Неклеточные формы жизни

• 1. Характеристика вирусов
• 2. Вироспоры, стадии развития
• 3. Виды вирусов. Вирусные заболевания

1. Во всем многообразии организмов можно выделить две резко различающиеся группы форм жизни:

• неклеточные;

• клеточные.

К неклеточным формам жизни относятся вирусы, которые проявляют жизнедеятельность только в стадии внутриклеточ­ного паразитизма. Благодаря своей незначительной величине вирусы могут проходить через любые фильтры, в том числе каолиновые, имеющие наиболее мелкие поры, поэтому перво­начально они назывались фильтрующимися вирусами.

Существование вирусов было доказано русским ботаником Д.И. Ивановским в 1892 г., но увидеть их удалось лишь намного позже. Большинство вирусов имеют субмикроскопические размеры, поэтому для изучения их строения пользуются элек­тронным микроскопом. Наиболее мелкие вирусы, например возбудитель ящура, немногим превышают молекулу яичного белка, но встречаются и крупные вирусы, такие, как возбуди­тель оспы, которые видны в световой микроскоп.

2. Зрелые частицы вирусов — вирионы, или вироспоры, — состоят:

• из белковой оболочки;

— нуклеокапсида, в котором сосредоточен генетический матери­ал. Он представлен нуклеиновой кислотой:

• одни вирусы содержат дезоксирибонуклеиновую (ДНК);

• другие — рибонуклеиновую кислоту (РНК).

На стадии вироспоры никакие проявления жизни не обнару­живаются. И в науке нет единого мнения о том, можно ли ви­русы на этой стадии считать живыми. Некоторые из вирусов могут кристаллизоваться наподобие неживого вещества, но, проникая в клетки чувствительных к ним организмов, прояв­ляют все признаки живого. Таким образом, вирусы представ­ляют собой своего рода мост, связывающий в единое целое мир организмов с неживым органическим веществом. Вироспора — лишь одна из стадий существования вируса. В жизненном цикле вирусов можно выделить следующие этапы’.

• • прикрепление вируса к клетке;
• • внедрение в нее;
• • латентная стадия;
• • образование нового поколения вирусов;
• • выход вироспор.

В период латентной стадии вирус как бы исчезает. Его не уда­ется выделить из клетки, но в этот период вся клетка синтези­рует необходимые для вируса белки и нуклеиновые кислоты, в результате чего образуется новое поколение вироспор.

3. Описаны сотни вирусов, вызывающих заболевания у растений, животных и человека. К числу вирусных заболеваний человека относятся:

• • бешенство;
• • оспа;
• • весенне-летний клещевой энцефалит;
• • грипп;
• • эпидемический паротит;
• • инфекционная желтуха;
• • корь;
• • бородавки и др.

Группа вирусов, приспособившаяся к паразитированию в клетках бактерий и не проявляющая свойств жизни вне этих клеток, по­лучила название фагов.

Основные характеристики фагов состоят в следующем:

• • по своему строению фаги сложнее вирусов, паразитирующих в клетках растений и животных;
• • многие фаги имеют головастикообразную форму, состоят из головки и хвоста;
• • внутреннее содержание фага — это преимущественно ДНК, а белковый компонент сосредоточен в основном в так называе­мой оболочке;
• • проникая в определенные виды бактерий, фаги размножаются и вызывают растворение {лизис) бактериальной клетки. В связи с этим они используются с профилактической и лечебной целью, например против возбудителей холеры, брюшного тифа и др.

Иногда проникновение фагов в клетку не сопровождается ли­зисом бактерии, а ДНК фага включается в наследственные структуры бактерии и передается ее потомкам. Это может про­должаться на протяжении многих поколений потомков бакте­риальной клетки, воспринявшей фаг. Такие бактерии получи­ли название лизогенных. Под влиянием внешних факторов, особенно лучистой энергии, фаг в лизогенных бактериях на­чинает проявлять себя, и бактерии подвергаются лизису. Эта особенность лизогенных бактерий сделала их обязательными «пассажирами» космических кораблей, где они служат индика­тором проникновения космической радиации в кабину корабля. Их используют также для изучения явлений наследственности.

Вопрос 14. Клеточные формы жизни

• 1. Организмы, имеющие клеточное строение
• 2. Прокариоты
• 3. Микоплазмы как промежуточная форма
• 4. Эукариоты

1. Основную массу живых существ составляют организмы, обла­дающие клеточной структурой. В процессе эволюции органического мира клетка оказалась единственной элементарной систе­мой, в которой возможно проявление всех закономерностей, характеризующих жизнь.

Организмы, имеющие клеточное строение, делятся на две кате­гории:

• • не имеющие типичного ядра — доядерные, или прокариоты, к которым относятся:
• • бактерии;
• • сине-зеленые водоросли;
• • обладающие типичным ядром — ядерные, или эукариоты, к которым относятся:
• . все остальные растения;
• • все животные.

Различия между прокариотами и эукариотами гораздо более существенны, чем между высшими растениями и животными.

2. Прокариоты — доядерные организмы — не имеют типичного яд­ра, заключенного в ядерную мембрану. Генетический материал находится у них в нуклеоиде и представлен единственной ни­тью ДНК, образующей замкнутое кольцо. Эта нить не приоб­рела еще сложного строения, характерного для хромосом, и называется гонофором. Деление клетки только амитотическое. В клетке прокариот отсутствуют:

• митохондрии;

• центриоли;

• пластиды.

К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли, объединяемые общим термином «дробянки». Клетка типичных дробянок покрыта оболочкой из целлюлозы. Дробянки играют существенную роль в круговороте веществ в природе:

• сине-зеленые водоросли — синтезаторы органического вещества;

• бактерии — минерализаторы органического вещества. Многие бактерии имеют медицинское и ветеринарное значение как возбудители инфекционных заболеваний.

3. Из организмов, имеющих клеточное строение, наиболее прими­тивны микоплазмы — бактериоподобные существа, ведущие паразитический или сапрофитный образ жизни. По размерам микоплазмы приближаются к вирусам. Самые мелкие клетки микоплазм крупнее вируса гриппа, но мельче вируса коровьей оспы. Если вирус гриппа имеет диаметр от 0,08 до 0,1 мкм, а вирус коровьей оспы — от 0,22 до 0,26 мкм, то диаметр мико­плазмы — возбудителя повального воспаления легких рогатого скота — колеблется от 0,1 до 0,2 мкм.

В отличие от вирусов микоплазма способна проявлять жизне­деятельность подобно организмам с клеточным строением. Эти бактериоподобные формы могут:

• самостоятельно расти и размножаться на синтетической среде;

• их клетка построена из сравнительно небольшого числа моле­кул (около 1200), но имеет полный набор макромолекул, ха­рактерных для любых клеток (белки, ДНК и РНК);

• клетка микоплазмы содержит около 300 различных ферментов.

По некоторым признакам клетки микоплазм стоят ближе к клеткам животных, чем растений. Они не имеют жесткой обо­лочки, окружены гибкой мембраной; состав липидов близок к таковому в клетках животных.

4. Эукариоты — ядерные организмы, имеющие ядро, окруженное ядерной мембраной.

Генетический материал сосредоточен преимущественно в хро­мосомах, имеющих сложное строение и состоящих из нитей ДНК и белковых молекул. Деление клеток митотическое. Из органелл у них имеются:

• центриоли;

• митохондрии;

• пластиды. Эукариоты бывают:

• одноклеточными;

• многоклеточными организмами.

Кроме того, эукариот принято делить на царства, которые от­личаются по ряду признаков, например по типу питания.

• царство растений. У большинства растений тип питания автотрофный;

• царство животных, для которых характерен гетеротрофный тип питания;

• царство грибов с сапрогетеротрофным типом питания.

Однако провести четкую грань между всеми растениями и все­ми животными не удается.

Разделение эукариот на три царства:

• • животных.
• • являются первично гетеротрофными организмами;
• • клетки лишены плотной наружной оболочки;
• • обычно это подвижные организмы, но могут быть и при­крепленными;
• • запасные углеводы откладываются в виде гликогена;

• грибов:

• • являются первично гетеротрофными организмами;
• • клетки имеют хорошо выраженную оболочку, состоящую из хитина, реже — из целлюлозы;
• • обычно являются прикрепленными организмами;
• • запасные углеводы откладываются в виде гликогена;

• растений:

• • автотрофные организмы, иногда вторичные гетеротрофы;
• • клетки обладают плотной стенкой, состоящей обычно из целлюлозы, реже — из хитина;
• • запасные вещества откладываются в виде крахмала.

Биосфера, круговорот веществ в природе связаны с существова­нием примитивных одноклеточных эукариот. Но в процессе эво­люции развились многоклеточные растения, грибы и животные. Среди автотрофных организмов покрытосеменные растения достигли эволюции высшей степени. Вершину эволюции гете­ротрофных организмов составляет тип хордовых.

Вопрос 15. Эукариотические и прокариотические клетки

1. Характеристика прокариотических клеток

2. Характеристика эукариотических клеток

3. Основные формы эукариотических клеток

1. Основные характеристики прокариотических клеток состоят в следующем:

• • средняя их величина составляет 5 мкм;
• • у них нет внутренних мембран, кроме выпячиваний внутрен­них мембран и плазматической мембраны;
• • пласты отсутствуют;
• • вместо клеточного ядра имеется его эквивалент (нуклеоид), лишенный оболочки и состоящий из одной-единственной молекулы ДНК. Бактерии могут содержать ДНК в форме кро­шечных плазмид, сходных с внеядерными ДНК эукариот.

В прокариотических клетках, способных к фотосинтезу (сине-зеленые водоросли, зеленые и пурпурные бактерии), имеются различно структурированные крупные выпячивания мембра­ны — тилакоиды, по своей функции соответствующие пласти­дам эукариот. Эти же тилакоиды (или в бесцветных клетках — более мелкие выпячивания мембраны, а иногда даже сама плазматическая мембрана) в функциональном отношении за­меняют митохондрии.

Другие сложно дифференцированные выпячивания мембраны называют мезосомами; их функция неясна. Только некоторые органеллы прокариотической клетки гомологичны соответст­вующим органеллам эукариот. Для прокариот характерно на­личие муреинового мешка — механически прочного элемента клеточной стенки.

2. Средняя величина эукариотической клетки — около 13 мкм (большие колебания в размерах). Клетка разделена внутренни­ми мембранами на различные компартменты (реакционные пространства).

От протоплазмы (цитоплазмы) оболочкой из двух мембран от­граничены три вида органелл (пласты):

• клеточное ядро;

• митохондрии;

• пластиды (последние только у растений).

Пластиды служат главным образом для фотосинтеза, а мито­хондрии — для выработки энергии. Все пласты содержат ДНК в качестве носителя генетической информации.

Цитоплазма содержит различные органеллы, большей частью видимые только с помощью электронного микроскопа, в том числе рибосомы, которые имеются также в пластидах и мито­хондриях. Все органеллы лежат в матриксе (это та часть цито­плазмы, которая даже в электронном микроскопе представля­ется гомогенной).

3. Существуют три основные формы эукариотических клеток.

• растительные клетки;

• клетки грибов;

• животные клетки.

Таблица 3 Основные формы эукариотических клеток
Клеточные структуры	Растительные клетки	Клетки грибов	Животные клетки
Клеточная стенка	Из целлюлозы	В основном из хитина	Отсутствует
Центральная вакуоль	Есть	Есть	Нет
Пластиды	Имеются	Отсутствуют	Отсутствуют
Типичный резервный углевод	Крахмал	Гликоген	Гликоген
Центриоль	Бывает редко	Бывает редко	Есть