доклеточные формы жизни имеют
5. Неклеточные формы жизни – вирусы, бактериофаги
Вирусы – доклеточные формы жизни, которые являются облигатными внутриклеточными паразитами, т. е. могут существовать и размножаться только внутри организма хозяина. Вирусы были открыты Д. И. Ивановским в 1892 г. (он изучал вирус табачной мозаики), но доказать их существование удалось намного позднее.
Многие вирусы являются возбудителями заболеваний, таких как СПИД, коревая краснуха, эпидемический паротит (свинка), ветряная и натуральная оспа.
Вирусы имеют микроскопические размеры, многие из них способны проходить через любые фильтры. В отличие от бактерий, вирусы нельзя выращивать на питательных средах, так как вне организма они не проявляют свойств живого. Вне живого организма (хозяина) вирусы представляют собой кристаллы веществ, не имеющих никаких свойств живых систем.
Зрелые вирусные частицы называются вирионами. Фактически они представляют собой геном, покрытый сверху белковой оболочкой. Эта оболочка – капсид. Она построена из белковых молекул, защищающих генетический материал вируса от воздействия нуклеаз – ферментов, разрушающих нуклеиновые кислоты.
У некоторых вирусов поверх капсида располагается супер-капсидная оболочка, также построенная из белка. Генетический материал представлен нуклеиновой кислотой. У одних вирусов это ДНК (так называемые ДНК-овые вирусы), у других – РНК (РНК-овые вирусы).
РНК-овые вирусы также называют ретровирусами, так как для синтеза вирусных белков в этом случае необходима обратная транскрипция, которая осуществляется ферментом – обратной транскриптазой (ревертазой) и представляет собой синтез ДНК на базе РНК.
При внедрении вируса внутрь клетки-хозяина происходит освобождение молекулы нуклеиновой кислоты от белка, поэтому в клетку попадает только чистый и незащищенный генетический материал. Если вирус ДНК, то молекула ДНК встраивается в молекулу ДНК хозяина и воспроизводится вместе с ней. Так появляются новые вирусные ДНК, неотличимые от исходных. Все процессы, протекающие в клетке, замедляются, клетка начинает работать на воспроизводство вируса. Так как вирус является облигатным паразитом, то для его жизни необходима клетка-хозяин, поэтому она не погибает в процессе размножения вируса. Гибель клетки происходит только после выхода из нее вирусных частиц.
Если это ретровирус, внутрь клетки-хозяина попадает его РНК. Она содержит гены, обеспечивающие обратную транскрипцию: на матрице РНК строится одноцепочечная молекула ДНК. Из свободных нуклеотидов достраивается комплементарная цепь, которая и встраивается в геном клетки-хозяина. С полученной ДНК информация переписывается на молекулу и-РНК, на матрице которой затем синтезируются белки ретровируса.
Это вирусы, паразитирующие на бактериях. Они играют большую роль в медицине и широко применяются при лечении гнойных заболеваний, вызванных стафилококками и др. Бактериофаги имеют сложное строение. Генетический материал находится в головке бактериофага, которая сверху покрыта белковой оболочкой (капсидом). В центре головки находится атом магния. Далее идет полый стержень, который переходит в хвостовые нити. Их функция – узнавать свой вид бактерий, осуществлять прикрепление фага к клетке. После прикрепления ДНК выдавливается в бактериальную клетку, а оболочки остаются снаружи.
Клеточные и неклеточные формы жизни: вирусы, бактериофаги, эукариоты и клеточная теория
Все живое разделено на 2 империи — клеточные и неклеточные формы жизни. Основными формами жизни на Земле являются организмы клеточного строения. Этот тип организации присущ всем видам живых существ, за исключением вирусов, которые рассматриваются как неклеточные формы жизни.
Неклеточные формы
К неклеточным организмам относятся вирусы и бактериофаги. Остальные живые существа являются клеточными формами жизни.
Неклеточные формы жизни являются переходной группой между неживой и живой природой. Их жизнедеятельность зависит от эукариотических организмов, они могут делиться только проникнув в живую клетку. Вне клетки неклеточные формы не проявляют признаков жизни.
В отличие от клеточных форм, неклеточные виды имеют только один вид нуклеиновых кислот — РНК или ДНК. Они не способны к самостоятельному синтезу белков из-за отсутствия рибосом. Также в неклеточных организмах отсутствует рост и не происходят обменные процессы.
Общая характеристика вирусов
Вирусы настолько малы, что лишь в несколько раз превышают размеры крупных молекул белков. Величина частиц разных вирусов находится в пределах 10-275нм. Они видны только под электронным микроскопом и проходят через поры специальных фильтров, задерживающих все бактерии и клетки многоклеточных организмов.
Впервые их открыл в 1892 г. русский физиолог растений и микробиолог Д. И. Ивановский при изучении болезни табака.
Вирусы являются возбудителями многих болезней растений и животных. Вирусными болезнями человека являются корь, грипп, гепатит (болезнь Боткина), полиомиелит (детский паралич), бешенство, желтая лихорадка и др.
Строение и размножение вирусов
Под электронным микроскопом разные виды вирусов имеют вид палочек и шариков. Отдельная вирусная частица состоит из молекулы нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), свернутой в клубок, и молекул белка, которые располагаются вокруг нее в виде своеобразной оболочки.
Вирусы не могут самостоятельно синтезировать нуклеиновые кислоты и белки, из которых они состоят.
Процесс размножения вирусов
Размножение вирусов возможно только при использовании ферментативных систем клеток. Проникнув в клетку хозяина, вирусы изменяют и перестраивают ее обмен веществ, в результате чего сама клетка начинает синтезировать молекулы новых вирусных частиц. Вне клетки вирусы могут переходить в кристаллическое состояние, что способствует их сохранению.
Вирусы специфичны — определенный вид вируса поражает не только конкретный вид животного или растения, но и определенные клетки своего хозяина. Так, вирус полиомиелита поражает только нервные клетки человека, а вирус табачной мозаики — только клетки листьев табака.
Бактериофаги
Бактериофаги (или фаги) являются своеобразными вирусами бактерий. Они были открыты в 1917 г. французским ученым Ф. д’Эрелем. Под электронным микроскопом они имеют форму запятой или теннисной ракетки размером около 5нм. Когда частица фага прикрепляется своим тонким отростком к бактериальной клетке, ДНК фага проникает в клетку и вызывает синтез новых молекул ДНК и белка бактериофага. Через 30-60мин бактериальная клетка разрушается и из нее выходят сотни новых частиц фага, готовых к заражению других бактериальных клеток.
Раньше считали, что бактериофаги могут быть использованы для борьбы с болезнетворными бактериями. Однако оказалось, что фаги, быстро разрушающие бактерии в пробирке, неэффективны в живом организме. Поэтому в настоящее время они применяются в основном для диагностики болезней.
Клеточные формы
Клеточные организмы делятся на два надцарства: прокариоты и эукариоты. Структурной единицей клеточных форм жизни является клетка.
Прокариоты имеют простейшее строение: отсутствует ядро и мембранные органоиды, деление идет путем амитоза, без участия веретена деления. К прокариотам относятся бактерии и цианобактерии.
Эукариоты — это клеточные формы, имеющие оформленное ядро, которое состоит из двойной ядерной мембраны, ядерного матрикса, хроматина, ядрышек. Также в клетке находятся мембранные (митохондрии, пластинчатый комплекс, вакуоли, эндоплазматический ретикулум) и немембранные (рибосомы, клеточный центр) органеллы. ДНК у представителей клеточных форм находится в ядре клетки, в составе хромосом, а также в клеточных органоидах, таких как митохондрии и пластиды. Эукариоты объединяют растительный, животный мир и Царство грибов.
Сходство между клеточными и не клеточными видами заключается в наличии специфического генома, способности эволюционировать и давать потомство.
Клеточная теория
Открытие и изучение клетки стало возможным благодаря изобретению микроскопа и усовершенствованию методов микроскопических исследований. Первое описание клетки было сделано в 1665 г. англичанином Р. Гуком. Позже стало ясно, что он открыл не клетки (в современном понимании этого термина), а только наружные оболочки растительных клеток.
История открытия
Прогресс в изучении клетки связан с развитием микроскопирования в XIX в. К этому времени изменились представления о строении клеток: главным в организации клетки стала считаться не клеточная стенка, а собственно ее содержимое, протоплазма. В протоплазме был открыт постоянный компонент клетки — ядро. Накопленные многочисленные наблюдения о тончайшем строении и развитии тканей и клеток позволили подойти к обобщениям, которые были сделаны впервые в 1839 г. немецким биологом Т. Шванном в виде сформулированной им клеточной теории. Он показал, что клетки растений и животных принципиально сходны между собой. Дальнейшее развитие и обобщение эти представления получили в работах немецкого патолога Р. Вирхова.
Значение в науке
Создание клеточной теории стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства всей живой природы. Клеточная теория оказала значительное влияние на развитие эмбриологии, гистологии и физиологии. Она дала основу для материалистического понимания жизни, для объяснения эволюционной взаимосвязи организмов, для понимания индивидуального развития.
«Главный факт, революционизировавший всю физиологию и впервые сделавший возможной сравнительную физиологию, это — открытие клеток» — так охарактеризовал Ф. Энгельс это событие, сравнивая открытие клетки с открытием закона сохранения энергии и эволюционной теории Дарвина.
Основные положения клеточной теории сохранили свое значение на сегодняшний день, хотя более чем за 100 лет были получены новые сведения о структуре, жизнедеятельности и развитии клеток.
Основные положения
В настоящее время клеточная теория постулирует:
Вирусы
Вирусы открыты Д.И.Ивановским (1892 г., вирус табачной мозаики).
Вирусы – это внутриклеточные паразиты, они могут жить и размножаться только в живых клетках. Вирусы паразитируют на клетках организмов всех царств живой природы. Вирусы бактерий называются бактериофаги.
Если вирусы выделить в чистом виде, то они существуют в форме кристаллов (у них нет собственного обмена веществ, размножения и других свойств живого). Из-за этого многие ученые считают вирусы промежуточной стадией между живыми и неживыми объектами.
Вирусы – это неклеточная форма жизни. Вирусные частицы (вирионы) – это не клетки:
Синтез компонентов вируса:
Синдром приобретенного иммунного дефицита вызывается вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). ВИЧ паразитирует на белых клетках крови (лейкоцитах лимфоцитах), это приводит к разрушению иммунной системы.
Вирус СПИДа очень нестоек, на воздухе легко разрушается. Заразиться им можно только при половых контактах без презерватива и при переливании зараженной крови.
Ещё можно почитать
Задания части1
Выберите один, наиболее правильный вариант. Доклеточные формы жизни изучает наука
1) вирусология
2) микология
3) бактериология
4) гистология
Выберите один, наиболее правильный вариант. Клетки каких организмов поражаются бактериофагом?
1) лишайников
2) грибов
3) прокариот
4) простейших
Выберите один, наиболее правильный вариант. Вирус иммунодефицита поражает в первую очередь
1) эритроциты
2) тромбоциты
3) фагоциты
4) лимфоциты
Выберите один, наиболее правильный вариант. В какой среде вирус СПИДа, как правило, погибает
1) в лимфе
2) в грудном молоке
3) в слюне
4) на воздухе
Выберите один, наиболее правильный вариант. Вирусы обладают такими признаками живого, как
1) питание
2) рост
3) обмен веществ
4) наследственность
ВИРУСЫ
Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Вирусы:
1) не обладают собственным обменом веществ
2) являются внутриклеточными паразитами
3) способны размножаться только внутри животных клеток
4) не содержат нуклеиновых кислот
5) могут быть уничтожены применением антибиотиков
6) не способны к самостоятельному синтезу белка
ВИРУС РИС
1. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие признаки характерны для указанного природного объекта?
1) характерен хемотрофный тип питания
2) образован нуклеиновой кислотой и белками
3) ведет паразитический образ жизни
4) образует споры при неблагоприятных условиях среды
5) отсутствует собственный обмен веществ
6) образует симбиоз с бактериальной клеткой
2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие признаки характерны для биологического объекта, изображённого на рисунке?
1) генетический материал представлен молекулами РНК
2) клеточная стенка из муреина
3) наличие мелких рибосом
4) наличие клеточного центра
5) является возбудителем СПИДа
6) имеет наружную белково-липидную мембрану
ВИРУС КРОМЕ
Все приведенные ниже характеристики, кроме трех, используют для описания вирусов. Определите три характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) вызывают ВИЧ, грипп, оспу
2) имеют собственные рибосомы
3) способны кристаллизоваться
4) способны к фагоцитозу
5) ведут только паразитический образ жизни
6) состоят только из нуклеиновой кислоты и капсида
2. Установите соответствие между признаками биологического объекта и объектом, к которому относится данный признак: 1) бактериофаг, 2) кишечная палочка. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) состоит из нуклеиновой кислоты и капсида
Б) клеточная стенка из муреина
В) вне организма находится в виде кристаллов
Г) может находиться в симбиозе с человеком
Д) имеет рибосомы
Е) имеет хвостовой канал
3. Установите соответствие между признаком организма и группой, для которой он характерен: 1) прокариоты, 2) вирусы.
А) клеточное строение тела
Б) наличие собственного обмена веществ
В) встраивание собственной ДНК в ДНК клетки хозяина
Г) состоит из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки
Д) размножение делением надвое
Е) способность к обратной транскрипции
4. Установите соответствие между характеристиками и природными объектами: 1) вирусы, 2) бактерии. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) только паразитический образ жизни
Б) способность к синтезу белковых молекул
В) образование спор для перенесения неблагоприятных условий среды
Г) отсутствие собственного обмена веществ
Д) наличие клеточной стенки
Е) деление клетки надвое
ВИРУС-БАКТЕРИЯ РИС.
1. Установите соответствие между функциями и организмами, для которых они характерны. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) имеет оболочку из муреина
Б) является облигатным клеточным паразитом
В) способен к спорообразованию
Г) размножается бинарным делением
Д) состоит из ДНК или РНК и капсида
Е) способен кристаллизоваться
2. Установите соответствие между характеристиками и формами жизни, изображенными на рисунке. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) при неблагоприятном воздействии образует споры
Б) является облигатным внутриклеточным паразитом
В) имеет нуклеоид
Г) цитоплазматическая мембрана образует мезосомы
Д) генетический аппарат представлен молекулами ДНК или РНК
Е) имеет белково-липидную мембрану и капсид
3. Установите соответствие между характеристиками и формами жизни, представленными на рисунках. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) не имеет собственного метаболизма
Б) поддерживает собственный гомеостаз
В) может быть автотрофной и гетеротрофной
Г) содержит ДНК или РНК в качестве носителя наследственной информации
Д) размножается только внутри клеток хозяина
Е) может самостоятельно передвигаться
ВИРУС В ОТЛ. ОТ БАКТЕРИЙ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Вирусы, в отличие от бактерий
1) имеют неоформленное ядро
2) размножаются только в других клетках
3) не имеют мембранных органоидов
4) осуществляют хемосинтез
5) способны кристаллизоваться
6) образованы белковой оболочкой и нуклеиновой кислотой
СОБИРАЕМ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Вирусы, в отличие от бактерий
1) имеют неоформленное ядро
2) образованы белковой оболочкой и нуклеиновой кислотой
3) относятся к свободноживущим формам
4) размножаются только в других клетках
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
1. Установите правильную последовательность стадий размножения ДНК-содержащих вирусов. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) выход вируса в окружающую среду
2) синтез белка вируса в клетке
3) внедрение ДНК в клетку
4) синтез ДНК вируса в клетке
5) прикрепление вируса к клетке
2. Установите последовательность этапов жизненного цикла бактериофага. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) биосинтез ДНК и белков бактериофага бактериальной клеткой
2) разрыв оболочки бактерии, выход бактериофагов и заражение новых бактериальных клеток
3) проникновение ДНК бактериофага в клетку и встраивание его в кольцевую ДНК бактерии
4) прикрепление бактериофага к оболочке бактериальной клетки
5) сборка новых бактериофагов
3. Установите последовательность этапов проникновения и паразитирования в клетке вирусных частиц. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.
1) прикрепление вируса своими отростками к оболочке клетки
2) проникновение ДНК вируса в клетку
3) растворение оболочки клетки в месте прикрепления вируса
4) синтез вирусной ДНК и белков
5) выход вирусных частиц из клетки-хозяина
6) формирование новых вирионов
4. Установите последовательность процессов, происходящих при заражении человека вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) высвобождение РНК из капсида
2) трансляция вирусных белков
3) проникновение вируса в лейкоциты
4) встраивание ДНК в хромосому лейкоцита
5) обратная транскрипция
Известно, что вирусы мельче бактерий, относятся к неклеточной форме жизни и являются облигатными паразитами клеток живых организмов. Выберите из приведенного ниже текста три утверждения, по смыслу относящиеся к описанию выделенных выше признаков, и запишите цифры, под которыми они указаны. (1) Вирусы проходят через бактериальные фильтры и различимы только в электронный микроскоп. (2) Вирусы состоят только из молекулы ДНК или РНК, окруженной белковым или белково-липидным капсидом. (3) Форма вирусов разнообразна: округлая, палочковидная, нитевидная или в виде многогранника. (4) Большинство вирусов имеют симметричную структуру. (5) Вирусы размножаются внутри клетки другого организма, а вне её они инертны. (6) Вирусы способны переносить генетическую информацию между клетками внутри организма и между различными организмами.
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Обмен веществ как свойство живого характерен для
1) вирусов растений
2) простейших
3) почвенных бактерий
4) вирусов животных
5) бактериофагов
Установите соответствие между инфекционным заболеванием и его возбудителем: 1) бактерии, 2) вирусы, 3) простейшие. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) лямблиоз
Б) куриная холера
В) мозаичная болезнь табака
Г) коровья оспа
Д) малярия
Е) туберкулез
Сообщение на тему: «Доклеточные формы»
«ДОКЛЕТОЧНЫЕ ФОРМЫ: ВИРУСЫ, ВИРОИДЫ, ПРИОНЫ, БАКТЕРИОФАГИ»
Подавляющее большинство ныне живущих организмов состоит из клеток. Лишь немногие примитивнейшие организмы – вирусы и фаги – не имеют клеточного строения. По этому важнейшему признаку все живое делится на две империи – доклеточных (вирусы и фаги) и клеточных (сюда относятся все остальные организмы: бактерии и близкие к ним группы; грибы; зеленые растения; животные).
Представление о том, что все живое делится на два царства – животных и растений, ныне устарело. Современная биология признает разделение на пять царств: прокариот, или дробянок, зеленых растений, грибов, животных; отдельно выделяется царство вирусов – доклеточных форм жизни.
1892 г. – Д.И. Ивановский открыл вирусы при изучении мозаичной болезни табака (пятнистость листьев).
Вирусы – неклеточные формы жизни. Внутриклеточные паразиты, паразитируют на генетическом уровне (ультрапаразиты). Проявляют признаки живого только в клетках других организмов. Только паразитируя в клетке-хозяине, вирус может репродуцироваться, воспроизводить себе подобных.
Размеры вирусов – 10–300 нм. Форма вирусов: шаровидная, палочковидная, нитевидная, цилиндрическая и др.
Состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белков, образующих оболочку вокруг этой нуклеиновой кислоты, т.е. представляют собой нуклеопротеидный комплекс. В состав некоторых вирусов входят липиды и углеводы. Содержат всегда один тип нуклеиновой кислоты – либо ДНК, либо РНК. Каждая из нуклеиновых кислот может быть как одноцепочечной, так и двухцепочечной, как линейной, так и кольцевой.
Прионы – особый класс инфекционных агентов, представленных белками с аномальной третичной структурой и не содержащих нуклеиновых кислот. Белок с аномальной трёхмерной (третичной) структурой, способный катализировать конформационное превращение гомологичного ему нормального клеточного белка в себе подобный (прион).
Для размножения приона необходимо исходное наличие нормально уложенного клеточного прионного белка; организмы, у которых отсутствует нормальная форма прионного белка, не страдают прионными заболеваниями. Прионная форма белка чрезвычайно стабильна и накапливается в поражённой ткани, вызывая её повреждение и, в конечном счёте, отмирание. Устойчивы к денатурации под действием химических и физических агентов, поэтому уничтожить эти частицы или сдержать их рост тяжело.
Все известные прионные заболевания млекопитающих вызываются белком PrP. У различных млекопитающих – трансмиссивные губчатые энцефалопатии у, в том числе губчатую энцефалопатию крупного рогатого скота («коровье бешенство»). У человека прионы вызывают болезнь Крейтцфельдта-Якоба, вариант болезни Крейтцфельдта-Якоба (vCJD), синдром Герстмана-Штраусслера-Шейнкера, фатальную семейную бессонницу и куру. Все известные прионные заболевания поражают головной мозг и другие нервные ткани, в настоящее время неизлечимы и в конечном итоге смертельны.
Вироиды – инфекционные агенты, представляющие собой низкомолекулярную одноцепочечную кольцевую РНК, не кодирующую собственные белки. Вызывают болезни растений. Механизм репликации вироидов окончательно не выяснен. Предполагается, что вироиды в клетках растений индуцируют синтез вироидных РНК, используя ферменты растений хозяев. Не кодируют каких либо белков, в т.ч. и специфических ферментов репликации, и не функционируют в качестве информационных РНК.
Вироиды от хозяина к хозяину обычно передаются при вегетативном размножении, а также механически. Некоторые виды распространяются через семена и пыльцу. Только для вироида «планто мачо» томата обнаружена передача с помощью насекомых переносчиков, а именно тлей.
Самые малые вироиды scRNA (малые цитоплазматические РНК) вируса жёлтой крапчатости риса имеют длину всего 220 нуклеотидов. Для сравнения: геном самого маленького известного вируса, способного вызывать инфекцию, имеет размер около 2000 оснований.
Бактериофаги – это вирусы, поражающие бактерий, используются как антибактериальные лекарственные препараты. Каждый бактериофаг способен заражать только определенные виды бактерий, поэтому эффект бактериофагов строго специфичен и не влияет на нормальную микрофлору человека.
Механизм действия бактериофагов прост. Вирус проникает в клетку патогенной бактерии, внедряется в ее геном и начинает размножаться. После накопления внутри бактериальной клетки определенного количества новых вирусных частиц (вирионов) клетка разрушается, вирусы выходят наружу и заражают новые бактериальные клетки.