Вирусы это организмы доядерные

Среди организмов, живущих на Земле, кроме эукариот, есть более древние организмы – прокариоты (от лат. pro – перед, вместо; karyon – ядро). Это одноклеточные организмы, которые не имеют оформленного ядра. К ним относятся бактерии, встречающиеся повсеместно: в воздухе, соленой и пресной воде, в организме животных, в том числе человека, и растений, в горячих источниках и даже в ядерных реакторах. Но особенно их много в почве – от 200–500 млн до 2 млрд и более на 1 г почвы.

До появления электронного микроскопа биологи полагали, что все клетки имеют один и тот же тип строения. Применение электронного микроскопа позволило выявить фундаментальные различия между строением прокариотических и эукариотических клеток.

Организация доядерных организмов-прокариот. Клетки прокариотических организмов имеют очень мелкие размеры (1 – 10 мкм). Самое главное отличие прокариот от эукариот состоит в отсутствии у первых настоящего ядра и ядерной оболочки. Вместо ядра имеется одна кольцевая двухцепочечная молекула ДНК, которую часто называют бактериальной хромосомой.

Основные функции ядерного аппарата прокариот (как и эукариот) заключаются в хранении, реализации наследственной информации и передаче ее дочерним поколениям. Эти функции определяет ДНК.

Для прокариот характерны также внехромосомные единицы наследственности – плазмиды. Плазмиды представляют собой кольцевые участки ДНК, свободно расположенные в цитоплазме. Они содержат гены, обеспечивающие, например, устойчивость бактерий к действию антибиотиков.

Кроме специфического строения ядерного аппарата, прокариоты отличаются и другими особенностями строения клетки.

Надмембранный комплекс поверхностного аппарата прокариотических клеток представлен жесткими стенками, содержащими органическое вещество муреин. Запасные вещества бактериальной клетки – полисахариды (крахмал, гликоген), жиры, сера.

У прокариот отсутствуют мембранные органоиды (митохондрии, пластиды, ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы). Вместо митохондрий и пластид у них имеются мезосомы, представляющие собой впячивания наружной мембраны клетки. На мезосомах протекают процессы клеточного дыхания. Фотосинтез у фотосиитезирующих бактерий происходит в тилакоидах.

Рибосомы в прокариотических клетках намного мельче, чем рибосомы эукариот, и располагаются они в цитоплазме свободно, не образуя полисом. В цитоплазме клеток прокариот отсутствуют клеточный центр и опорно-сократительный аппарат.

Различия между прокариотами и эукариотами настолько существенны, что их выделяют в разные надцарства.

Формы бактерий. В зависимости от формы клетки различают следующие группы бактерий: шаровидные – кокки, палочковидные – бациллы, дугообразно изогнутые – вибрионы, штопорообразной формы – спириллы.

Многие бактерии способны к самостоятельному движению благодаря наличию у них простых жгутиков, не содержащих микротрубочек.

Несмотря на простоту организации, бактерии успешно сосуществуют с высокоорганизованными эукариотами. Более того, в настоящее время бактерии – биологически прогрессивная, процветающая группа организмов благодаря способности к быстрому размножению и образованию спор, устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды.

Размножение и спорообразование у бактерий. Размножаются прокариоты путем простого деления надвое. В 50-х годах XX в. у бактерий был обнаружен половой процесс в форме обмена генетическим материалом между разными особями.

Прокариоты характеризуются чрезвычайно высокой устойчивостью к различным воздействиям окружающей среды. Прежде всего это относится к спорообразующим формам бактерий. Споры бактерий являются формой перенесения неблагоприятных условий среды (а не для размножения, как у растений или грибов). При образовании споры бактериальная клетка претерпевает ряд биохимических изменений: в ней уменьшается количество свободной воды, снижается активность ферментов, протоплазма сжимается и покрывается очень плотной оболочкой. При наступлении благоприятных условий споры набухают и прорастают, образуя новую вегетативную клетку.

Питание и дыхание бактерий. Простым по своей организации бактериальным клеткам требуется для жизнедеятельности минимальное количество энергии. Вот почему бактерии могут использовать такие энергетически бедные источники, как окисление неорганических веществ (хемосинтезирующие бактерии, или энергию, выделяющуюся при разложении органических остатков (бактерии гниения и брожения).

По типу питания прокариоты подразделяют на две группы: автотрофов и гетеротрофов.

Дыхание бактерий, в процессе которого образуется необходимая для жизни энергия, осуществляется с участием дыхательных ферментов. По отношению к кислороду бактерии подразделяют на существующих только в кислородной среде – аэробов (например, туберкулезная палочка и многие другие) и живущих в бескислородной среде – анаэробов (столбнячная палочка, палочка ботулизма и др.).

Значение бактерий в природе и жизни человека. Благодаря жизнедеятельности бактерий происходит разложение и минерализация органических веществ, поставляемых отмершими организмами. Образовавшиеся при этом простые неорганические вещества (аммиак, сероводород, углекислый газ и др.) вовлекаются в общий круговорот веществ опять же с участием бактерий, без чего была бы невозможна жизнь на Земле.

Бактерии вместе с грибами, водорослями и лишайниками разрушают горные породы и участвуют в почвообразовательном процессе. Они играют значительную роль в поддержании плодородия почвы, участвуют в образовании гумуса из лесной подстилки и лежащих на ней гниющих растительных и животных остатков. (Гумус – слой разложившегося органического вещества, содержащий запас органических и минеральных веществ и обладающий способностью удерживать воду.) Бактерии участвуют в круговороте азота, серы, железа, марганца, кремния.

Роль бактерий в жизни человека неоднозначна. Некоторые из них полезны человеку. Например, многие млекопитающие, в том числе и человек, из-за отсутствия специальных ферментов не могут переваривать целлюлозу, входящую в пищу. Переваривание целлюлозы происходит благодаря бактериям, в норме обитающим в кишечнике. У кроликов такие бактерии живут в слепой кишке, у коров и овец – в рубце (отделе желудка). В кишечнике человека живут многие бактерии, некоторые из них синтезируют витамины группы В и витамин К. Некоторые бактерии обитают на коже человека, слизистой оболочке носовой и ротовой полостей, в толстом кишечнике и во влагалище, вытесняя собой болезнетворные микроорганизмы и тем самым оберегая человека от инфекционных заболеваний.

Бактерии необходимы для производства различных пищевых продуктов, основанного на брожении. На основе молочнокислого брожения производят все кисломолочные продукты (простоквашу, кефир, сметану, кумыс), квашеную капусту, сыры.

С 30-х годов XX столетия ученые начали заниматься выделением из некоторых бактерий веществ, обладающих антибиотическим свойством– способностью либо подавлять рост, либо совсем убивать другие микробы. Самый богатый источник антибиотиков – это бактерии, живущие в почве. Антибиотики широко применяются в медицине, ветеринарии, сельском хозяйстве, промышленности и специальных научных исследованиях.

Бактерии могут причинять и вред человеку. Это проявляется в двух случаях. Во-первых, если не принять специальных мер, гнилостные бактерии портят пищевые продукты. Во-вторых, они могут быть возбудителями многих болезней животных, человека и растений. Некоторые болезнетворные бактерии разрушают клетки организма-хозяина, но большая часть бактерий вызывает заболевания, вырабатывая токсины, наносящие вред пораженному организму.

УНИВЕРСИТЕТ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ ОБРАЗОВАНИЯ

студентка 1-го курса психологического факультета

О Б Щ А Я Б И О Л О Г И Я:

Проверил:
канд. биол. наук

1. НАДЦАРСТВО ДОЯДЕРНОЕ ИЛИ
ЦАРСТВО ПРОКАРИОТ

2. СТРОЕНИЕ ПРОКАРИОТ

2.3. Пили и фимбрии

2.4. Плазматическая мембрана, мезосомы и
фотосинтетические мембраны

2.5. Генетический материал

3. РАЗМНОЖЕНИЕ ПРОКАРИОТ

4. ОБРАЗ ЖИЗНИ ПРОКАРИОТ

5. ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ ПРОКАРИОТ

5.1. Бактерии – фототрофы

5.2. Бактерии – хемоавтотрофы

5.3 Бактерии – органотрофы

5.4. Бактерии – паразиты

6. СИНЕ-ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ

К доядерным организмам – прокариотам относятся простейшие одноклеточные организмы. В обиходе их называют бактериями или микробами.

Так же к прокариотам относятся синезеленые водоросли. В этой работе я постараюсь описать строение прокариот, их размножение, образ жизни, основные группы прокариот.

Эти микроорганизмы играют большую роль в нашей с вами жизни, поэтому мне интересна эта тема.

Прокариоты могут быть использованы в медицине. До второй половины прошлого века медицина практически не могла лечить болезни, вызываемые бактериями. Сейчас медики с большинством из них успешно справляются. Поэтому, я считаю, что эта тема актуальна и на сегодняшний день.

1. НАДЦАРСТВО ДОЯДЕРНОЕ ИЛИ
ЦАРСТВО ПРОКАРИОТ

Все известные одноклеточные и многоклеточные организмы вполне естественно делятся на две большие группы – прокариоты и эукариоты.

Все прокариоты принадлежат к одному царству Дробняки, представленному бактериями и сине-зелеными водорослями.

Клетки прокариот (от греч. pro - до, karion - ядро) не имеют оформленного ядра. Иными словами генетический материал (ДНК) прокариот находится прямо в цитоплазме и не окружен ядерной мембраной. Выделяют две группы бактерий: архебактерии ( от греч. архаиос – древнейший) и эубактерии.

2. СТРОЕНИЕ ПРОКАРИОТ

Прокариоты значительно крупнее вирусов (в среднем 0,5 – 5 мкм), самые мелкие из них могут быть мельче вируса оспы. Самые крупные бактерии можно увидеть невооруженным глазом в виде точек и палочек, но это исключения. Обычно прокариотные клетки рассмативаются под оптическим микроскопом. Впервые бактерии заметил в конце XVII века голландский натуралист А. ван Левенгук в простейший микроскоп – лупу из одной крошечной каплевидной линзы.

Многие бактерии имеют жгутики. Жгутики состоят из одинаковых сферических субъединиц белка флагеллина (похожего на мышечный актин), которые расположены по спирали и образуют полый цилиндр диаметром около 10 – 20 нм. Несмотря на волнистую форму жгутиков, они довольно жестки.

Жгутики приводятся в движение посредством уникального механизма. Основание жгутика вращается, по-видимому, так, что жгутик как бы ввинчивается в среду, не совершая беспорядочных биений и, таким образом, продвигает клетку вперед. Это, очевидно, единственная известная в природе структура, где используется принцип колеса.

Другая интересная особенность жгутиков – это способность отдельных субъединиц флагеллина спонтанно собираться в растворе в спиральные нити. Спонтанная самосборка – очень важное свойство многих сложных биологических структур. В данном случае самосборка обусловлена аминокислотной последовательностью (первичной структурой) флагеллина. Подвижные бактерии могут передвигаться в ответ на определенные раздражители, то есть они способны к таксису.

Жгутики легче всего рассмотреть электронный микроскоп, применив технику напыления металлом. Жгутиков может быть до нескольких десятков.

2.3. Пили и фимбрии

2.4. Плазматическая мембрана, мезосомы и
фотосинтетические мембраны

Как у всех клеток, протоплазма бактерий окружена полунепроницаемой мембраной. У некоторых бактерий плазматическая мембрана втягивается внутрь клетки и образует мезосомы или фотосинтетические мембраны.

Мезосомы – складчатые мембранные структуры, на поверхности которых находятся ферменты, участвующие в процессе дыхания. Следовательно, мезосомы можно назвать примитивными органеллами. Во время клеточного деления мезосомы связываются с ДНК, что, по-видимому, облегчает разделение двух дочерних молекул ДНК после репликации и способствует образованию перегородки между дочерними клетками.

2.5. Генетический материал

ДНК бактерий представлены одиночными кольцевыми молекулами, длиной около 1 мм. Каждая такая молекула состоит из 5-10 0 пар нуклеотидов. Суммарное содержание ДНК (геном) в бактериальной клетке намного меньше, чем в эукариотической, а, следовательно, меньше и объем закодированной в ней информации. В среднем такая ДНК содержит несколько тысяч генов.

Формы клеток прокариот довольно просты: шарики (кокки ), иногда объединенный по два ( двойные коки-диплококи ); образующие цепочки (стрептококки ) или склеенные в некое подобие виноградной грозди (стафилококки / от греч. стафилус - виноград), склеенные по четыре (сарцины ); палочки (бациллы ), искривленные палочки (вибрионы ); штопорообразные (спириллы ). Куда реже встречаются ветвящиеся формы клеток.

Простота формы делает невозможным точное определение прокариот по внешнему виду. Наоборот, физиология их настолько разнообразна, что в микробиологии в описании нового вида или разновидности обязательно указывают, в чем нуждается микроорганизм и какие продукты производит, то есть основные характеристики обмена с окружающей средой.

3. РАЗМНОЖЕНИЕ ПРОКАРИОТ

Размножаются прокариоты чаще всего простым делением клетки. Реже встречается почкование, когда отшнуровывающаяся молодая клетка много мельче материнской. Разделившиеся клетки часто остаются вместе, образуя нити, а иногда и более сложные структуры. В благоприятных условиях прокариоты растут очень быстро, по геометрической прогрессии. Захватив все ресурсы, популяция останавливает рост. Далее численность их может снижаться из-за отравления продуктами своего же обмена. В проточной среде скорость роста постоянна и зависит от температуры и количества пищи. Поэтому, в профильтрованной через почву ключевой воде бактерий нет – они не успевают размножаться до того, как их выносит за пределы источника.

В неблагоприятных условиях некоторые бактерии образуют споры – покоящиеся стадии, покрытые плотной оболочкой. В виде спор они выносят высокую температуру, порой даже выше 100 0 С и остаются жизнеспособными многие годы. Наоборот, растущие, делящиеся клетки большинства прокариот погибают уже при 80 0 С. Есть, однако, и любители высокой температуры – термофилы, живущие в горячих источниках.

Микробиологи часто выращивают бактерии на поверхности твердой среды в мясном отваре с желатином или агаром. Клетка, попавшая на поверхность этого питательного студня, начинает делиться и образует колонию (пятно определенной формы и цвета), в которой все клетки – потомки одной, первоначальной. Это очень распространенный прием получения чистой линии микробов.

4. ОБРАЗ ЖИЗНИ ПРОКАРИОТ

Хотя микроорганизмы незаметны в природе, они распространены в огромных количествах везде, особенно в почве. Фактически весь облик Земли создан ими. Питаться они могут фактически всем, исключая созданные человеком пластмассы, стиральные порошки и яды. Все прочее может усваиваться всевозможными бактериями.

Микроорганизмы характеризуют по природе трех необходимых компонентов жизни: энергии, углерода и водорода.

Водород нужен не сам по себе, а как источник электронов:

Н₂ → 2Н + + 2е ¬ , поэтому он может быть заменен другими соединениями и элементами, легко отдающими электроны.

По источнику энергии различают две категории организмов: фототрофы (использующие солнечный свет) и химотрофы (использующие энергию химических связей в питательных веществах).

По такой классификации земные растения – фотолитотрофы (светокамнееды), животные – хемоорганотрофы (органоеды). В мире прокариот встречаются самые удивительные сочетания.

5. ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ ПРОКАРИОТ

5.1. Бактерии – фототрофы

Многие бактерии используют свет, как источник энергии. Все они окрашены в красный, оранжевый, зеленый или сине-зеленый цвет; ведь для того, чтобы свет произвел какую-либо работу, он должен быть поглощен красителем – пигментом . У бактерий это разнообразные хлорофиллы и каротиноиды.

Пурпурные серные бактерии получают водород (электроны) из сероводорода (H₂ S), окисляя его до серы и сульфатов. Пурпурные несерные бактерии получают его из растворенных органических веществ.

Земные бактерии также могут усваивать H₂ S, молекулярный водород и органику. Большинство из них могут связывать молекулярный азот. Обитают они, чаще всего, в водоемах на поверхности ила, некоторые в горячих источниках.

Особенность бактериального фотосинтеза в том, что при нем выделяется свободный кислород (О₂ ). Такой фотосинтез называют аноксигенным (бескислородным).

Совсем по другому используют энергию солнечного излучения цианобактерии ( их неточно называли сине-зелеными водорослями). Они расщепляют воду и используют водород, а молекулярный кислород выделяется в атмосферу. Полагают, что именно цианобактерии со своим оксигенным фотосинтезом сделали атмосферу нашей планеты кислородной.

Эти организмы активно связывают атмосферный азот, обеспечивая урожай рисовых полей и продуктивность всех других водоемов.

5.2. Бактерии – хемоавтотрофы

Многие бактерии получают энергию используя неорганические вещества: аммиак, нитриты, соединение серы, двухвалентное железо и ионы других металлов. Источником углерода для них является углекислый газ. К ним относятся бактерии, превращающие аммиак в нитриты – в нитраты. Другие бактерии получают энергию для своего роста, окисляя соединения серы:

Так как сера и сероводород часто встречаются в горячих вулканических источниках, эти бактерии там обычны. Металлурги древности, в том числе и на Руси, высоко ценили железные болотные руды, залегавшие в болотах. Из них на древесном угле получалось высококачественное, чистейшее железо. Эти руды создают бактерии, окисляя двухвалентное железо до трехвалентного:

Некоторые из железобактерий могут окислять и серу, перерабатывая растворимые сульфаты не только сульфиды железа, но и других металлов. Сейчас такие бактерии помогают металлургам, выщелачивая из бедных руд, цинк, сурьму, никель, марганец, молибден и уран. Проще всего через толстый слой измельченной породы пропускать воду с бактериями и собирать вытекающую воду с сульфатами соответствующих металлов. Все другие способы здесь оказываются экономически не выгодными.

5.3 Бактерии – органотрофы

Из микроорганизмов – органотрофов, чаще всего, люди применяют в своей практике бактерии, использующие как источник энергии реакцию брожения. Эти процессы идут без участия кислорода микроорганизмы, не нуждающиеся в Н2О, называют анаэробами.

Различают обязательных, облигатных анаэробов, для которых свободный кислород является ядом смертельным; и необязательных, факультативных, которые легко переходят от брожения к кислородному дыханию.

Другие бактерии при брожении выделяют иные органические кислоты: пропионовую, муравьиную, уксусную, янтарную, а также другие соединения. Некоторые из них используют в химической промышленности.

Человек не исключение, на нашей коже обретает не мало бактерий, потребляющих органические вещества пота. Мы периодически смываем их, но если эти бактерии исчезнут все, например, при злоупотреблении антибиотиками освободившееся место займут дрожжеподобные грибки, которые могут вызвать кожные болезни.

Но несравненно больше бактерий в содержимом наших кишечников. Кал человека на 30% по массе состоит из бактерий. В основном, это строгие облигатные анаэробы из рода Bactericides. Гораздо меньше факультативных анаэробов, которые могут размножаться в кислородной атмосфере. Из них наиболее известна кишечная палочка. Кишечную палочку легко выращивать и в лаборатории. Это самая изученная бактерия, потому что многие десятки лет служит любимыми объектом молекулярных биологов и генных инженеров.

5.4. Бактерии – паразиты

Другие микробактерии обитают в почве, некоторые из них могут усваивать такие вещества, как нефть, парафин, нафталин. Сейчас туберкулез излечим, но по-прежнему считается серьезной болезнью.

С незапамятных времен бичем человечества была чума, от которой в средние века вымирали целые города. Эта болезнь вызывается чумной палочкой. Собственно чума – болезнь грызунов. От них к человеку она переносится блохами. Даже сейчас, несмотря на прививки и лекарства, чума лечится трудно. Легче предупреждать ее вспышки.

Штопоровидно закрученные микроорганизмы – спирохеты – также могут быть возбудителями опасных болезней; возвратного тифа, инфекционной желтухи, сифилиса.

Особняком стоят микроорганизмы облигатные, строгие анаэробы. К ним относятся возбудители опаснейших болезней: газовой гангрены, столбняка, ботулизма. Первыми двумя люди заболевают, когда в раны попадает земля. В таких случаях срочно нужно делать прививку. Бактерия ботулизма развивается в мясных и рыбных продуктах и бобовых консервах, богатых белком. Она выделяет смертельный токсин – ботулин, вызывающий паралич дыхания. Раньше его называли колбасным ядом.

6. СИНЕ-ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ

Сине-зеленые водоросли (цианеи) - наиболее древние (возникли свыше 3-х млрд. лет назад) водные или реже почвенные автотрофные организмы. Клетки имеют толстые многочисленные стенки (состоят из полисахаридов, пектиновых веществ и целлюлозы), часто одеты слизистым чехлом. Их прокариотические клетки по строению сходны с бактериями. Фотосинтез осуществляется на свободно лежащих в цитоплазме мембранах, содержащих хлорофилл и другие пигменты.

У многих видов сине-зеленых водорослей встречаются наполненные азотом вакуоли. Эти вакуоли регулируют плавучесть клетки, и позволяет ей парить в толще воды. Размножаются, обычно, сине-зеленые водоросли путем деления клетки надвое, колониальные или нитчатые – распадом колоний или нитей. При неблагоприятных условиях могут образовываться споры.

Сине-зеленые водоросли широко распространены в биосфере, но основная масса видов населяет пресноводные водоемы, некоторые виды живут в морях и на суше. Другие живут в местах загрязнения органическими веществами, питаясь микотрофно. Они способны очищать воду, минерализуя продукты гниения.

Некоторые сине-зеленые водоросли способны к фиксации азота. Сине-зеленые водоросли встречаются в качестве симбионтов во многих лишайниках. Цианеи первыми осваивают следующие места обитания – вулканически острова, лавовые потоки.

Мы рассмотрели едва ли не сотую долю болезнетворных бактерий, вызывающих болезни лишь у человека. А ведь от бактерий страдают и животные и растения.

В современной медицине разработали два основных пути лечения и предупреждения такого рода болезней.

Первый из них – своевременные прививки и вакцины.

Второй путь – великое достижение медицины – антибиотики , первые из которых появились во время второй мировой войны и сразу после нее.

В заключении, обобщая все вышесказанное, охарактеризовать прокариоты можно используя следующую таблицу:

Общая характеристика прокариот

Характеристика	Прокариоты
Размеры клеток	Диаметр в среднем 0.5-5 мкм
Форма	Одноклеточные или нитчатые
Генетический материал	Кольцевая ДНК находится в цитоплазме и ничем не защищена. Нет истинного ядра или хромосом. Нет ядрышка.
Органеллы	Органелл очень мало. Ни одна из них не имеет оболочки (двойной мембраны)
Продолжение таблицы 1
Характеристика	Прокариоты
Клеточные стенки	Жесткие, содержат полисахариды и аминокислоты. Основной упрочняющий компонент – муреин.
Жгутики	Простые микротрубочки отсутствуют. Находятся вне клетки
Дыхание	Происходит в мезосомах. У сине-зеленых водорослей – в цитоплазматических мембранах.
Фотосинтез	Хлоропластов нет. Происходит в мембранах, не имеющих специфической упаковки.
Фиксация азота	Некоторые обладают этой способностью

1. Гильберт С. Биология развития. т.1, 1993 г.

2. Голиченков В.А. Биология развития. 1991 г.

3. Грин Н. и др. Биология. т.1, 1993 г.

4. Иванова Т.В. Биология. 2002 год.

5. Кемп, Памела Армс, Карен. Введение в биологию, 1998 г.

6. Мамонтов С.Г. Биология, 1991 г.

7. Медников Б. Биология формы и уровня жизни, 1994 г.

8. Мустафин и др. Биология для поступающих в вуз, 1995 г.

Царство Вирусы

Вирусы были обнаружены в 1892 г. русским ученым Д.И. Ивановским. В 1917 г. француз Ф.Д'Эрель открыл бактериофаг — вирус, поражающий бактерии. Вирусы представляют собой простейшую форму жизни на Земле, занимающую пограничное положение между неживой и живой материей. Они могут проявлять свойства живых организмов только попав в клетки про- и эукариот. Они являются внутриклеточными паразитами; способность к размножению и связанные с ней наследственность и изменчивость вирусы проявляют лишь в живой клетке хозяина.

Особенности вирусов заключаются в:

— их незначительных размерах (20 — 2000 нм);

— отсутствии клеточного строения, обмена веществ и энергии;

— самым характерным критерием является наличие у вирусов только одной нуклеиновой кислоты — РНК или ДНК (у остальных организмов всегда имеются и ДНК, и РНК);

— вирусы самостоятельно не способны синтезировать белки;

— способ размножения вирусов значительно отличается от размножения других организмов;

— вирусы не растут

Вирусы существуют в двух формах: покоящейся, (внеклеточной), когда их свойства как живых систем не проявляются, и внутриклеточной, где может осуществляться процесс размножения вирусов. Простая вирусная частица (например, вирус табачной мозаики) состоит из образованной белками оболочки — капсида — и нуклеиновой кислоты. Некоторые более сложные вирусы (гриппа, герпеса и др.) помимо белков капсида и нуклеиновой кислоты могут содержать липопротеиновую мембрану, углеводы и ряд ферментов. Белки защищают нуклеиновую кислоту и обусловливают ферментативные и антигенные свойства вирусов. Форма капсида может быть палочковидной, нитевидной, сферической и др.

Различают два вида вирусов: РНК-содержащие и ДНК-содержащие. Но независимо от того, какая из нуклеиновых кислот содержится в вирусе, она выполняет функции носителя наследственной информации. Объем генетической информации вируса может быть очень мал, например у самых малых вирусов он состоит из 3500 нуклеотидов. Такой объем нуклеиновой кислоты способен обеспечить синтез лишь нескольких белков, обычно белков капсида вируса. Геном вирусов бывает представлен многообразными линейными и кольцевидными формами нуклеиновых кислот; наряду с двухцепочечными ДНК (вирусы оспы,аденовирусы человека и др.) и одноцепочечными РНК (вирусы кори, краснухи, энцефалита, гриппа, бешенства и др.) встречаются одноцепочечные ДНК и двухцепочечные РНК, служащие матрицами у некоторых вирусов животных и растений.

Все активные процессы вирусов протекают в клетках-хозяевах. Проникновение вирусов в клетку начинается с их адсорбции на клеточной поверхности благодаря связыванию белков-рецепторов клеточной оболочки со специальными белками вирусной частицы, которые узнают соответствующий рецептор на поверхности чувствительной клетки. Полагают, что в животную клетку вирус может проникать при процессах пиноцитоза и фагоцитоза, в растительную клетку — при различных повреждениях клеточной стенки.

Бактериофаги, как правило, не попадают внутрь клетки, так как толстые клеточные стенки бактерий препятствуют проникновению комплекса белок — рецептор с присоединившейся к нему вирусной частицей. Бактериофаг состоит из головки (белковая оболочка и заключенная в ней ДНК или РНК) и отростка. В отростке различают полый стержень, окруженный чехлом из сократительных белков. На конце стержня имеется пластинка с шипами и нитями, от которых зависит специфическая абсорбция бактериофага на клетке-хозяине. После присоединения к клеточной поверхности чехол отростка бактериофага сокращается, обнажая стержень, проникающий через клеточную стенку, и нуклеиновая кислота проникает в клетку.

Вирусный геном изменяет обмен веществ клетки, направляя всю ее деятельность на производство вирусной нуклеиновой кислоты и вирусных белков. Новые молекулы вирусной нуклеиновой кислоты соединяются с вновь синтезированными белками (самосборка вирусных частиц), в результате чего образуются вирусы, которые затем выходят из клетки-хозяина.

Таким образом, паразитизм вирусов осуществляется на генетическом уровне. Вирусы являются автономными генетическими структурами, не способными, однако, развиваться вне клетки. В связи с этим полагают, что происхождение вирусов и бактериофагов связано с эволюцией каких-то клеточных форм, которые в ходе приспособления к паразитическому образу жизни вторично утратили клеточное строение.

Биологическое значение вирусов в первую очередь связывается с их патогенным действием, т.е. способностью вызывать различные заболевания у человека, животных и растений. Сегодня специалисты насчитывают не менее 500 различных болезней человека, в которых в той или иной мере повинен вирус. Среди них такие тяжелые заболевания, как

— многие злокачественные опухоли;

Помимо того, вирусы способны оказывать влияние на генетический аппарат клетки, вызывая генные мутации.

Надцарство Доядерные, или Прокариоты

У прокариот клетки имеют наиболее простой тип строения: нет ограниченного мембранами ядра; единственная молекула ДНК, замкнутая в кольцо, находится в области цитоплазмы, называемой нуклеоидом; слабо развита система внутриклеточных мембран (нет хлоропластов, митохондрий, эндоплазматической сети, комплекса Гольджи, функции которых выполняют выпячивания цитоплазматической мембраны — мезосомы); центриоли и митотическое веретено отсутствуют, деление клеток (митоза и мейоза нет) осуществляется путем перетяжки (этому предшествует репликация ДНК, затем две копии расходятся, увлекаемые растущей клеточной мембраной); обычно снаружи формируется клеточная стенка, состоящая из особого гликопептида — муреина. Тем не менее клетки прокариот и эукариот имеют много общего, что позволяет их отнести к единой клеточной системе организации живого.

Все прокариоты принадлежат к одному царству Дробянки, представленному бактериями и синезелеными водорослями.

Выделяют две группы бактерий: архебактерии (от греч.древнейший) и эубактерии.

Архебактерии (метанообразующие и др., всего известно около 40 видов), сохраняя общие черты строения прокариот, значительно отличаются по ряду физиологических и биохимических свойств от эубактерии (истинных бактерий).

Эубактерии — это микроскопические организмы, характеризующиеся примитивным строением. Размеры клеток колеблются от 0,2 до 10 мкм. Типичное ядро отсутствует; нуклеоид большинства бактерий содержит одну замкнутую в кольцо двухцепочечную молекулу ДНК, которая является носителем наследственных свойств клетки. В цитоплазме находятся рибосомы и включения (крахмал, гликоген, жиры), а у автотрофных фотосинтетиков — еще и мембранные структуры, содержащие пигменты. Цитоплазматическая мембрана формирует мезосомы. Бактериальные клетки окружены плотной клеточной стенкой, благодаря которой они сохраняют постоянную форму. Многие виды бактерий образуют слизистую капсулу.

В зависимости от формы клетки различают следующие группы: шаровидные — кокки, палочковидные — бациллы, дугообразно изогнутые — вибрионы, бактерии вытянутой штопорообразной формы — спириллы. Многие бактерии способны к самостоятельному, движению за счет жгутиков или благодаря сокращению клеток.

Размножение бактерий происходит очень быстро, каждые 20 — 30 мин. Обычно это деление клетки надвое, которое наступает после удвоения бактериальной хромосомы — кольцевидной молекулы ДНК; некоторые бактерии размножаются почкованием. Половой процесс (например, у кишечной палочки) осуществляется в форме обмена генетическим материалом между особями.

В неблагоприятных условиях бактерии способны образовывать споры за счет формирования плотной оболочки вокруг молекулы ДНК с участком цитоплазмы. Споры отличаются исключительной устойчивостью к различным неблагоприятным воздействиям. В подходящих условиях споры набухают, оболочки разрываются и клетки переходят к активному функционированию.

Бактерии делятся на анаэробов, живущих в бескислородной среде, и аэробов, живущих в среде с присутствием кислорода; факультативные анаэробы способны жить в кислородной и бескислородной среде. Большинство бактерий питаются гетеротрофно, используя готовые органические вещества мертвой биомассы (сапрофиты) или живых организмов (паразиты). Многие гетеротрофные бактерии выделяют ферменты, вызывающие брожение: молочно-кислое, масляно-кислое, уксусно-кислое. Бактерии осуществляют минерализацию — гниение остатков растений и трупов животных, превращая сложные органические соединения в неорганические. Конечными продуктами этих процессов являются СО2, Н2О, H2S, NH3 и другие вещества.

Паразитизм у бактерий широко распространен. Многие бактерии являются возбудителями болезней, разрушая клетки хозяина, другие вызывают заболевания, выделяя токсические вещества. К числу паразитических бактерий, вызывающих заболевания человека, относят холерный вибрион, дифтерийную палочку, дизентерийную палочку и др. Для уничтожения и ослабления жизнедеятельности бактерий проводят дезинфекцию (например, раствором карболовой кислоты, формалина, спирта и др.) или стерилизацию высокой температурой (до 120 °С), а также пастеризацию, когда пищевые продукты несколько раз нагревают до 60 — 70 °С. В медицине применяют различные препараты (антибиотики и др.), в присутствии которых бактерии погибают или значительно снижают жизнедеятельность.

Автотрофные бактерии синтезируют органические вещества путем усвоения СО2; источником энергии для этого может служить окисление минеральных соединений — хемосинтез — или свет — фотосинтез. К хемотрофам относят нитрифицирующие, азотфиксирующие, серобактерии, железобактерии и некоторые другие. Нитрифицирующие и азотфиксирующие бактерии задерживают в почве азот аммиака, что приводит к обогащению плодородного слоя почвы. Клубеньковые бактерии вступают в симбиоз с корнями бобовых растений. Фототрофным бактериям свойственен анаэробный тип фотосинтеза (не выделяют кислорода). Этим они значительно отличаются от синезеленых водорослей.

Синезеленые водоросли — наиболее древние (возникли свыше 3 млрд. лет назад) водные или реже почвенные автотрофные организмы. Клетки имеют толстые многослойные стенки (состоят из полисахаридов, пектиновых веществ и целлюлозы), часто одеты слизистым чехлом. Цианеи живут в виде отдельных клеток или образуют нити и колонии. Их клетки имеют типичное для бактерий строение. Фотосинтез осуществляется на свободнолежащих в цитоплазме мембранах, содержащие хлорофилл и дополнительные пигменты. У многих видов синезеленых водорослей в цитоплазме встречаются наполненные азотом вакуоли. Эти вакуоли регулируют плавучесть клетки и позволяют ей парить в толще воды. Размножаются синезеленые водоросли обычно путем деления клетки надвое, колониальные и нитчатые — распадом колоний или нитей. При неблагоприятных условиях могут образовывать споры.

Синезеленые водоросли широко распространены в биосфере, но основная масса видов населяет пресноводные водоемы, некоторые виды живут в морях и на суше. Виды, обитатющие в водоемах, входят в состав планктона и бентоса. Некоторые виды живут в местах загрязнения органическими веществами, питаясь миксотрофно. Они способны очищать воду, минерализуя продукты гниения. Некоторые синезеленые водоросли способны к фиксации азота. Синезеленые водоросли встречаются в качестве симбионтов во многих лишайниках. Цианеи первыми осваивают безжизненные места обитания — вулканические острова, лавовые потоки.

1.Какие объекты не имеют клеточного строения?

1) дизентерийная амёба

2) возбудитель СПИДа

3) вирус табачной мозаики

4) кишечная палочка

5) вибрион холеры

2.Известно, что бактерия туберкулёзная палочка — аэробный, микроскопический, болезнетворный организм. Выберите из приведённого ниже текста три утверждения, относящиеся к описанию перечисленных выше признаков бактерии.

(1) Размеры туберкулёзной палочки составляют в длину 1–10 мкм, а в диаметре 0,2–0,6 мкм. (2) Организм неподвижен и не способен образовывать споры. (3) При температуре выше 20 °C во влажном и тёмном месте сохраняет жизнеспособность до 7 лет. (4) Для своего развития организм нуждается в наличие кислорода. (5) Туберкулёзная палочка является паразитическим организмом. (6) В природе организм распространяется не только с каплями жидкости, но и ветром.

3.Установите соответствие между признаком организма и группой, для которой он характерен.

4.Почему бактерии относят к живым существам, а вирусы – нет?

Читайте также: