Характеристика вирусов

Вирусы были открыты в 1892 г. русским ученым-ботаником Д.И.Ивановским при изучении мозаичной болезни табака (пятнистости листьев). Вирусы представляют собой неклеточные формы жизни. Они занимают промежуточное положение между живой и неживой материей, так как совмещают в себе признаки живых организмов и тел неживой природы.

Вирусы проявляют признаки жизни только в клетке и считаются внутриклеточными паразитами. Причем в отличие от других паразитов, они являются ультрапаразитами, так как паразитируют на генетическом уровне. Наиболее вероятно, что вирусы возникли в результате деградации клеточных организмов. Вероятно, вирусы можно рассматривать как группу генов, вышедших из-под контроля генома клетки.

Вирусы представляют собой нуклеопротеины, т.е. состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белков, образующих оболочку вокруг нуклеиновой кислоты. У некоторых вирусов можно обнаружить липиды и углеводы.

Размеры вирусов колеблются от 10 до 300 нм. Форма вирусов разнообразна: шаровидная, палочковидная, нитевидная, цилиндрическая и др. Вирусы могут существовать в двух формах: в форме нуклеиновой кислоты, когда находятся в клетке-хозяине, в свободной форме, когда находятся вне клетки-хозяина. Эту форму существования называют вирионом.

Вирусы содержат всегда один тип нуклеиновой кислоты — либо ДНК, либо РНК. При чем обе нуклеиновые кислоты могут быть как одноцепочечными, так и двухцепочечными, как линейными, так и кольцевыми.

Капсид представляет собой оболочку вируса, образованную белковыми субъединицами, уложенными строго определенным образом. Капсид выполняет, прежде всего, защитную функцию. Он защищает нуклеиновую кислоту вируса от различных воздействий, прежде всего от действия многочисленных нуклеаз. Кроме того, капсид обеспечивает осаждение вируса на поверхности клеточных мембран, так как содержит рецепторы, комплементарные рецепторам мембран клеток. Рецепторный механизм проникновения вируса в клетку обеспечивает специфичность вирусов: они поражают строго определенный круг хозяев.

Суперкапсид характерен для сложноорганизованных вирусов (вирусы ВИЧ, гриппа, герпеса). Возникает во время выхода вируса из клетки-хозяина. Он представляет собой модифицированный участок ядерной или наружной цитоплазматической мембраны клетки-хозяина.

Только внедряясь в клетку-хозяина вирус может воспроизводить себе подобных, он подавляет процессы транскрипции и трансляции веществ, необходимых самой клетке, и "заставляет" ее ферментные системы осуществлять репликацию своей нуклеиновой кислоты и биосинтез белков вирусных оболочек. После сборки вирусных частиц клетка либо погибает, либо продолжает существовать и производить новые поколения вирусных частиц.

Цикл репродукции вируса складывается из нескольких стадий. Осаждение вируса на поверхность мембраны клетки. Возможно в том случае, если рецепторы клеточных мембран и капсида вируса комплементарны. Проникновение вируса в клетку. Многие вирусы проникают в клетку путем эндоцитоза. Образуется впячивание наружной цитоплазматической мембраны, и вирус оказывается в цитоплазме клетки. Ферменты лизосом разрушают капсид вируса, и его нуклеиновая кислота освобождается. Некоторые вирусы проникают в клетку путем слияния мембран клеток и вирусов. Проникновение фагов происходит за счет частичного разрушения оболочки клетки фаговым лизоцимом. ДНК вируса проникает в клетку после сократительной реакции отростка фага.

Синтез компонентов вируса осуществляется в несколько этапов. Подготовительный. На этом этапе происходит подавление функционирования генетического аппарата клетки, прекращается синтез белков и нуклеиновых кислот клетки, белок-синтезирующий аппарат клетки переводится под контроль генома вируса.

Репликация нуклеиновой кислоты вируса. Поскольку генетический аппарат вирусов разнообразен, механизмы репликации различны. У двухцепочечных ДНК-геномных вирусов репликация происходит так же, как у всех живых организмов. У одноцепочечных ДНК-геномных вирусов сначала синтезируется вторая комплементарная цепь ДНК, а затем репликация идет, как у двухцепочечных ДНК-геномных вирусов.

У одноцепочечных РНК-геномных вирусов обнаружен фермент РНК-зависимая-ДНК-полимераза, с помощью которой осуществляется обратная транскрипция, то есть на матрице РНК синтезируется молекула ДНК. Затем происходит репликация синтезированной одноцепочечной ДНК (образуется двухцепочечная ДНК), и на матрице этой ДНК-копии реплицируются молекулы РНК вируса. У двухцепочечных РНК-геномных вирусов после образования РНК полимеразы репликация двухцепочечной РНК происходит обычным способом.

Синтез белков капсида. Биосинтез белков капсида вируса начинается позже репликации, причем используется белоксинтезирующий аппарат клетки-хозяина. Затем происходит самосборка вирусных частиц и выход вирусов из клетки. Чаще всего происходит в результате разрушения клетки вирусным лизоцимом. Сложноорганизованные вирусы выходят из клетки путем почкования, при этом они приобретают суперкапсид.

Некоторые вирусы (бактериофаги) являются паразитами бактерий. Они способны проникать в бактериальную клетку и разрушать ее. Бактериофаг состоит из головки, хвостика и хвостовых отростков, с помощью которых он осаждается на оболочке бактерий. В головке содержится ДНК. Фаг частично растворяет клеточную стенку и мембрану бактерии и за счет сократительной реакции хвостика впрыскивает свою ДНК в ее клетку.

Вирусы способны поражать большинство существующих живых организмов, вызывая различные заболевания. К числу вирусных заболеваний человека относятся, например, СПИД, оспа, бешенство. Вирус иммунодефицита человека внедряется в чувствительные клетки. Основные клетки-мишени — CD₄-лимфоциты (хелперы), так как на их поверхности есть рецепторы, способные связываться с поверхностным белком ВИЧ. Кроме того, ВИЧ проникает в ЦНС, поражая нервные клетки и клетки нейроглии, в клетки кишечника. Иммунная система организма человека утрачивает свои защитные свойства и оказывается не в состоянии противостоять возбудителям различных инфекций. Средняя продолжительность жизни инфицированного человека составляет 7-10 лет.

Возбудитель СПИДа — вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) — относится к ретровирусам. Вирион имеет сферическую форму, диаметром 100-150 нм. Наружная оболочка вируса состоит из мембраны, образованной из клеточной мембраны клетки-хозяина, закрепленной на каркасе из белковых молекул. В мембрану встроены рецепторные образования, по виду напоминающие грибы. Под наружной оболочкой располагается сердцевина вируса, которая имеет форму усеченного конуса и образована особыми белками. Внутри сердцевины располагаются две молекулы вирусной РНК, связанные с низкомолекулярными белками основного характера. Каждая молекула РНК содержит 9 генов ВИЧ и фермент обратную транскриптазу, осуществляющую синтез вирусной ДНК с молекулы вирусной РНК. Гены содержат информацию, необходимую для продукции белков, которые управляют способностью вируса инфицировать клетку, реплицироваться и вызывать заболевание. Источником заражения служит человек — носитель вируса иммунодефицита. Это может быть больной с различными проявлениями болезни, или человек, не имеющий признаков заболевания (бессимптомный вирусоноситель). СПИД передается только от человека к человеку: половым путем, через кровь и ткани, содержащие вирус иммунодефицита, от матери к плоду.

Закрепление. Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.

Задание на дом. Подготовиться к зачету.

Приложение 1. Приложение 2. Карточка у доски.

		Запишите номера вопросов, против них — правильные ответы:     1. Какие организмы относятся к прокариотам? 2. Какие организмы относятся к эукариотам? 3. Как называется активная форма хроматина? 4. Каковы основные функции ядра? 5. Какова функция ядрышек? 6. У каких растений отсутствуют центриоли в клеточном центре? 7. Какие вещества характерны для клеточной стенки грибов? 8. Какие вещества характерны для клеточной стенки бактерий? 9. Какие органоиды отсутствуют у прокариот? 10. Какие органоиды считаются симбионтами клетки?   Запишите ответы и садитесь на место.

Приложение 3.

Задание 8. "Ядро. Эукариоты, прокариоты".

Тест 1. К прокариотам относятся:

1. Вирусы.

2. Грибы.

3. Растения.

4. Синезеленые.

5. Животные.

**Тест 2. К эукариотам относятся:

1. Грибы.

2. Эубактерии.

3. Растения.

4. Синезеленые.

5. Животные.

**Тест 3. Верные суждения:

1. Гетерохроматин — активная форма хроматина.

2. В ядрышках синтезируются субъединицы рибосом.

3. Ядро — двумембранный органоид.

4. В ядре происходит синтез белков.

**Тест 4. Верные суждения:

1. Высшие растения не имеют центриолей.

2. Основное запасное вещество у растений крахмал.

3. Для клеток растений характерны хлоропласты.

4. У растений нет митохондрий.

**Тест 5. Верные суждения:

1. Для клеточной стенки растений характерна целлюлоза.

2. Для клеток растений характерны крупные вакуоли.

3. Царство Растения входит в надцарство Клеточные.

4. У водорослей в клеточном центре есть центриоли.

**Тест 6. Верные суждения:

1. Грибы относятся к эукариотам.

2. Грибы относятся к царству Растения.

3. В состав клеточной стенки грибов входит хитин.

4. Основное запасное вещество грибов — крахмал.

**Тест 7. Верные суждения:

1. В клетках грибов хлоропласты отсутствуют.

2. Для клеток грибов характерны вакуоли.

3. В состав клеточной стенки грибов входит целлюлоза.

4. Грибы относятся к эукариотам.

**Тест 8. Считаются симбионтами эукариотической клетки:

1. Рибосомы.

2. Комплекс Гольджи.

3. Митохондрии.

4. Пластиды.

**Тест 9. Отсутствуют у прокариот:

1. Митохондрии.

2. Пластиды.

3. Ядро.

4. Рибосомы.

**Тест 10. Верные суждения:

1. Прокариоты имеют кольцевую ДНК.

2. Прокариоты имеют одну линейную хромосому.

3. Бактерии имеют 70S рибосомы.

4. Бактерии имеют 80S рибосомы.

Урок 6. Зачет по материалам главы: "Структура и функции клетки"

Задачи. Обобщить фактический и теоретический материал по строению и функциям органоидов эукариотических клеток, классификации клеточных и неклеточных форм жизни. Проверить усвоение конкретного фактического материала, углубить и расширить знания учащихся.

Оборудование. Демонстрационное оборудование: фильмы, подготовленные рефераты учащихся, газеты, бюллетени.

Ход урока:

Поиск по сайту: