если заражение уже произошло. Пассивный иммунитет нестойкий, сохраняется в течение 4–6 недель, на протяжении которых антитела постепенно разрушаются.

Ваша будущая профессия

1. Докажите, что базовые знания о процессах, происходящих на молекулярном и клеточном уровнях организации живого, необходимы не только биологам, но и специалистам в других областях естественных наук.

2. Какие профессии в современном обществе требуют знания строения и особенностей жизнедеятельности прокариотических организмов? Подготовьте небольшое (не более 7–10 предложений) сообщение о той профессии, которая вас наиболее впечатлила. Объясните свой выбор.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.