Каковы особенности жизнедеятельности вирусов как живых организмов кратко

Обновлено: 05.07.2024

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Неклеточные формы жизни: вирусы

Вирус (лат. virus — яд) — неклеточные структуры с упорядоченной организацией, содержащие генетический материал (ДНК или РНК), упакованный в белковую оболочку, или капсид. Вирусы являются внутриклеточными паразитами на генетическом уровне. Они способны проникать в клетки живых организмов и в них размножаться. Для построения своих новых частиц они используют химические вещества и энергию клетки-хозяина. Форма вируса (палочковидная, сферическая, нитевидная) зависит от характера взаимодействия нуклеиновой кислоты с белковой оболочкой.

Вирусы в природе распространены повсеместно. Они паразитируют на всех группах организмов. С вирусной инфекцией связаны многие заболевания человека, в том числе крайне опасные (вирусный гепатит, СПИД, полимиелит, грипп и другие).

Вирусы существуют в двух формах: покоящейся (внеклеточной) и репродуцирующейся (внутриклеточной).

Вирусы условно делятся на простые и сложные.

Простые. В составе таких вирусов только нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК) и белок.
Сложные. Нуклеотид этих вирусов состоит из белка и только РНК, также они могут содержать липопротеидную мембрану, углеводы и ферменты. К группе сложных вирусов относят так называемые ретровирусы . У них обнаружен такой фермент, как обратная транскриптаза.

Особенности вирусов

1. Тело вируса не имеет клеточного строения.

2. Вирусы могут существовать только как внутриклеточные паразиты и не могут размножаться вне клеток организма хозяина.

3. В вирусах содержится один тип нуклеиновых кислот — либо РНК, либо ДНК (все клеточные организмы содержат и ДНК, и РНК одновременно). Отсутствуют рибосомы.

Генетический аппарат вирусов представлен различными формами нуклеиновых кислот, такого разнообразия нет ни у одной из других форм жизни. У всех живых организмов, кроме вирусов, генетический аппарат состоит из двунитевой молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), а рибонуклеиновая кислота (РНК), выполняющая в клетках роль переносчика информации, всегда однонитевая.

У вирусов же существуют все возможные варианты устройства генетического аппарата: одно- и двунитевая РНК, одно- и двунитевая ДНК.

При этом и вирусная РНК, и вирусная ДНК могут быть либо линейными, либо замкнутыми в кольцо.

4. Отсутствует обмен веществ. Вирусом используется энергия, получаемая за счет обмена веществ в клетках хозяина. Имеют очень ограниченное число собственных ферментов, используют обмен веществ хозяина, его ферменты, энергию, полученную при обмене веществ в клетках хозяина.

Вирусы состоят из нуклеиновой кислоты, окруженной белками одного или нескольких типов; некоторые вирусы имеют также липидсодержащую внешнюю оболочку.

Белки вирусов выполняют тот же ряд важнейших функций, что и в клетке, в том числе структурную, транспортную, ферментативную, защитную.

Одной из основных особенностей строения вирусов является белковая оболочка (капсула), в которую заключен генетический материал вируса. При этом вирусы не имеют собственных белоксинтезирующих систем, а используют для этого системы клетки хозяина.

Вирусный белок выполняет защитную роль и весьма важную функцию — он отвечает за прикрепление вируса к поверхности клеток, после чего вирус проникает внутрь клетки и начинает размножаться в ней. Поэтому фрагмент белка, связывающийся с клеточной мембраной, остается неизменным.

Гемагглютинин — поверхностный белок вируса гриппа, обеспечивающий способность вируса присоединяться к клетке-хозяину.

Нейраминидаза — поверхностный белок вируса гриппа, отвечающий, во-первых, за способность вирусной частицы проникать в клетку, и, во-вторых, за способность вирусных частиц выходить из клетки после размножения.

Нуклеокапсид — генетический материал (РНК) вируса заключенный в белковую оболочку (капсулу).

Как результат присутствия в молекулах нескольких функциональных групп белки обладают высокой реактивной способностью и амфотерными свойствами.

Капсид (уклеокапсид)— это внешняя оболочка вируса, состоящая из белков.

Защита генетического материала (ДНК или РНК) вируса от механических и химических повреждений.
Определение потенциала к заражению клетки.
Прикрепление к клеточной мембране, разрыв мембраны и внедрение в клетку генетического материала вируса.

Капсиды большинства вирусов имеют спиральную или икосаэдрическую симметрию. В случае спиральной симметрии (например, у вируса табачной мозаики) составные части капсида формируют цилиндр из уложенных по спирали белковых глобул, внутри которого находится генетический материал вируса. В случае икосаэдрической симметрии (например, у многих бактериофагов) образуется квази-сферическая структура капсида.

Структурный анализ основных типов капсидов используется в классификации вирусов.

Дополнительная липопротеидная оболочка образована из плазматической мембраны клетки-хозяина и встречается только у сравнительно больших вирусов (грипп, герпес).

Схематичное строение вируса: 1 — сердцевина (однонитчатая РНК); 2 — белковая оболочка (капсид); 3 — дополнительная липопротеидная оболочка; 4 — капсомеры (структурные части капсида)

В отличие от других организмов вирусы не имеют рибосом и ферментов, катализирующих образование макроэргических фосфатов, метаболизм белков, углеводов и жиров.

Вирусы размножаются только внутри зараженных клеток и поэтому относятся к облигатным внутриклеточным паразитам.

Вирусные гены обычно кодируют белки, необходимые для репликации нуклеиновой кислоты и сборки вирусов.

Вироиды — субвирусные инфекционные агенты, возбудители некоторых заболеваний (в первую очередь у растений). Представляют собой высокоструктурированные кольцевые фрагменты РНК, реплицируемые клеточной РНК-полимеразой. Белков вироиды не кодируют. Вироиды были открыты и названы в 1971 году Теодором О. Динером.

Вирусоиды похожи на вироиды, но включены в структуру вируса — помощника и реплицируются только с его помощью.

Человек может заразиться прионами, содержащимися в пище, так как они не разрушаются ферментами пищеварительного тракта. Беспрепятственно проникая через стенку тонкого кишечника, они в конечном итоге попадают в центральную нервную систему. Так переносится новый вариант болезни Крейтцфельдта — Якоба, которой люди заражаются после употребления в пищу говядины, содержащей нервную ткань из голов скота, больных бычьей губчатой энцефалопатией (BSE, коровье бешенство).

Мозговое вещество, изъеденное прионом коровьего бешенства. Дырки и обширные пустые участки располагаются на месте бывших нервных клеток

Прионы могут проникать в тело и парентеральным (через внедрение патогенных микроорганизмов в организм человека или животного минуя пищевой тракт (через кровяное русло, кожу, конъюнктиву глаза, подкожно, внутримышечно, внутрибрюшинно) путем. Были описаны случаи заражения при внутримышечном введении препаратов, изготовленных из человеческих гипофизов (главным образом гормоны роста для лечения карликовости), а также заражение мозга инструментами при нейрохирургических операциях, поскольку прионы устойчивы к применяемым в настоящее время термическим и химическим методам стерилизации.

Ретровирусы — это вирусы с необычным способом репликации генетического материала. Для цикла репродукции этого большого семейства вирусов характерен обратный поток генетической информации: вместо обычной транскрипции (т. е. переписывания) дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) в рибонуклеиновую кислоту (РНК), как это происходит в клетке при реализации генетической информации, их геномная РНК переписывается в ДНК (обратная транскрипция).

Ретровирусы (лат. retro — обратно, назад и virus — яд) — РНК — содержащие вирусы, цикл размножения которой проходит через стадию двухцепочечной ДНК. В каждой вирусной частице имеются две копии вируса. В составе генома помимо генов, кодирующих структуру белков капсида, имеется ген, кодирующий фермент обратную транскриптазу, который осуществляет синтез ДНК на РНК. Обратная транскриптаза вместе с РНК упаковывается в вирусную частицу.

В цитоплазме клетки-хозяина фермент превращает одноцепочечную РНК в двухцепочечную ДНК, которая встраивается в геном хозяина. Провирусная ДНК транскрибируется как матрица для синтеза вирусных белков и в качестве генома при упаковке вирусных частиц.

Члены семейства ретровирусов вызывают ряд тяжелых заболеваний животных и человека. К наиболее изученным вирусам относятся вирусы лейкемии птиц, мышей, кошек и приматов, а также вирусы иммунодефицита кошек, обезьян и человека. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) вызвал пандемию ВИЧ-инфекции и СПИДа (синдрома приобретенного иммунодефицита) во всем мире.

Первый Lentivirinae ( lente — медленно) — ленивый ретровирус был открыт в 1904 году, когда французы А. Балле и А. Карре обнаружили фильтрующийся агент — вирус инфекционной анемии лошадей. Затем были открыты другие лентивирусные инфекции сельскохозяйственных животных. Типичными лентивирусами являются давно изученые вирус висны у овец, кошачий вирус иммунодефицита, вирус артрита у коз. Кроме сходства по своему строению эти вирусы вызывают однотипные патологии. Например, заражение овец вирусом висны приводит к длительному хроническому заболеванию, которое тянется порой до 2 и более лет. Но затем, также как и при инфицировании ВИЧ, неизбежно наступает летальный исход.

ВИЧ-1 и ВИЧ-2 — единственные патогенные для человека представители подсемейства Lentivirinae. Говоря о медленном течении лентивирусных инфекций, их обычно сравнивают с острыми вирусными инфекциями (например, с гриппом), но не с инфекциями, вызываемыми другими ретровирусами. В то же время клиническая картина острой лихорадочной фазы ВИЧ-инфекции напоминает проявления многих классических острых инфекций.

1. Дайте определения понятий.
Вирус – это частица нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), заключенная в белковую оболочку, неклеточный агент, способный к воспроизведению только после внедрения в живую клетку.
Бактериофаг – это вирус, поражающий бактериальную клетку.

2. Что вам известно об истории открытия вирусов?
На рубеже XIX и XX веков было выяснено, что существует ряд болезней растений, животных и человека, возбудители которых имеют неклеточную природу: они слишком малы и проходят через мельчайшие фильтры, задерживающие клетки. Так были открыты вирусы.

3. Опишите особенности строения вирусов.
Вирус – это мельчайшая симметричная структура, построенная из повторяющихся элементов. Вирус представляет собой частицу нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), заключенную в белковую оболочку – капсид.

4. Каковы особенности жизнедеятельности вирусов как живых организмов?
Вирус способен к воспроизведению только после внедрения в живую клетку, то есть проявляет свойства живого лишь в живых клетках, используя для своих нужд ее структуры и энергию.

5. Кратко охарактеризуйте механизм взаимодействия вируса с клеткой.
Вирус внедряется в клетку-хозяина. В ней он встраивает свою ДНК или РНК в генетический аппарат клетки. Через некоторое время клетка начинает продуцировать вирусные белки. Из клетки начинают выходить новые вирусные частицы, клетка при этом может погибнуть сразу или прожить долго, в зависимости от особенностей механизма репликации вируса.

6. Почему вирусы называют внутриклеточными паразитами?
Вирус – это внутриклеточный паразит, так как использует для своих нужд структуры и энергию живой клетки.

8. Как происходит размножение вирусов?
Вирус внедряется в клетку-хозяина. В ней вирусная ДНК или РНК взаимодействует с генетическим аппаратом клетки. Через некоторое время клетка начинает продуцировать специфические белки, закодированные в вирусной НК. Последняя тоже реплицируется, и в цитоплазме начинается сборка новых вирусных частиц. Из клетки начинают выходить новые вирусные частицы, клетка при этом может погибнуть сразу или прожить долго, в зависимости от особенностей механизма репликации вируса.

9. Какова роль вирусов в природе и в жизни человека?
Вирусы вызывают заболевания животных, растений и человека. Некоторые вирусы провоцируют онкологические заболевания. Бактериофаги используются человеком для борьбы с болезнетворными бактериями. Некоторые вирусы используются в генной инженерии, так как способны переносить гены от одних клеток к другим.

11. Что такое СПИД и каковы основные меры его профилактики?
СПИД – синдром приобретенного иммунодефицита. Вирус иммунодефицита (ВИЧ) поражает клетки-лимфоциты, и они теряют способность поддерживать иммунитет. Человек становится подверженным любому заболеванию, у него не заживают раны, и он может легко умереть. Рано или поздно человек, больной СПИДом, умирает от какого-либо осложнения (это может быть пневмония, рак, сепсис и др.). Чтобы не заразиться СПИДом, следует соблюдать следующие меры:
• Избегать случайных половых связей
• Использовать презерватив при случайных половых контактах
• Не использовать многоразовые шприцы, чужие ножницы, бритвы и другие острые режущие предметы
• Ни в коем случае не принимать наркотики.

Они занимают промежуточное положение между живой и неживой природой. Биологический мир просто напичкан вирусами.

У них нет цитоплазмы и других клеточных органоидов, собственного обмена веществ, а это один из основных признаков отличия живого от неживого!
Свои основные свойства живого (обмен веществ и размножение) они проявляют только внутри других клеток, вне клеток могут находиться в форме кристаллов.

Вирусы состоят из многочисленных молекул белка и генетического материала, который может быть представлен ДНК или РНК. Белковая оболочка узнает клетки мишени и защищает генетический аппарат.

О ткрыл вирусы в конце XIX века русский ученый Д. И. Ивановский (ох как часто это имя встречается в вопросах ГИЯ и ЕГЭ!) при исследовании мозаичной болезни листьев табака.

Особенности строения и жизнедеятельности вирусов

1. Вирусы — живые существа или неживые объекты? Особенность — неклеточное строение вирусов; состоят из молекулы ДНК или иРНК, окруженной молекулами белка подобно оболочке.

2. Проявление вирусами признаков жизнедеятельности только в клетках других организмов, отсутствие собственного обмена веществ, способности самостоятельно размножаться вне клеток других организмов, существование в форме кристалла.

3. Вирусы — внутриклеточные паразиты. Механизм их проникновения в клетку хозяина: прикрепление к оболочке клетки-хозяина, ее частичное растворение и проникновение нуклеиновой кислоты внутрь клетки, образование на ее основе новых вирусов, гибель клетки и выход из нее вирусов, заражение ими новых клеток.

4. Вирусы — возбудители многих тяжелых заболеваний: СПИДа, бешенства, полиомиелита, гриппа, оспы и др., инфекционность— характерный признак вирусов.

Бактериоф а ги

(от бактерии и греч. phagos — пожиратель; буквально — пожиратели бактерий), фаги, бактериальные вирусы, вызывающие разрушение бактерий и других микроорганизмов.

Вирусы являются одной из самых распространённых форм существования органической материи на планете по численности:

Вопрос 1. Какое строение имеют вирусы?
Вирион (или вирусная частица) состоит из одной или нескольких молекул ДНК или РНК, заключенных в белковую оболочку (капсид). Некоторые более сложные вирусы (вирус герпеса, гриппа и др.) могут содержать мембрану, построенную из липидов и белков, углеводы и ряд ферментов.

Вопрос 2. На основании чего вирусы относят к живым организмам?
Вирусы размножаются только после инфицирования живых клеток. Различные вирусы проникают в животные и растительные клетки, а также бактерии (вирусы бактерий называются бактериофагами). Вирусы являются внутриклеточными паразитами на генетическом уровне и используют для своего размножения белок, синтезирующий аппарат клетки хозяина. Вне клетки они не проявляют никаких свойств живого. Они не потребляют пищи и не вырабатывают энергии, не растут, у них нет обмена веществ. Многие из них во внешней среде имеют форму кристаллов. Вирусы настолько малы, что их можно увидеть только с помощью электронного микроскопа.
Так как вирусы обладают наследственностью и изменчивостью, а также способностью к размножению, их можно отнести к живым организмам. Кроме того, в состав вируса входят нуклеиновые кислоты и белки, свойственные именно живым организмам. От неживой материи вирусы отличаются двумя свойствами: способностью воспроизводить себе подобные формы (размножаться) и обладанием наследственностью и изменчивостью.

Вопрос 3. Какие особенности отличают вирусы от других живых организмов?
Вирусы имеют ряд особенностей, которые отличают их от других живых организмов. Во-первых, они не имеют клеточного строения, не растут, не обмениваются с окружающей средой веществом и энергией, не способны самостоятельно синтезировать белки. Многие из вирусов имеют форму кристаллов. Во-вторых, вирусы начинают проявлять свойства живого организма только после того, как попадут в клетки-хозяина. Проникнув в клетку, вирус изменяет в ней обмен веществ, направляя всю ее деятельность на производство вирусной нуклеиновой кислоты и вирусных белков. Внутри клетки происходит самосборка вирусных частиц из синтезированных молекул нуклеиновой кислоты и белков. До момента гибели в клетке успевает синтезироваться огромное число вирусных частиц. В конечном итоге клетка гибнет, оболочка ее лопается, и вирусы, выходят из клетки-хозяина. Таким образом, паразитизм вирусов проявляется на генетическом уровне. Поселяясь в клетках живых организмов, вирусы вызывают многие опасные заболевания: у человека — грипп, оспу, корь, полиомиелит, паротит, бешенство, СПИД и многие другие заболевания (например, коронавирус SARS-CoV-2) ; у растений — мозаичную болезнь табака, томатов, огурцов, скручивание листьев, карликовость и др.; у животных — ящур, чуму свиней и птиц, инфекционную анемию лошадей и др.

Читайте также: