Некоторые вирусы в качестве генетического материала

Примеры задач линии 27 ФИПИ (новая версия)

Если в задаче указываются концы ДНК и РНК (3' и 5'), нужно помнить о важных моментах.

1) Молекула ДНК состоит их двух спирально закрученных полинуклеотидных комплементарных друг другу цепей:

Смысловая (кодирующая) цепь ДНК, несет последовательность нуклеотидов, кодирующих наследственную информацию.

Матричная (транскрибируемая) цепь, служит матрицей для синтеза мРНК, тРНК, рРНК, регуляторной РНК.

2) РНК-полимераза движется по молекуле ДНК в направлении 3' → 5' матричной (транскрибируемой) цепи

3) Синтез цепи РНК (любой) идет антипараллельно, 5'- → З'-конец

По 27-му заданию

5’-ЦГА-АГГ-ТГА-ЦАА-ТГТ-3’ смысловая (нетранскрибируемая) цепь ДНК

3’-ГЦТ-ТЦЦ-АЦТ-ГТТ-АЦА-5’ матричная (транскрибируемая) цепь ДНК

4) Антикодон на тРНК "читается" в направлении 3' → 5'

5) Кодон на иРНК "читается" в направлении 5'- → З'

6) иРНК транслируется в направлении 5'- → З'

7) Кодон и антикодон спариваются антипараллельно (гипотеза качаний)

Исходя из вышесказанного, продолжим решение задачи:

Третий триплет тРНК - УГА (в направлении 5'- → З') соответствует антикодону АГУ (антикодон определяется в направлении 3' → 5').

Антикодон АГУ комплементарен кодону УЦА на иРНК (иРНК транслируется в направлении 5'- → З').

По таблице генетического кода триплету УЦА соответствует аминокислота -Сер (Серин).

Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, обозначьте 5’ и 3’ концы этого фрагмента и определите аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет с 5’ конца соответствует антикодону тРНК. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Генетический код (иРНК)

Правила пользования таблицей

Первый нуклеотид в триплете берётся из левого вертикального ряда; второй — из верхнего горизонтального ряда и третий — из правого вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трёх нуклеотидов, и находится искомая аминокислота.

Схема решения задачи включает:

1. Нуклеотидная последовательность участка тРНК (верхняя цепь по условию смысловая):

2. Нуклеотидная последовательность антикодона УГА (по условию третий триплет) соответствует кодону на иРНК УЦА;

3. По таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота -Сер, которую будет переносить данная тРНК.

1. По фрагменту молекулы ДНК, определяем нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте.

На ДНК с 3' конца строится тРНК с 5' — конца.

2. Определяем кодон иРНК, который будет комплементарен триплету тРНК в процессе биосинтеза белка.

Если третий триплет соответствует антикодону тРНК 5’- УГА-3’ , для нахождения иРНК сначала произведем запись в обратном порядке от 3’ → к 5’ получим 3’-АГУ- 5’, определяем иРНК: 5'–УЦА–3'.

3. По таблице генетического кода кодону 5'-УЦА-3' соответствует аминокислота -Сер, которую будет переносить данная тРНК.

Пояснение к строению ДНК в условии:

Двойная спираль ДНК. Две антипараллельные ( 5’- конец одной цепи располагается напротив 3’- конца другой) комплементарные цепи полинуклеотидов, соединенной водородными связями в парах А-Т и Г-Ц, образуют двухцепочечную молекулу ДНК. Молекула ДНК спирально закручена вокруг своей оси. На один виток ДНК приходится приблизительно 10 пар оснований.

Смысловая цепь ДНК — Последовательность нуклеотидов в цепи кодирует наследственную информацию.

Транскрибируемая (антисмысловая) цепь по сути является копией смысловой цепи ДНК. Служит матрицей для синтеза иРНК (информацию о первичной структуре белка), тРНК, рРНК, регуляторной РНК.

Исходный фрагмент молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь – смысловая, нижняя – транскрибируемая):

В результате замены одного нуклеотида в ДНК четвертая аминокислота во фрагменте полипептида заменилась на аминокислоту Вал. Определите аминокислоту, которая кодировалась до мутации. Какие изменения произошли в ДНК, иРНК в результате замены одного нуклеотида? Благодаря какому свойству генетического кода одна и та же аминокислота у разных организмов кодируется одним и тем же триплетом? Ответ поясните. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.

Некоторые вирусы в качестве генетического материала несут РНК. Такие вирусы, заразив клетку, встраивают ДНК-копию своего генома в геном хозяйской клетки. В клетку проникла вирусная РНК следующей последовательности:

Определите, какова будет последовательность вирусного белка, если матрицей для синтеза иРНК служит цепь, комплементарная вирусной РНК. Напишите последовательность двуцепочечного фрагмента ДНК, укажите 5’ и 3’ концы цепей. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Фрагмент начала гена имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь – смысловая, нижняя – транскрибируемая):

Ген содержит информативную и неинформативную части для трансляции. Информативная часть гена начинается с триплета, кодирующего аминокислоту Мет. С какого нуклеотида начинается информативная часть гена? Определите последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи. Ответ поясните. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Нуклеотид: А — азотистое основание; Б — углевод; В — остаток фосфорной кислоты Дезоксирибоза Рибоза Что такое 3' и 5' - концы нуклеиновых кислот?

5’ Ц Фосфодиэфирная связь 5' конец цепи 3' конец цепи Фосфодиэфирная связь Направление роста

Растущий 3' конец цепи

тРНК (первичная структура)

Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь смысловая, нижняя транскрибируемая). 5’-ЦГА АГГ ТГА ЦАА Т Г Т-3’ 3’-ГЦТ ТЦЦ АЦТ Г Т Т АЦА-5’ Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, обозначьте 5’ и 3’ концы этого фрагмента и определите аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет с 5’ конца соответствует антикодону тРНК. Ответ поясните. 1

Решение: ДНК (транск): 3’-ГЦТ-ТЦЦ-АЦТ-ГТТ-АЦА-5’ т РНК: 5’-ЦГА-АГГ-УГА-ЦАА-УГУ-3’ антикодон: 3’- АГУ - 5’ триплет : 5‘- УЦА–3‘ АК: Сер

Фрагмент начала гена имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь — смысловая, нижняя — транскрибируемая): 5’ − ТАА ТГА ЦЦГ ЦАТ АТА ТЦЦ АТ −3’ 3’ − АТТ АЦТ ГГЦ ГТА ТАТ АГГ ТА −5’ Ген содержит информативную и неинформативную части для трансляции. Информативная часть гена начинается с триплета, кодирующего аминокислоту Мет. С какого нуклеотида начинается информативная часть гена? Определите последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи. Ответ поясните. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода. 2

Решение: ДНК 3’ − АТ ТАЦ ТГГ ЦГТ АТА ТАГ ГТА −5’ иРНК 5’ −УА АУГ АЦЦ ГЦА УАУ АУЦ ЦАУ − 3’ белок: Мет-Тре-Ала-Тир-Иле-Гис

3 Некоторые вирусы в качестве генетического материала несут РНК. Такие вирусы, заразив клетку, встраивают ДНК-копию своего генома в геном хозяйской клетки. В клетку проникла вирусная РНК следующей последовательности: 5’ − АУГГЦУУУУГЦА − 3’. Определите, какова будет последовательность вирусного белка, если матрицей для синтеза иРНК служит цепь, комплементарная вирусной РНК. Напишите последовательность двуцепочечного фрагмента ДНК, укажите 5’ и 3’ концы цепей. Ответ поясните.

Решение: вирусная РНК: 5’ − АУГ ГЦУ УУУ ГЦА − 3’ ДНК (смыс.) 5’ − АТГ ГЦТ ТТТ ГЦА − 3’ ДНК (тран.) 3’ − ТАЦ ЦГА ААА ЦГТ − 5’ иРНК: 5’ − АУГ ГЦУ УУУ ГЦА − 3’ белок: МЕТ АЛА ФЕН АЛА

Исходный фрагмент молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь — смысловая, нижняя — транскрибируемая): 5’ − ГЦГ ГГЦ ТАТ ГАТ ЦТГ − 3’ 3’ − ЦГЦ ЦЦГ АТА ЦТА ГАЦ − 5’ В результате замены одного нуклеотида в ДНК четвёртая аминокислота во фрагменте полипептида заменилась на аминокислоту Вал. Определите аминокислоту, которая кодировалась до мутации. Какие изменения произошли в ДНК, иРНК в результате замены одного нуклеотида? Благодаря какому свойству генетического кода одна и та же аминокислота у разных организмов кодируется одним и тем же триплетом? Ответ поясните. 4

ДНК (тран.) 3’ − ЦГЦ ЦЦГ АТА ЦТА ГАЦ − 5’ и РНК: 5’ – ГЦГ ГГЦ УАУ ГАУ ЦУГ - 3’ белок: АЛА ГЛИ ТИР АСП ЛЕЙ АСП ВАЛ ; иРНК: ГУУ, ГУЦ, ГУА, ГУГ; Свойство генетического кода — универсальность Решение: 5’ − ГЦГ ГГЦ ТАТ ГАТ ЦТГ − 3’ ДНК (смысл.) и РНК иРНК (мутант.) ДНК (транск.) ДНК (смысл) 5’- ГАУ - 3’ 5’- ГУУ - 3’ (3’- УУГ- 5’) 5’- ААЦ - 3’ 5’- Г Т Т - 3’

Молекулы тРНК, несущие соответствующие антикодоны, входят в рибосому в следующем порядке: ГУА, УАЦ, УГЦ, ГЦА. Определите последовательность нуклеотидов смысловой и транскрибируемой цепей ДНК, иРНК и аминокислот в молекуле синтезируемого фрагмента белка. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода. При выполнении задания учитывайте, что антикодоны тРНК антипараллельны кодонам иРНК. 5

Решение: тРНК: 5’ ГУА 3’, 5’ УАЦ 3’, 5’ УГЦ 3’, 5’ ГЦА 3’ тРНК: 3’АУГ 5’, 3’ЦАУ 5’, 3’ЦГУ 5’, 3’АЦГ5’ иРНК: 5’- УАЦ ГУА ГЦА УГЦ - 3’ белок: Тир Вал Ала Цис ДНК (смыс.) 5’ - ТАЦ ГТА ГЦА ТГЦ - 3’ ДНК (тран.) 3’ − АТГ ЦАТ ЦГТ АЦГ − 5’

Выберите книгу со скидкой:

Один день из жизни мозга. Нейробиология сознания от рассвета до заката

350 руб. 674.00 руб.

Биология желания. Зависимость — не болезнь

350 руб. 240.00 руб.

Биология. Большой сборник тренировочных вариантов проверочных работ для подготовки к ВПР. 5 класс

350 руб. 189.00 руб.

ОГЭ-2020. Биология (60х90/16) 10 тренировочных вариантов экзаменационных работ для подготовки к основному государственному экзамену

350 руб. 98.00 руб.

Биология за 30 секунд

350 руб. 940.00 руб.

ОГЭ. Биология в таблицах и схемах. Справочное пособие для подготовки к ОГЭ

350 руб. 77.00 руб.

Биология добра и зла. Как наука объясняет наши поступки +

350 руб. 1140.00 руб.

Биология. Для тех, кто хочет все успеть

350 руб. 154.00 руб.

Биология. Обязательные понятия, термины школьного курса

350 руб. 74.00 руб.

Готовимся к школе. Учимся проходить лабиринты.KUMON

350 руб. 541.00 руб.

Математика. Новый полный справочник школьника для подготовки к ЕГЭ

350 руб. 222.00 руб.

Дошкольная педагогика с основами методик воспитания и обучения. Учебник для вузов. Стандарт третьего поколения. 2-е изд.

350 руб. 963.00 руб.

БОЛЕЕ 58 000 КНИГ И ШИРОКИЙ ВЫБОР КАНЦТОВАРОВ! ИНФОЛАВКА

В ЕГЭ по биологии 2020 года произошли изменения в подходе к решению задач по молекулярной биологии (биосинтез белка). Теперь обязательно учитывается антипараллельность.

Данная презентация поможет разобраться с этим вопросом. В работе представлен теоретический материал,разобраны принципы основных типов задач

Шадрина Лариса ВалерьевнаНаписать 0 15.01.2020

Номер материала: ДБ-921597

Добавляйте авторские материалы и получите призы от Инфоурок

Еженедельный призовой фонд 100 000 Р

Спикер: Анна Быкова (#лениваямама)

13.01.2020 26

10.01.2020 25

09.01.2020 37

30.12.2019 140

27.12.2019 34

27.12.2019 99

27.12.2019 80

23.12.2019 335

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

В презентации приведены примеры заданий линии 27 ЕГЭ на биосинтез белка с решениями.

Скачать:

Вложение	Размер
biologiya_liniya_27.pptx	74.29 КБ

Подписи к слайдам:

Решение задания ЕГЭ № 27 (биосинтез белка)

Пример 1 Участок молекулы ДНК , кодирующий часть полипептида, имеет следующее строение: АЦЦАТАГТЦЦААГГА. Определите последовательность аминокислот в полипептиде. Объясните последовательность действий

Решение: 1. Последовательность нуклеотидов иРНК комплементарна нуклеотидной последовательности матрицы ДНК. Фрагмент иРНК : УГГ УАУ Ц АГ ГУУ Ц Ц У 2 Используя таблицу генетического кода, определяем последовательность аминокислот в полипептиде. Фрагмент полипептида: три– тир– глу – вал – про

Пример 2 В биосинтезе фрагмента молекулы белка участвовали последовательно молекулы тРНК с антикодонами АГЦ, ГЦЦ, УЦА, ЦГА, АГА. Определите аминокислотную последовательность синтезируемого фрагмента молекулы белка и нуклеотидную последовательность участка двухцепочечной молекулы ДНК , в которой закодирована информация о первичной структуре молекулы белка. Объясните последовательность действий . Для решения используйте таблицу генетического кода

Решение: 1. Антикодоны тРНК комлементарны кодонам иРНК . Находим нуклеотидную последовательность участка иРНК . Фрагмент иРНК : УЦГ ЦГГ АГУ ГЦУ УЦУ 2. По кодонам иРНК , пользуясь таблицей генетического кода, найдем последовательность аминокислот в фрагменте белка: Фрагмент белка: сер-арг-сер-ала-сер 3. По фрагменту иРНК найдем участок матричной (первой) цепи ДНК по принципу комплементарности . А по первой цепи найдем комплементарную ей вторую цепь ДНК. Фрагмент ДНК (1 цепь): АГЦ ГЦЦ ТЦА ЦГА АГА Фрагмент ДНК (2 цепь): ТЦГ ЦГГ АГТ ГЦТ ТЦТ

Пример 3: Последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка следующая: ФЕН-ГЛУ-АСП. Определите, пользуясь таблицей генетического кода, возможные триплеты ДНК , которые кодируют этот фрагмент белка. Ответ поясните , используя свои знания о свойствах генетического кода.

1. По таблице генетического кода находим кодоны иРНК соответствующих аминокислот. 2. По принципу комплементарности находим триплеты матричной цепи ДНК, соответствующие триплетам-кодонам иРНК Аминокислота - кодоны иРНК – триплеты ДНК Фен УУУ или УУЦ ААА или ААГ Глу ГАА или ГАГ ЦТТ или ЦТЦ Асп ГАУ или ГАЦ ЦТА или ЦТГ

Задачи на замену нуклеотидоа : (БЕЗ изменения структуры белка) Пример 4: Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов ТТТАГЦТГТЦГГААГ. В результате произошедшей мутации в третьем триплете третий нуклеотид был заменен на нуклеотид А. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК по исходному фрагменту цепи ДНК и измененному. Что произойдет с фрагментом полипептида и его свойствами после возникшей мутации ДНК? Дайте объяснение , используя свои знания о свойствах генетического кода.

Решение: Найдем последовательности нуклеотидов иРНК по исходному, а также по измененному фрагменту ДНК по принципу комплементарности 1. Исходный фрагмент ДНК: ТТТ АГЦ ТГ Т ЦГГ ААГ иРНК (по исходной ДНК): ААА УЦГ АЦА ГЦЦ УУЦ 2. Фрагмент ДНК после мутации: ТТТ АГЦ ТГ А ЦГГ ААГ иРНК (по измененной ДНК) : ААА УЦГ АЦ У ГЦЦ УУЦ 3. Фрагмент полипептида и его свойства не изменятся , т.к. триплеты АЦА и АЦУ кодируют одну аминокислоту ТРЕ – генетический код вырожден (избыточен).

На замену нуклеотида с изменением структуры белка (задание прошлых лет) Пример 5: Фрагмент цепи ДНК - ГАТ ГААТАГТГЦТТЦ. Перечислите не менее трех последствий , к которым может привести случайная замена седьмого нуклеотида тимина на цитозин . (моё прим. - таблица генетического кода НЕ прилагается)

Решение: Исходная ДНК: ГАТ ГАА Т АГ ТГЦ ТТЦ ДНК после мутации: ГАТ ГАА Ц АГ ТГЦ ТТЦ 1. произойдет генная мутации: изменится кодон третьей аминокислоты (вместо АУЦ станет ГУЦ ) 2. В белке произойдет замена одной аминокислоты на другую, в результате изменится первичная структура белка. 3. Могут измениться все остальные структуры белка, что повлечет появление у организма нового признака. Если изменяется первый или второй нуклеотид в триплете – аминокислота ИЗМЕНИТСЯ. А если изменяется третий нуклеотид, то НЕ ВСЕГДА изменяется аминокислота, т.к. генетический код вырожден (избыточен).

На сдвиг рамки считывания Пример 6: Участок молекулы ДНК имеет следующий состав АТАЦТТАТЦАЦГАА. Перечислите не менее трех последствий, к которым может привести случайный повтор пятого нуклеотида.(таблица НЕ прилагается)

Решение: Исходный фрагмент ДНК: АТА Ц Т Т АТЦ АЦГ АА Фрагмент ДНК после мутации: АТА Ц ТТ ТАТ ЦАЦ ГАА 1) произойдет сдвиг рамки считывания. 2) в белке может произойти замена одной аминокислоты на другую, что приведет к изменению первичной структуры белка. 3) изменение первичной структуры повлечет за собой изменение других структур, а значит и свойств и функций белка, следовательно у организма может появиться новый признак.

Изменение последовательности триплетов Пример 7: Фрагмент одной из цепей ДНК имеет последовательность ТЦАГГАТГЦАТГАЦЦ. Определите последовательность нуклеотидов иРНК и порядок расположения аминокислот в соответствующем полипептиде . Как изменится последовательность аминокислот, если второй и четвертый триплеты поменять местами?

Решение: 1) Фрагмент цепи ДНК: ТЦА ГГА ТГЦ АТГ АЦЦ Последовательность нуклеотидов иРНК : АГУ ЦЦУ АЦГ УАЦ УГГ 2) Последовательность аминокислот в полипептиде: сер- про -тре- тир -три 3)изменение поледовательности триплетов приведет к изменению последовательности аминокислот в белке, она станет такой: сер- тир -тре- про -три (на втором место будет стоять –тир-, а на четвертом –про-)

На центральную петлю тРНК Пример 8: Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК , на которой синтезируется участок центральной петли тРНК , имеет следующую последовательность нуклеотидов: АЦГЦЦГЦТААТТЦАТ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК , который иснтезируется на данном фрагменте, третий триплет которого соответствует антикодону тРНК . Какие аминокислоты будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка? Дайте объяснение, используя свои знания о свойствах генетического кода. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Решение: 1) по принципу комплементарности находим нуклеотидную последовательность участка тРНК . Фрагмент ДНК: АЦГ ЦЦГ ЦТА АТТ ЦАТ Участок тРНК : УГЦ ГГЦ ГАУ УАА ГУА 2 антикодон ГАУ (третий триплет) по принципу комплементарности соответствует кодону ЦУА на иРНК . 3) по таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота Лей; 4) код однозначен – каждый кодон соответствует только одной аминокислоте, следовательно, данная тРНК с антикодоном ГАУ будет переносить только одну аминокислоту Лей.

На РНК вируса Пример 9: Некоторые вирусы в качестве генетического материала несут РНК. Такие вирусы, заразив клетку, встраивают ДНК копию своего генома в геном хозяйской клетки. В клетку проникла вирусная РНК следующей последовательности: ЦГААГЦГУУГЦГ. Определите, какова будет последовательность вирусного белка , если матрицей для синтеза иРНК служит цепь, комплементарная вирусной РНК . Ответ поясните. Для решения задачи используйте таблицу генетического кода.

Решение: 1) по принципу комплементарности находим нуклеотидную последовательность участка ДНК, служащего матрицей для синтеза иРНК : ГЦТ ТЦГ ЦАА ЦГЦ 2) по принципу комплементарности находим нуклеотидную последовательность иРНК : ЦГА АГЦ ГУУ ГЦГ 3) по таблице генетического кода определяем последовательность вирусного белка: арг-сер-вал-ала

Обратная транскрипция Транскрипция ДНК → РНК → белок Обратная транскрипция иРНК Белок

Пример 10 Генетический аппарат вируса представлен молекулой РНК , фрагмент которой имеет следующую нуклеотидную последовательность: ГУГ ААА ГАУ ЦАУ ГЦГ УГГ. Определите нуклеотидную последовательность двухцепочной молекулы ДНК , которая синтезируется в результате обратной транскрипции на РНК вируса. Установите последовательность нуклеотидов в иРНК , и аминокислот во фрагменте белка вируса, которая закодирована в найденном фрагменте молекулы. . Матрицей для синтеза иРНК , на которой идет синтез вирусного белка, является вторая цепь двухцепочной ДНК. Для решения задачи используйте таблицу генетического кода.

Решение: РНК вируса: ГУГ ААА ГАУ ЦАУ ГЦГ УГГ Обратная транскрипция: ДНК (1 цепь): ЦАЦ ТТТ ЦТА ГТА ЦГЦ АЦЦ ДНК (2 цепь): ГТГ ААА ГАТ ЦАТ ГЦГ ТГГ иРНК : ЦАЦ УУУ ЦУА ГУА ЦГЦ АЦЦ Фрагмент белка: гис-фен-лей-вал-арг-тре 1. С молекулы вирусной РНК в процессе обратной транскрипции синтезируется первая цепь ДНК по принципу комлементарности . 2. С первой цепи ДНК по принципу комплементарности находми вторую цепь ДНК. 3. Со второй молекулы ДНК по принципу комлементарности строим иРНК . 4. Пользуясь таблицей генетического кода, по кодонам иРНК находим последовательность аминокислот. . ВАЖНО: обратить внимание, с какой молекулы идет синтез иРНК : с первой, или со второй.

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: