Підручник відповідає базовому рівню Федерального компонента державного стандарту загальної освіти з біології та рекомендований Міністерством освіти і науки РФ.
Книга: Біологія. Загальна біологія. Базовий рівень. Підручник для 10-11 клас
2.11. Некліткова форма життя: віруси
2.11. Некліткова форма життя: віруси
Чим віруси відрізняються від всіх інших живих істот?
Чому існування вірусів чи не суперечить основним положенням клітинної теорії?
Які ви знаєте вірусні захворювання?
У 1892 р російський ботанік Дмитро Йосипович Іванівський, вивчаючи мозаїчну хворобу рослин тютюну, виявив, що при пропущенні соку, виділеного з хворої рослини, через фільтри, що затримують бактерій, рідина зберігала здатність викликати захворювання у здорових рослин. Збудник хвороби був настільки малий, що його і подібні до нього структури, які отримали в подальшому назву віруси (від лат. Virus - отрута), стало можливо вивчати тільки після винаходу електронного мікроскопа.
Віруси - це некліткова форма життя. Вважаючи ознакою живого наявність клітинної будови, більшість вчених, проте, відносить віруси до живих організмів, тому що їх існування нерозривно пов'язане з кліткою. Будучи внутрішньоклітинними паразитами, поза клітиною віруси не здатні до самовідтворення і здійсненню процесів обміну речовин.
Будова вірусів. Віруси мають дуже просту будову (рис. 41). Кожен вірус складається з нуклеїнової кислоти (або ДНК, або РНК) і білка. Нуклеїнова кислота є генетичним матеріалом вірусу. Вона оточена захисною білковою оболонкою - капсидом. Всередині капсида можуть також знаходитися власні вірусні ферменти. Деякі віруси, наприклад вірус грипу і ВІЛ, мають додаткову оболонку, яка утворюється з клітинної мембрани клітини-хазяїна. Капсид вірусу, що складається з багатьох білкових молекул, має високий ступінь симетрії, маючи, як правило, спіральну або багатогранну форму. Ця особливість будови дозволяє окремих білків вірусу об'єднуватися в повну вірусну частку шляхом самосборки.
Мал. 41. Віруси: будова і різноманітність
Мал. 42. Життєвий цикл вірусів (А) і електронна фотографія бактеріофага (Б)
Віруси як збудники хвороб. Віруси здатні вражати і еукаріотичні, і прокариотические клітини. Віруси, що інфікують бактерій, називають бактеріофагами. Віруси викликають безліч різних захворювань у тварин, рослин і грибів, причому кожен з них має свого власного специфічного хазяїна. Вірус тютюнової мозаїки, наприклад, вражає рослини тютюну, викликаючи утворення на листках характерних плям - це місця відмирання тканин. Вірус віспи вражає тільки епітеліальні клітини, а вірус поліомієліту - клітини нервової тканини. Вірусними захворюваннями людини є також грип, кір, краснуха, гепатит, вітряна віспа, сказ, герпес, СНІД і багато інших.
Мал. 43. Бактеріофаги на поверхні клітини-господаря (електронна фотографія)
ВІЛ відносять до групи ретровірусів, генетичним матеріалом яких є РНК (рис. 44). Зазвичай перенесення генетичної інформації в клітині йде в напрямку від ДНК до РНК (транскрипція). У ретровірусів при попаданні в клітину-господаря відбувається протилежний процес, так звана зворотна транскрипція, при якій на основі вірусної РНК синтезується ДНК, яка потім вбудовується в ДНК господаря.
Мал. 44. Вірус імунодефіциту людини (ВІЛ): А - модель вірусу; Б - схема будови; В - електронна фотографія
Мал. 45. Життєвий цикл вірусу імунодефіциту людини (ВІЛ)
Зазвичай ВІЛ передається разом з кров'ю або спермою. У 90% випадків зараження відбувається при статевому контакті, при цьому ризик зараження збільшується пропорційно збільшенню числа статевих партнерів. Багаторазове використання одного і того ж шприца призводить до швидкого поширення вірусу серед наркоманів. ВІЛ може потрапити в організм людини при контакті з кров'ю хворого, наприклад при обробці ран. Існує ймовірність зараження при переливанні крові, яка не пройшла тестування на присутність ВІЛ. Від ВІЛ-інфікованої матері вірус може через плаценту потрапити в кров плода або передатися новонародженому при годуванні грудним молоком. Але повітряно-крапельним шляхом і при рукостисканні цей вірус не поширюється.
ВІЛ - це вірус, тому антибіотики, які використовуються при лікуванні бактеріальних інфекцій, в даному випадку безсилі. Сучасна медицина розробляє лікарські засоби, які пригнічують реплікацію ВІЛ, але їх використання має багато побічних ефектів і перспективи їх застосування поки неясні. Розробка вакцини проти ВІЛ теж має певні складності; це пов'язано з особливостями будови даного вірусу і тяжкістю захворювання, яке він викликає. На сьогоднішній день важливим напрямком в лікуванні СНІДу є відновлення імунної системи інфікованих.
4. Які ви знаєте біологічно активні речовини в організмі людини, які відносяться до групи ліпідів? Які їх функції?
5. Поясніть труднощі, що виникають при пересадці органів, спираючись на знання специфіки білкових молекул в кожному організмі.
6. Чому при роботі в гарячих цехах для втамування спраги рекомендують пити мінеральну або підсолену воду?
«Будова еукаріотичної і прокаріотів клітин»
1. У клітинах яких органів і чому апарат Гольджі найбільш розвинений?
2. Якими шляхами здійснюється обмін речовин між клітиною і навколишнім середовищем?
3. Відомо, що іонний склад внутрішнього вмісту клітини має велику схожість з іонним складом морської води. Який висновок можна з цього зробити?
4. Які особливості будови ядра клітини забезпечують транспорт речовин з ядра і назад?
5. Зробіть припущення, що станеться, якщо зникнуть всі бактерії на Землі.
6. Як давно люди використовують мікроорганізми?
7. У чому полягає сутність процесів пастеризації і стерилізації як заходи боротьби з бактеріями?
8. Що таке антибіотики? З якою метою їх застосовують?
«Реалізація спадкової інформації в клітині»
1. Чому вуглеводи не можуть виконувати функцію зберігання інформації?
2. Яким чином реалізується спадкова інформація про структуру та функції небілкових молекул, синтезованих в клітці?
3. При якому структурному стані молекули ДНК можуть бути джерелами генетичної інформації?
4. Які особливості будови молекул РНК забезпечують їх функцію перенесення інформації про структуру білка від хромосом до місця його синтезу?
5. Поясніть, чому молекула ДНК не могла бути побудована з нуклеотидів трьох типів.
1. Чому вірус може проявити властивості живого організму, тільки втілившись в живу клітину?