3. Формы существования живой материи

Все живые организмы, обитающие на Земле, в зависимости от наличия клеточного строения разделяют на две группы. К первой относят вирусы и фаги, не имеющие клеточного строения; ко второй – все остальные организмы, для которых клетки являются основной структурной единицей.

1. Неклеточные формы

К неклеточным формам жизни относятся вирусы и бактериофаги.

Вирусы были открыты в 1892 г. русским ученым Д.И. Ивановским, который выделил их из растений табака, пораженных мозаичной болезнью. Вирусы – это внутриклеточные, потенциально патогенные агенты с инфекционной фазой развития (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Схема строения вирусов

Такое определение подчеркивает внеклеточную природу вирусов, их зависимость от метаболизма клетки хозяина. Вирусы способны вызывать заболевания растений, животных и человека. К числу вирусных заболеваний человека можно отнести грипп, оспу, краснуху, гепатит, корь, таежный энцефалит, СПИД и т. д. (рис. 4.2).

Вирусы могут быть простыми и сложными, их размеры могут достигать от 10–20 до 300–350 нм (1 нм = 10^–9м). Наблюдать вирусы можно только с помощью электронного микроскопа.

Простые вирусы включают в себя, расположенный в центре, носитель генетической информации (ДНК или РНК) и белковую оболочку, называемую капсидом. Последний состоит из отдельных субъединиц. Структурной субъединицей капсида является капсомер. Каждый вирус характеризуется своим упорядоченным расположением субъединиц. Капсид предохраняет нуклеиновую кислоту от повреждений и содержит рецепторы, обеспечивающие прикрепление вирусных частиц к клетке. Вирусы отличаются друг от друга формой капсида и строением оболочки. Белки капсида обусловливают ферментативные и антигенные свойства вирусов. Примерами простых вирусов могут служить вирусы мозаичной болезни табака, полиомиелита и др.

а

б

Рис. 4.2. Вид вирусов герпеса (а) и гриппа (б) под электронным микроскопом

Сложные вирусы имеют наружную оболочку, называемую суперкапсидом. Она построена из плазматической мембраны клетки-хозяина. К сложным вирусам относят вирусы гриппа, герпеса, СПИДа и др.

Вирусы классифицируют по типу нуклеиновых кислот: ДНК-содержащие вирусы (аденовирусы, вирусы герпеса, оспы) и РНК-содержащие (вирусы гриппа, кори, бешенства, клещевого энцефалита, краснухи и многие другие, вызывающие заболевания растений).

Вирусы могут существовать в двух основных формах: внеклеточной, или покоящейся, и внутриклеточной, или репродуцирующейся (размножающейся).

Вне клеток вирусные частицы (вирионы) не обнаруживают никаких признаков жизни: они не способны размножаться, у них отсутствует обмен веществ. Вирусы могут сохранять жизнеспособность продолжительное время, устойчивы к воздействию низких температур, переносят высушивание и высокие дозы радиации. Многие вирусы растений и вирус полиомиелита способны образовывать кристаллы, состоящие из миллионов элементарных вирусных частиц. В таком состоянии вирусы очень устойчивы к внешним воздействиям. Они погибают при воздействии дезинфицирующих веществ, облучении ультрафиолетовыми лучами.

Попав в организм, вирусы проникают в клетки и переходят из покоящейся стадии в стадию размножения. Это вирусы-облигатные паразиты, способные размножаться и развиваться только внутри клеток.

Размножение вирусов начинается с прикрепления вирионов к определенным клеткам организма-хозяина и проникновения внутрь них. Нуклеиновая кислота освобождается от капсида и включается в обмен веществ клетки, направляя всю ее деятельность на производство вирусных нуклеиновой кислоты и белков. Размножается ДНК путем репликации и параллельно служит матрицей для синтеза молекул иРНК, которые, поступая в рибосомы клетки-хозяина, обеспечивают синтез вирусных белков. У РНК-содержащих вирусов передача наследственной информации происходит от молекулы РНК.

По окончании синтеза белков и нуклеиновых кислот вируса в клетке хозяина происходит сборка вирусных частиц и выход их из клетки. После нескольких таких циклов клетка погибает. Например, у вируса гриппа за 30 ч проходит 5-6 циклов с выходом более 100 вирусных частиц в каждом. При заражении некоторыми вирусами клетки не разрушаются, а начинают усиленно делиться (к примеру, образование злокачественных опухолей). Частицы растительных вирусов в определенных условиях могут не выходить из клетки, а накапливаться в ней, образуя кристаллы.

Вирусам свойственна изменчивость при перемене условий существования. На этом свойстве основан метод приготовления профилактических вакцин против некоторых вирусных заболеваний, например, оспы, бешенства и др.

Бактериофаги — это группа вирусов, поражающих бактерии (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Схема строения бактериофага

Суспензия бактериофаги применяют для лечения и профилактики некоторых инфекционных заболеваний, например, брюшного тифа, дизентерии, острых кишечных инфекций и гнойно-воспалительных заболеваний. Незаменимы они и при устойчивости возбудителей к антибиотикам. Применяются также при лечении дисбактериозов кишечника в комплексе с препаратами, нормализующими микрофлору кишечника.