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.
В 1898 г. голландский исследователь Бейеринг ввёл в научный обиход слово «вирус» (с латыни означает «яд»).
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.
Статья: Неклеточные формы жизни: вирусы и фаги
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.
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.
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.
