Клеточного строения не имеют бактериофаги вирусы кристаллы бактерии

Вирусы как неклеточная форма жизни

Кроме одно- и многоклеточных организмов на планете существует ещё одна форма жизни – вирусы, не имеющие клеточного строения. Они представляют переходную форму между живой и неживой природой.

В 1852 году российский ботаник Д.И. Ивиновский впервые получил экстракт из растений табака, поражённых мозаичной болезнью. Когда экстракт пропустили сквозь фильтр, который задерживал бактерии, то отфильтрованная жидкость сохраняла инфекционные свойства.

Дальнейшие исследования показали, что вирусы по химической природе являются нуклеопротеидами, но через очень малые размеры их нельзя было увидеть в световой микроскоп. Потому систематическое изучение вирусов началось лишь в 30-е года ХХ ст. – после изобретения электронного микроскопа.

Вирусы имеют достаточно простое строение. Каждая вирусная частичка состоит из РНК или ДНК, составляющих сердцевину вируса и содержащих наследственную информацию о его строении, и защитной белковой оболочки – капсиды.

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Полностью сформированная инфекционная частичка называется вирион.

Некоторые вирусы (герпеса или гриппа) имеют ещё и дополнительную оболочку, которая образуется плазматической мембраной клетки-хозяина.

Вирусы способны жить и размножаются только в клетках других организмов. Вне клеток живых организмов они не проявляют никаких явлений жизни.

Значительная часть из них во внешней среде имеет форму кристаллов. Размер вирусов колеблется от 20 до 300 нм.

Лучше всего изучили вирус табачной мозаики. Он имеет палочкообразную форму и представляет собой пустотелый цилиндр, стенка которого образованы белковыми молекулами, внутри него расположена спираль молекулы РНК. Назначение белковой оболочки - защищать нуклеиновую кислоту от неблагоприятных условий окружающей среды, а также препятствовать возможности проникновения ферментов клетки-хозяина к РНК, чтобы её расщепить.

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Молекулы вирусной РНК способны к самовоспроизводению, несмотря на то, что это явление в общем характерно для ДНК. РНК вирусов является источником генетической информации и выполняет функции иРНК. Потому в заражённой клетке по программе нуклеиновой кислоты вируса рибосома клетки-хозяина синтезирует специфические вирусные белки. Потом вирусные белки и нуклеиновая кислота самособираются в новые вирусные частички. Клетка при этом истощается и гибнет.

Бактериофаги – вирусы бактерий

Особенная группа вирусов - вирусы бактерий – бактериофаги, которые способны проникать внутрь бактериальной клетки и разрушать её.

Тело фага кишечной палочки образовано головкой, от которой отходит окружённый чехлом из сократительного белка полый стержень. Стержень оканчивается базальной пластинкой, на которой расположены шесть нитей. Головка содержит ДНК.

Бактериофаг крепится к поверхности кишечной палочки с помощью отростков, а в месте соединения с ней с помощью фермента растворяет клеточную оболочку бактерии. Потом молекула ДНК за счёт сокращения головки проходит сквозь канал стержня в клетку.

Приблизительно спустя 10-15 минут под весь метаболизм бактериальной клетки перестраивается под действием ДНК, и начинается синтез ДНК бактериофага, а не ДНК клетки. При этом происходит и синтез фагового белка. Завершением процесса является образование 200 – 1000 новых фаговых частичек, а клетка бактерии гибнет.

Некоторые фаги не реплицируются в клетке хозяина. Вместо этого образуется единая молекула путём встраивания их нуклеиновой кислоты в ДНК хозяина. Такие фаги называются умеренными.

Значение вирусов

Вирусы, поселяющиеся в клетках живых организмов, вызывают большое количество опасных заболеваний как сельскохозяйственных растений и животных, так и организмов в дикой природе.

К ним можно отнести:

у растений – мозаическая болезнь табака, огурцов, томатов; скручивание листьев, карликовость, желтуху и т.п.;
у животных – бешенство, чуму птицы и свиней, ящур инфекционную анемию лошадей и т.п.

Все эти заболеваний приводят к снижению урожайности культур и гибели животных.

Вирусы являются так же причиной многих опасных заболеваний человека: грипп, оспа, корь, полиомиелит, бешенство, паротит, гепатит и т.п.

В последние годы к этим болезням добавилось ещё одно очень опасное заболевание – СПИД (синдром приобретённого иммунодефицита). Это эпидемическое заболевание человека, поражающее в основном его иммунную систему, которая защищает организм от различных болезнетворных агентов.

Поражение системы клеточного иммунитета человека проявляется в развитии прогрессирующих инфекционных заболеваний и злокачественных новообразований. При этом организм становится беззащитным перед микроорганизмами, которые в обычных условиях не вызывали заболевания.

В 1983 году удалось доказать, что вирус СПИДа (ВИЧ) принадлежит к семейству ретровирусов. В состав этого вируса входит лишь ему свойственный фермент – оборотная транскриптаза (РНК-зависимая ДНК-полимераза, или ревертаза). Этот фермент содержится у всех представителей этого семейства. Открытие его было настоящей революцией в биологии.

Генетическая информация может передаваться не только по классической схеме ДНК – РНК – белок, но и путём обратной транскрипции от РНК к ДНК.

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Презентация к уроку

Загрузить презентацию (906,8 кБ)

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цель: формирование знаний о вирусах как неклеточной форме жизни, их строении, особенностях жизнедеятельности.

Образовательные:

расширить знания о строении и функционировании вирусов
углубить знания о значении вирусов в эволюции, природе и жизни человека

Развивающие:

продолжить развитие познавательных процессов
развитие умений работать в группах, анализировать, сравнивать, делать выводы, подводить итоги

Воспитательные:

формирование патриотического воспитания через гордость за отечественного ученого, сделавшего величайшее открытие в области вирусологии
осуществление санитарно-гигиенического воспитания

Оборудование: интерактивная доска, компьютер, интерактивная презентация к уроку (презентация 1) или (презентация 2), опорный лист (приложение 3)

Тип урока: изучение нового материала; первичное закрепление знаний и способов деятельности.

Используемая технология: информационно-коммуникационная технология, технология опорных схем и конспектов.

1. Организационный момент.

Приветствие учащихся. Проверка готовности к уроку. Постановка темы и целей урока.

Здравствуйте, ребята! На уроках биологии, изучая молекулярный уровень, вы познакомились с органическими веществами. Назовите их (Белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты). Какие функции выполняют данные вещества? (Энергетическую, структурную, транспортную, запасающую, особая роль у нуклеиновых кислот - хранение наследственной информации). Может ли одно или два органических веществ быть самостоятельным организмом? В природе существуют такие формы - вирусы. И сегодня мы найдем ответ на вопрос: это вещества или существа, - рассмотрев их строение и процессы.

2. Изучение нового материала.

1. История открытия вирусов.

В 1892 году русский микробиолог Дмитрий Иосифович Ивановский изучал табачную мозаику - болезнь растения табака, при которой его листья становятся пятнистыми. Ивановский обнаружил, что сок, полученный из пораженных листьев, при нанесении его на здоровые растения способен передавать им болезнь. Желая выделить микроорганизмы, вызывающие табачную мозаику, Ивановский решил пропустить сок из больных листьев через фарфоровые фильтры, поры которых столь малы, что через них не могут пройти даже самые мелкие бактерии. Профильтрованный сок по-прежнему инфицировал здоровые растения, и Ивановский решил, что его фильтры имеют дефекты и поэтому пропускают сквозь себя бактерии, вызывающие табачную мозаику. Нидерландский микробиолог Мартинус Бейеринк в 1897 году, повторив эксперимент Ивановского, пришел к выводу, что агент, вызывающий болезнь табака, слишком мал, это некое вещество, молекула которого примерно такого же размера, как и молекула сахара. Бейеринк назвал этот инфицирующий агент фильтрующимся вирусом (слово "вирус" латинское, оно переводится как "отрава", "яд"). Увидеть вирусы удалось лишь в электронный микроскоп спустя 50 лет после их открытия. В знак признания выдающихся заслуг Д.И.Ивановского перед вирусологической наукой Институту вирусологии АМН СССР в 1950 году было присвоено его имя, в Академии медицинских наук учреждена премия имени Д.И.Ивановского, присуждаемая один раз в три года.

2. Размеры и формы вирусов.

Число вирусов, выявленных на сегодня, превышает тысячу. Все они объединены в царство Vira. Их изучает наука вирусология. Все они настолько малы, что, по словам одного из ученых, коллекция, собранная из всех известных вирусов, "поместилась бы в коробочке размером с маковое зернышко"!

Самые крупные вирусы (например, вирус оспы) достигают величины 400-700 нм и приближаются по размерам к небольшим бактериям; самые мелкие (возбудители полиомиелита, энцефалита, ящура) измеряются всего десятками нанометров, близки к крупным белковым молекулам, в частности молекулам гемоглобина крови; в среднем они раз в пятьдесят меньше бактерий (слайд 1).

Вирусы имеют разнообразные формы: палочковидные (ВТМ); пулевидные (вирус бешенства); сферические (полиомиелит, ВИЧ); нитевидные (филовирусы); в виде многогранников.

Что же входит в состав вируса?

3. Строение вирусной частицы.

Просто организованные вирусы представляют собой нуклеопротеиды, то есть состоят из нуклеиновой кислоты и нескольких белков, образующих капсид (слайд 2). Пример такого строения - вирус табачной мозаики. Сложноорганизованные вирусы имеют дополнительную оболочку, состоящую из липидов, углеводов, а некоторые вирусы имеют фрагмент мембраны клетки-хозяина. Геном вируса представлен однонитчатой (РНК - краснуха, корь, грипп, ВИЧ, ДНК - крысиный) или двунитчатой (ДНК - оспа, РНК - вирусы насекомых) молекулой ДНК или РНК. Так просто не устроен ни один живой организм. Какой вывод по этой части работы можно сделать? Является ли вирус клеткой? Чем отличаются вирусы по строению от клеток растений, животных, грибов и бактерий?

Сравним строение вирусной частицы с клеткой бактерии (слайд 3).

Заполним вторую колонку таблицы "Отличие от живых организмов", используя данный материал и текст параграфа № 10 (страница 38).

4. Процессы жизнедеятельности.

Что можно сказать о значении вирусов, обратив внимание на их названия?

- К числу вирусных заболеваний человека относятся, например, грипп, полимиелит, герпес, клещевой энцефалит, оспа, бешенство, корь, желтая лихорадка, инфекционный насморк, СПИД, гепатит А,В,С.

- У животных - ящур, коровья оспа, бешенство, грипп и др.

- У растений - МБТ (мозаичная болезнь табака), вирусы могут определять пятнистость окраски цветков (например, у тюльпана), изменения окраски листьев у многих растений.

Вирусы ведут паразитический образ жизни. Вирусы вне клетки являются просто веществом. Эта фаза жизни - внеклеточная, покоящаяся, нет признаков жизни, фаза вириона. Вторая фаза - внутриклеточная, размножающаяся в клетке хозяина. Обратите внимание на то, что вирус способен прикрепляться лишь к определенным клеткам, имеющим на своей поверхности специальные рецепторы. Вирусы бактерий - бактериофаги, имеют специальное приспособление, несколько напоминающее шприц. Просмотрев модель заражения клетки вирусной частицей проранжируйте этапы (слайд 4).

Лизис - растворение бактериальных клеток
Матурация - созревание вирусных частиц
Пенетрация - проникновение вируса в клетку
Выход размножившегося вируса из инфицированной клетки
Адсорбция - прикрепление вируса к клеточной стенке
Эклипс - синтез ферментов, необходимых для синтеза и репликации нуклеиновых кислот вируса

- Этап 1. Прикрепление вируса к клетке. На поверхности клеток имеются специальные рецепторы, с которыми бактериофаг связывается хвостовыми нитями. Этим объясняется строгая "прописка" вирусов в тех или иных клетках. (Например, грипп - эпителиальные клетки верхних дыхательных путей, гепатит - печень, ВИЧ - лимфоциты).

- Этап 2. Проникновение вируса в клетку. Обратите внимание на экран. Бактериофаг вводит внутрь клетки хвост, который представляет собой полый стержень. И, как через иглу шприца, проталкивает внутрь клетки свою ДНК или РНК. Таким образом, генетический материал фага попадает внутрь клетки, а капсид остается снаружи. Вирус работает как своеобразный генетический шприц.

- Этап 3. Размножение вируса, т.е. редупликация вирусного генома. Проникнув внутрь клетки, вирусная ДНК встраивается в ДНК клетки хозяина. Проникает в святая святых клетки, в центр управления жизнедеятельностью - в ядро.

- Этап 4. Синтез вирусных белков и самосборка капсида. Клетка, сама того не желая, начинает синтезировать вирусные белки вместо собственных. При этом используются структуры и энергия самой клетки. Из этих вирусных белков и образуются новые вирусные оболочки - капсиды. Этот процесс размножения не сравним с размножением других биологических видов. "Происходит смерть ради жизни" - при попадании в клетку вирус сначала разрушается. Но ему достаточно одной нуклеиновой кислоты, чтобы через 10 минут внутри клетки хозяина образовалось сотни новых вирусных частиц.

- Этап 5. Выход вирусов из клетки. А что происходит с самой клеткой? Она гибнет. А вирусные частицы уже готовы к очередной атаке, готовы разрушить сотни других клеток.

Некоторые вирусы успевают проделать несколько циклов размножения, постепенно истощая и разрушая клетки, Иногда вирус живет мирно и размножается вместе с клеткой. такое перемирие может длиться годами. но в любой момент может быть нарушено.

Таким образом, мы рассмотрели основные этапы жизнедеятельности вирусов. Какой вывод можно сделать? Заполним первую колонку таблицы "Сходство с живыми организмами".

Какими специфическими чертами обладают вирусы? Так к какой группе принадлежат вирусы? Правильно - это живая система, ведущая паразитический образ жизни.

Почему трудно бороться с вирусами, попавшими внутрь клетки?

Вирусы очень малы, они действуют на клеточном и молекулярном уровне. Человечество сегодня имеет мало возможностей борьбы с вирусами.

Основными путями передачи вирусной инфекции являются:

1) Пищевой путь, при котором вирус попадает в организм человека с загрязненными продуктами питания и водой (вирусный гепатит А, Е и др.)

2) Парентеральный (или через кровь), при котором вирус попадает непосредственно в кровь или внутреннюю среду человека. Главным образом это происходит при манипуляции зараженными хирургическими инструментами или шприцами, при незащищенном половом контакте, а также трансплацентарно от матери к ребенку. Таким путем передаются хрупкие вирусы, быстро разрушающиеся в окружающей среде (вирус гепатита В, ВИЧ, вирус бешенства и др.).

3) Дыхательный путь, для которого свойственен воздушно-капельный механизм передачи, при котором вирус попадает в организм человека вместе с вдыхаемым воздухом, который содержит частицы мокроты и слизи выброшенных больным человеком или животным. Это наиболее опасный путь передачи, так как с воздухом вирус может переноситься на значительные расстояния и вызывать целые эпидемии. Так передаются вирусы гриппа, парагриппа, свинки, ветряной оспы и др.

В результате адаптации к окружающей среде и применения лекарственных препаратов вирусы постоянно изменяют свою наследственную информацию. Постоянно приходится разрабатывать новые лекарственные препараты, но разработка их и внедрение - дело весьма сложное, дорогое и не быстрое. И если для борьбы с бактериальными инфекциями человечество располагает обширным арсеналом антибиотиков, то аналогичных лекарств для борьбы с вирусными болезнями практически нет. Можно сделать вывод, что основным методом борьбы с вирусами является профилактика.

Какие профилактические меры необходимо соблюдать человеку, чтобы избежать заражения?

Выскажите свое мнение о мерах профилактики вирусных заболеваний. Обменяемся мнениями. Общие правила:

строгий контроль за донорской кровью и ее препаратами;
использование одноразовых инструментов и тщательная стерилизация аппаратов и приборов многократного использования;
использование индивидуальных защитных приспособлений (перчаток, специальной одежды и др.);
вакцинация;
документальная регистрация всех случаев заражения;
личная и общественная гигиена;
соблюдение правил здорового образа жизни: рациональное питание, занятие физкультурой, закаливание, искоренение вредных привычек.
соблюдение морально - нравственных норм

Данный комплекс мер позволяет избежать проникновения вируса в человеческий организм и, как следствие,- возникновение болезни. Предлагаю продолжить фразу : "Я считаю, что :. - это самый эффективный способ в борьбе с вирусами, потому что. " (слайд 5).

3. Закрепление нового материала.

1. Заполнена таблица (слайд 6):

Характерные особенности вирусов
Сходство с живыми организмами	Отличие от живых организмов	Специфические черты
1) Способность к размножению.

4) Характерна приспособляемость к меняющимся условиям окружающей среды. 1) Во внешней среде имеют форму кристаллов, не проявляя никаких свойств живого.

2) Не потребляют пищи.

3) Не вырабатывают энергию. 4)Не растут.

5) Нет обмена веществ.

6) Имеют неклеточное строение. 1) Очень маленькие размеры.

2) Простота организации

(нуклеиновая кислота + белки).

3) Занимают пограничное

положение между неживой и живой материей.

4) Высокая скорость размножения.

5) Носитель наследственной информации или ДНК, или РНК.

2. Дайте определения понятиям: капсид, вирус, СПИД, вирусология, бактериофаг, ДНК (слайд 7).

3. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, объясните их.

В переводе с латинского "вирус" означает маленький.
Вирусы имеют клеточное строение.
По отношению к бактериям вирусы меньше по размеру.
Вирус представляет собой мельчайшую на Земле живую систему биомолекулярного уровня.
Капсид у всех вирусов состоит из одной оболочки.
Один и тот же вирус может жить в клетках разного вида.
ВИЧ имеет палочковидную форму.
Туберкулез - это вирусное заболевание.
Вирусы являются возбудителями заболеваний растений.
Вирусы были открыты в 19 веке.

Ошибочные утверждения: 1, 2, 5, 6, 7, 8(слайд 8).

Стихийным злом эволюции назвали ученые сверхмельчайшие формы жизни, не имеющие клеточного строения, значение их огромно, и многое еще неизвестно об этих загадочных существах нашей планеты.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БАКТЕРИЙ

ФОРМА КЛЕТОК РАЗМЕРЫ	Сферические (кокки), палочковидные (бациллы), изогнутые (вибрионы), спиральные (спириллы); могут образовывать колонии: нить из шариков (стрептококк), "виноградная гроздь" (стафилококк). Размеры в пределах 0,1-10 мкм (1 мкм=10 -6 м). Впервые описал бактерии зубного налета А. Левенгук в 1683 г.
ОСОБЕННОСТИ КЛЕТОЧНОГО СТРОЕНИЯ	Прокариотические (доядерные) одноклеточные или колониальные клетки имеют клеточную стенку из белка муреина и слизистую капсулу из полисахаридов; в цитоплазме расположен нуклеоид (ядерная зона) с кольцевой молекулой ДНК; небольшие молекулы ДНК (плазмиды) расположены вне нуклеоида; в цитоплазме также есть рибосомы, фотосинтетические мембраны (только у автотрофных фотосинтезирующих) и мезосома (органелла дыхания); оболочка клеток может иметь выросты - жгутики и пили - органеллы движения
ПИТАНИЕ И ДЫХАНИЕ	Автотрофы (синтезируют органические вещества из неорганических): а) фотосинтезирующие зеленые и пурпурные бактерии; б) хемосинтезирующие железобактерии и нитрифицирующие бактерии. Гетеротрофы (используют готовые органические вещества): а) сапрофиты питаются мертвыми органическими веществами (бактерии гниения и брожения); б) симбионты органические вещества полу чают в результате симбиоза с другими организмами (клубеньковые бактерии); в) паразиты питаются органическими веществами живых организмов (болезнетворные бактерии или микробы). Аэробы - используют для дыхания атмосферный кислород (бактерии гниения); анаэробы живут в отсутствии кислорода (бактерии ботулизма)
РАЗМНОЖЕНИЕ И СПОРООБРАЗОВАНИЕ	Размножаются только бесполым путем, прямым делением на двое (амитоз), происходящим при благоприятных условиях каждые 20 минут; бесполому размножению может предшествовать половой процесс (конъюгация, трансдукция или трансформация), приводящий к генетической рекомбинации дочерних клеток. При неблагоприятных условиях (отсутствии влаги, пищи, положительной температуры и др.) переходят к спорообразованию: из одной клетки образуется одна крупная эндоспора, покрытая толстой защитной оболочкой, способная выдерживать иссушение, кипячение, замораживание и др.
ПРЕДСТАВИТЕЛИ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ	Обеспечивают круговорот веществ в природе и участвуют в образовании перегноя - плодородного слоя почвы (бактерии гниения в почве); связывают атмосферный азот в виде доступных для растений нитратов и нитритов (клубеньковые бактерии). Используются в промышленности для получения кефира, йогурта, силоса (молочнокислые бактерии), антибиотиков (лучистый грибок), кормовых белков (водородные бактерии). Возбудители опасных заболеваний человека (чума, холера, дифтерия, ангина и др.) животных и растений (ожог коры яблонь)

Организмы, которые имеют клеточное строение, делятся на две группы: эукариоты и прокариоты.

Эукариоты (от греч. эу - хорошо и карион - ядро) - организмы, содержащие в клетках четко оформленное ядро. К эукариотам относятся одноклеточные и многоклеточные растения, грибы и животные, то есть все организмы, кроме бактерий. Клетки эукариот раз-ных царств различаются по ряду признаков. Но во многом их строение сходно. Каковы же особенности клеток эукариот?

В клетках животных нет клеточной оболочки, которая есть у растений и грибов, нет пластид, которые есть у растений и некоторых бактерий. Вакуоли в клетках животных очень малы и непостоянны. Центриоли у высших растений не обнаружены.

Клетки прокариот (от лат. про - вместо, впереди и кариот) не имеют оформленного ядра. Ядерное вещество у них расположено в цитоплазме и не отграничено от нее мембраной. Прокариоты - наиболее древние примитивные одноклеточные организмы. К ним относят бактерии и цианобактерии (рис. 1). Размножаются они простым делением. У прокариот в цитоплазме расположена одиночная кольцевая молекула ДНК, которая называется нуклеоидом или бактериальной хромосомой. Непосредственно в цитоплазме располагаются рибосомы. Клетки прокариот гаплоидны. Они не содержат митохондрий, комплекса Гольджи, ЭПС. Синтез АТФ осуществляется в них на плазматической мембране.

Особое место в живой природе занимают вирусы. Они не имеют клеточного строения и состоят из молекулы нуклеиновой кислоты - ДНК или РНК, окруженной молекулами белка как оболочкой.

Долгое время ученые вели спор о вирусах: живые это существа или неживое вещество? Дело в том, что вне клеток живых организмов вирусы не дышат, не питаются, не размножаются, а существуют в форме кристаллов. Но как только вирус проникает в клетку, он становится внутриклеточным паразитом: начинает активно размножаться и поражать другие клетки. Как это происходит? Рассмотрим жизненный цикл бактериофага - вируса, поражающего клетки бактерий. Бактериофаг прикрепляется к оболочке бактерии своими отростками и с помощью ферментов растворяет ее. В клетки бактерии попадает ДНК бактериофага. Белковая оболочка вируса при этом остается снаружи, а его ДНК встраивается в ДНК бактерии. Зараженная бактериальная клетка вместо собственных ДНК и белков начинает синтезировать новые вирусы. В одной клетке, таким образом, появляются десятки и сотни бактериофагов, которые проникают в клетки других бактерий и поражают их.

Вирусы вызывают ряд заболеваний у растений, грибов, животных и человека. Напри-мер, вирус табачной мозаики проникает в клетки листьев табака, разрушает хлорофилл, и лист становится пятнистым. Известны вирусные заболевания человека: оспа, грипп, корь, полиомиелит, бешенство и др.

Большинство видов бактерий представлено одноклеточными формами. Бактериальные клетки в длину от долей до 10 мкм. Среди бактерий по форме различают палочковидные — бациллы, шаровидные — кокки и спиральные — вибрионы. Бациллы имеют вид отдельных палочек или длинных цепочек, состоящих из связанных между собой палочек. Простейшие первичные формы дают ряд комбинаций.

Такие же случаи известны и в мире неживой природы: удлиненные формы, шарообразные и спиральные, типичны для нее. Бактериальная клетка заключена в плотную жесткую оболочку, которая состоит из структурных единиц диаметром 50—1140 нм, расположенных в виде правильных шестиугольников или прямоугольников. В ряде случаев сама клетка облегается снаружи слизистой капсулой, являющейся дополнительным защитным слоем. В протоплазме бактериальных клеток находятся рибосомы, гранулы гликогена, белков и жиров, но отсутствуют митохондрии и эндоплазматическая сеть. Здесь нет четко выраженного ядра, а ДНК располагается в так называемой ядерной зоне, причем палочковидные бациллы имеют даже по два и более ядра на одну клетку. Размножение бактерий происходит обычно бесполым путем деления клеток на две. Отдельные виды бактерий могут делиться очень быстро — за 20—30 мин.

При неблагоприятных условиях многие бактерии переходят в состояние покоя. Отдельные виды (в форме спор) переносят весьма жесткие условия засухи, жары или холода. При образовании спор клетка ссыхается, но как только условия становятся благоприятными для роста, спора поглощает воду, разрушает внутреннюю оболочку и превращается в бактериальную клетку. Например, бациллы сибирской язвы сохраняют жизнеспособность после 30-летнего пребывания в виде спор. Процессы обмена веществ у бактерий регулируются множеством ферментов. Лишь небольшое количество бактерий автотрофны, т. е. синтезируют необходимые для них органические соединения из простых минеральных веществ окружающей среды. Большинство бактерий относится к сапрофитам и добывает себе пищу из Мертвых тел растений и животных или из органических веществ, синтезируемых животными и растениями, либо паразитами внутри или на поверхности растительных и животных организмов. Различают аэробные бактерии, которые используют в процессе дыхания атмосферный кислород, и анаэробные, растущие в отсутствие свободного кислорода.

Вирусы были открыты в 1892 г. нашим соотечественником ботаником Д. И. Ивановским. Но в оптический микроскоп их нельзя было рассмотреть. Вирусы можно наблюдать только в электронный микроскоп. Это, вероятно, самые маленькие существа на нашей планете — их размеры находятся в диапазоне от нескольких до сотен нанометр ров. Наиболее простые вирусы имеют сердцевину — нуклеиновую кислоту, окруженную белковой оболочкой. Нуклеиновая кислота обусловливает специфичность вируса, а белковая оболочка служит для защиты нуклеиновой кислоты.

В 1955 г. У. Стэнли изолировал и кристаллизовал вирус табачной мозаики, а в 1956 г. ему удалось разделить вирус на основные компоненты — белок и нуклеиновую кислоту и затем воссоединить их с образованием активного вируса.

На фотографии показан фаг Т₄ — вирус, который может заразить бактерию. Как это происходит? Вирус закрепляется на оболочке бактерии и через оболочку протягивает свою тонкую ниточку ДНК. Ниточка ДНК, попав внутрь бактерии, удваивается, и вокруг нее, как около затравки кристалла, собирается из питательного раствора — протоплазмы бактерии — белковая оболочка. Готов новый вирус. До 300—400 фагов может появиться внутри бактерии за 30 мин. В процессе построения нового фага ученые нашли в ДНК группы генов, которые являются центрами, ответственными за синтез (кристаллизацию?) определенной группы белков: одни — за оболочку, другие — за хвостик. Так из частей — блоков, более или менее крупных, собирается вирус. А как строится кристалл из блоков — кластеров, знают кристаллографы.

В свою очередь, частицы-вирусы соединяются вместе и принимают вид кристаллов. Так, для вируса табачной мозаики палочковидные частицы вируса соединяются в кристаллы шестигранной формы.

Генетикам удалось сконструировать микроб с заранее заданными свойствами, который будет с жадностью пожирать разлитую на поверхности воды нефть и тем самым активно бороться с загрязнением.

Геология тоже связана с миром бактерий, причем самым тесным образом. В результате микробиологических исследований рыхлых аллювиально-делювиальных образований редкометалльных месторождений было установлено, что образование широких ареалов рассеяния металлов, мигрирующих в коре выветривания, главным образом в форме солевых растворов, также согласуется с широким распространением в этих отложениях тионовых бактерий, что свидетельствует об участии этих микроорганизмов в образовании растворимых форм металлов. Роль биогенного фактора в осадочном рудообразовании очень велика. Обитающие в земной коре (в частности, в подземных водах) микроорганизмы участвуют в окислительных и восстановительных процессах, связанных с преобразованиями рудного вещества.

Вопрос о происхождении вирусов сложен. Идет дискуссия о том, какими были древние формы вирусов, находящиеся на грани между живым и неживым, и насколько они соответствуют современным вирусам. Другая точка зрения состоит в том, что вирусы имеют как бы вторичное происхождение, развиваясь из патологически измененных частей клеток как животных, так и растений. К этому вопросу мы вернемся при рассмотрении изменений, происходящих с газово-жидкими включениями в кристаллах.

Вместе с тем в биологических книгах иногда мелькают догадки: не есть ли вирус некая переработанная форма клетки? В последнее время удалось проследить отдельные связи вируса с клеткой. В ряде случаев, изучая нормальные клетки птиц и млекопитающих, которые культивировались в лабораторных условиях, ученые наблюдали появление в них вирусных частиц. В лабораторных условиях вирусы были получены из нормальных клеток кур, фазанов, мышей, крыс, хомяков, морских свинок, кошек, свиней, павианов. А можно ли выделить вирус из каждой клетки? Отдельными экспериментами было показано, что можно. Отсюда следовал вывод о потенциальной возможности образования вируса из каждой клетки.

Из опытов следует, что гены, которые кодируют образование частей вируса, являются частью нормального клеточного генома. Что касается белка, из которого состоит чехол вируса, то скорее всего это просто оболочка — нормальный белок, из которого строятся обычные мембраны нормальных клеток. Сам вирус в таком случае является переносчиком генетической информации между клетками организма и между организмами разных видов.

Тут с точки зрения геологии, а именно минералогии, появляются соображения о причинах появления таких форм, как вирусы. Немного опережая разъяснения, скажем, что и в минералах можно увидеть правильные формы, связанные с минимумом энергии.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Читайте также: