Біологія як наука (2) - реферат, сторінка 2

Характеристика неклітинних форм життя.

У всьому різноманітті організмів можна виділити дві різко різні групи форм життя:

До неклітинним формам життя відносяться віруси. Віруси проявляють життєдіяльність тільки в стадії внутрішньоклітинного паразитизму. Завдяки своїй незначній величині, віруси можуть проходити через будь-які фільтри, в тому числі каолінові, що мають найбільш дрібні пори, тому спочатку вони називалися фільтрівними вірусами.

Існування вірусів було доведено українським ботаніком Д.І. Ивановским в 1892 р але побачити їх вдалося лише набагато пізніше. Більшість вірусів мають субмикроскопические розміри, тому для вивчення їх будови користуються електронним мікроскопом.

Найбільш дрібні віруси, наприклад збудник ящуру, трохи перевищують молекулу яєчного білка, але зустрічаються і великі віруси, такі як збудник віспи, які видно в світловий мікроскоп.

Віруси (лат. «Отрута») - облігатні внутрішньоклітинні паразити. Вони вражають всі групи живих організмів, живуть в клітинах рослин, тварин, людини і навіть бактерій (бактеріофаги). Відкрито в 1892 році українським ботанікомДмітріем Ивановским, проте довгий час залишалися недослідженими через те, що мали найдрібніші розміри (від 20 до 300 нм).

Тільки поява електронного мікроскопа дозволило вивчити ці істоти.

Класифікація вірусів їх практичне значення

Будова вірусів. Поряд з одно- і багатоклітинними організмами в природі існують і інші форми життя. Такими є віруси, що не мають клітинної будови. Вони являють собою перехідну форму між неживою і живою матерією.

Віруси (лат. Virus - отрута) були відкриті в 1892 році українським вченим Д. І. Івановського при дослідженні мозаїчної хвороби листя тютюну.

Кожна вірусна частка складається з РНК або ДНК, укладеної в білкову оболонку, яку називаюткапсідом. Цілком сформована інфекційна частка називається вирионом. У деяких вірусів (наприклад, герпесу або грипу) є ще і додаткова липопротеідна оболонка, що виникає з плазматичної мембрани клітини господаря.

Оскільки в складі вірусів присутній завжди один тип нуклеїнової кислоти - ДНК або РНК, віруси ділять також на ДНК-содержат і РНК-содержат. При цьому поряд з двухцепочечную ДНК і одноланцюжковий РНК зустрічаються одноцепочечниє ДНК і дволанцюжкові РНК. ДНК можуть мати лінійну і кільцеву структури, а РНК, як правило, лінійну. Переважна більшість вірусів відноситься до РНК-типу.

Віруси здатні розмножуватися тільки в клітинах інших організмів. Поза клітин організмів вони не виявляють жодних ознак життя. Багато з них у зовнішньому середовищі мають форму кристалів. Розміри вірусів коливаються в межах від 20 до 300 нм в діаметрі.

Добре вивчений вірус тютюнової мозаїки, що має паличкоподібну форму і представляє собою порожній циліндр. Стінка циліндра утворена молекулами білка, а в його порожнини розташована спіраль РНК (рис. 1). Білкова оболонка захищає нуклеїнових кислот від несприятливих умов зовнішнього середовища, а також перешкоджає проникненню ферментів клітин до РНК і її розщеплення.

Рис.1. Схема будови вірусу (а) і бактеріофага (б); 1 нуклеїнова кислота; 2 - білкова оболонка; 3 -пол стрижень; 4 - базальна пластинка; 5 - відростки (нитки).

Молекули вірусної РНК можуть самовідтворюватися. Це означає, що вірусна РНК є джерелом генетичної інформації і одночасно іРНК.

Тому в ураженій клітині відповідно до програми нуклеїнової кислоти вірусу на рибосомах клітини господаря синтезуються специфічні вірусні білки і здійснюється процес самозборки цих білків з нуклеїнової кислотою в нові вірусні частинки.

Клітка при цьому виснажується і гине. При ураженні деякими вірусами клітини не руйнуються, а починають посилено ділитися, часто утворюючи у тварин, в тому числі і людини, злоякісні пухлини.

Класифікація

а) Віруси класифікуються по серцевині: ДНК-содержат і РНК-содержат (ретро) віруси.

б) За структурою капсомеров.

Ізометричні (кубічні), спіральні, змішані.

в) По наявності або відсутності додаткової липопротеидной оболонки

г) По клітинах-хазяїнах

Крім цих класифікацій є ще багато інших. На приклад, по типі переносу інфекції від одного організму до іншого.

Особливу групу представляють віруси бактерій - бактеріофаги, або фаги, які здатні проникати в бактеріальну клітину і руйнувати її.

Тіло фага кишкової палички складається з головки, від якої відходить порожнистий стрижень, оточений чохлом з скорочувального білка. Стрижень закінчується базальної платівкою, на якій закріплені шість ниток (див. Рис. 5.2). Усередині головки знаходиться ДНК. Бактеріофаг за допомогою відростків прикріплюється до поверхні кишкової палички і в місці зіткнення з нею розчиняє за допомогою ферменту клітинну стінку. Після цього за рахунок скорочення головки молекула ДНК фага впорскується через канал стрижня в клітку. Приблизно через 10-15 хв під дією цієї ДНК перебудовується весь метаболізм бактеріальної клітини, і вона починає синтезувати ДНК бактеріофага, а не власну. При цьому синтезується і фагів білок. Завершується процес появою 200- 1 000 нових фагових частинок, в результаті чого клітина бактерії гине.

Бактеріофаги, що утворюють в заражених клітинах нове покоління фагових частинок, що призводить до лізису (розпаду) бактеріальної клітини, називаються вірулентними фагами.

Деякі бактеріофаги всередині клітини господаря не реплицируются. Замість цього їх нуклеїнова кислота включається в ДНК господаря, утворюючи з нею єдину молекулу, здатну до реплікації. Такі фаги отримали назву помірних фагів або профагов.

Науці відомі віруси бактерій, рослин, комах, тварин і людини. Всього їх більше 1000. Розмноження вірусів, поєднане з руйнуванням клітин, веде до виникнення хворобливих станів в організмі. Віруси викликають багато захворювань людини: кір, свинку, грип, поліомієліт, сказ, віспу, жовту лихоманку, трахеї, енцефаліт, деякі онкологічні (пухлинні) хвороби, СНІД. Вчені встановили, що в організмі людини живе багато вірусів, але виявляють вони себе не завжди. Впливів хвороботворного вірусу схильний лише ослаблений організм.
Подання про віруси яка про корисні, для людини, організмах сформувалося при вивченні особливої ​​групи вірусів, які вражають бактерії - про бактеріофагів.

Здатність фагів знищувати бактерії може бути використана при лікуванні деяких захворювань, що викликаються цими бактеріями. Фаги дійсно стали першою групою вірусів, "приручених" людиною. Швидко і безжально розправлялися вони зі своїми найближчими сусідами по мікросвіту.

Палички чуми, черевного тифу, дизентерії, вібріони холери буквально "танули" на очах після зустрічі з цими вірусами. Їх стали застосовувати для попередження і лікування багатьох інфекційних захворювань, але, на жаль, за першими успіхами пішли невдачі. Це було пов'язано з тим, що в організмі людини фаги нападали на бактерії не так активно, як у пробірці. Крім того, бактерії виявилися "хитріший" своїх ворогів: вони дуже швидко пристосовувалися до фагів і ставали нечутливими до дії.

Після відкриття антибіотиків фаги як ліки відступили на задній план, але до сих пір їх з успіхом використовують для розпізнавання бактерій. Справа в тому, що фаги вміють дуже точно знаходити "свої бактерії" і швидко розчиняти їх. Подібні властивості фагів і лягли в основу лікувальної діагностики.

Зазвичай це робиться так: виділені з організму хворого бактерії вирощують на твердому живильному середовищі, після чого на отриманий "газон" завдають різні фаги, наприклад, дизентерійні, черевнотифозні, холерні і інші.

Через добу чашки переглядають на світло і визначають, який фаг викликав розчинення бактерій. Якщо така дія надав дизентерійний фаг, значить з організму хворого виділені бактерії дизентерії, якщо черевнотифозний - бактерії черевного тифу.

Іноді на допомогу людині приходять віруси, що вражають тварин і комах. Понад двадцять років тому в Австралії гостро постала проблема боротьби з дикими кроликами. Кількість цих гризунів сягнуло загрозливих розмірів. Вони швидше сарани знищували посіви сільськогосподарських культур і стали справжнім національним лихом. Звичайні методи боротьби з ними виявилися малоефективними. І тоді вчені випустили на боротьбу з кроликами спеціальний вірус, здатний знищити практично всіх заражених тварин. Але як поширити цю недугу серед полохливих і обережних кроликів? Допомогли комарі. Вони зіграли роль "літаючих голок", розносячи вірус від кролика до кролика. При цьому комарі залишалися абсолютно здоровими.

Можна навести й інші приклади успішного використання вірусів для знищення шкідників. Всі знають, якої шкоди завдають гусениці і жуки-пилильщики. Перші поїдають листя корисних рослин, другі вражають дерева в садах і лісах.

З ними борються так звані віруси поліедроза і гранулоза, які на невеликих ділянках розпорошують пульверизаторами, а для обробки великих площ використовують літаки. Так надходили в США (в Каліфорнії) при боротьбі з гусеницями, які вражають поля люцерни, і в Канаді при знищенні соснового пильщика.

Перспективно також застосування вірусів для боротьби з гусеницями, що вражають капусту і буряк, а також для знищення домашньої молі.

Що станеться з клітиною, якщо її заразити не одним, а двома вірусами? Якщо ви вирішили, що в цьому випадку хвороба клітини загостриться, і загибель її прискориться, то помилилися. Виявляється, присутність в клітці одного вірусу часто надійно захищає її від згубної дії іншого. Це явище було названо вченими інтерференцією вірусів.

Пов'язане воно з виробленням особливого білка - інтерферону, який в клітинах призводить в дію захисний механізм, здатний відрізняти вірусне від невірусного і вірусне вибірково пригнічувати. Інтерферон пригнічує розмноження в клітинах більшості вірусів (якщо не всіх). Виробляється в якості лікувального препарату інтерферон застосовується зараз для лікування і профілактики вже багатьох вірусних захворювань.

Яких ще корисних справ можна очікувати в майбутньому від вірусів? Вченими відкритий віріон, який здатний вибірково руйнувати деякі пухлини мишей. Отримано також віруси, що вбивають пухлинні клітини людини. Якщо вдасться позбавити ці віруси хвороботворних властивостей і зберегти при цьому їх властивість вибірково руйнувати злоякісні пухлини, то в майбутньому, можливо, буде отримано потужний засіб для боротьби з цими важкими захворюваннями. Пошуки таких вірусів ведуться, і зараз ця робота вже не здається фантастичною і безнадійною.

Вивченням хвороб викликані вірусними частинками ви займетеся самостійно, а на одному з семінарських занять я перевірю наскільки ви добре познайомилися з матеріалом, крім цього ми обговоримо причини генетичного різноманіття вірусів і пов'язані з цим відмінності в механізмі інфікування прокариотических і еукаріотів.