Organske materije u živoj prirodi

Organske supstance su osnova sve žive prirode. Biljke i životinje, mikroorganizmi i virusi - sva živa bića sastoje se od ogromne količine različitih organskih tvari i relativno malog broja neorganskih. Upravo su jedinjenja ugljika, zbog svoje velike raznolikosti i sposobnosti podvrgavanja brojnim kemijskim transformacijama, bila osnova na kojoj je nastao život u svim svojim manifestacijama. Nosioci onih svojstava koja su uključena u koncept "života" su složene organske supstance, čiji molekuli sadrže lance od mnogo hiljada atoma - biopolimeri.

Prije svega ovo proteini - nosioci života, osnova žive ćelije. Složeni organski polimeri - proteini se sastoje uglavnom od ugljika, vodonika, kisika, dušika i sumpora. Njihove molekule nastaju kombinacijom vrlo velikog broja jednostavnih molekula - tzv. amino kiseline(vidi članak “Hemija života”).

Postoji mnogo različitih proteina. Postoje potporni ili strukturni proteini. Takvi proteini su dio kostiju, formiraju hrskavicu, kožu, kosu, rogove, kopita, perje i riblje krljušti. Mišići sadrže strukturne proteine ​​zajedno s proteinima koji obavljaju kontraktilne funkcije. Kontrakcija mišića (najvažnija uloga proteina ovog tipa) je pretvaranje dijela hemijske energije takvih proteina u mehanički rad. Veoma velika grupa proteina reguliše hemijske reakcije u organizmima. Ovo enzimi(biološki katalizatori). Trenutno ih je poznato više od hiljadu. Visokorazvijeni organizmi su također u stanju proizvoditi zaštitne proteine ​​- takozvana antitijela, koja su sposobna precipitirati ili vezati i na taj način neutralizirati strane tvari i tijela koja su u tijelo ušla izvana.

Uz proteine, najvažnije funkcije života obavljaju nukleinske kiseline. Metabolizam se uvijek odvija u živom organizmu. Sastav gotovo svih njegovih ćelija stalno se obnavlja. Proteini ćelije se takođe obnavljaju. Ali za svaki organ, za svako tkivo, morate napraviti svoj poseban protein, sa svojim jedinstvenim redoslijedom aminokiselina u lancu. Čuvari ovog reda su nukleinske kiseline. Nukleinske kiseline su neka vrsta šablona pomoću kojih organizmi grade svoje proteine. Često se figurativno kaže da sadrže šifru za sintezu proteina. Svaki protein ima svoj kod, svoj šablon. Nukleinske kiseline imaju još jednu funkciju. Oni su takođe šabloni za same nukleinske kiseline. Ovo je neka vrsta "memorije", uz pomoć koje svaka vrsta živih bića prenosi kodove za izgradnju svojih proteina s generacije na generaciju (vidi članak "Hemija života").

Potporne funkcije u živoj prirodi ne obavljaju samo proteini. U biljkama, na primjer, potporne, skeletne tvari su celuloza i lignin. To su također polimerne tvari, ali potpuno drugačijeg tipa. Dugi lanci atoma celuloze građeni su od molekula glukoze, koji pripadaju grupi šećera. Stoga je celuloza klasifikovana kao polisaharid. Struktura lignina još nije definitivno utvrđena. Ovo je takođe polimer, očigledno sa mrežnim molekulima. A kod insekata funkcije podrške obavlja hitin, također polisaharid.

Postoji velika grupa supstanci (masti, šećeri ili ugljeni hidrati) koje prenose i skladište hemijsku energiju. Oni (zajedno sa proteinima hrane) su rezervni građevinski materijal neophodan za formiranje novih ćelija (vidi članak „Hemija hrane“). Mnoge organske supstance (vitamini, hormoni) u živim organizmima igraju ulogu regulatora životne aktivnosti. Jedni reguliraju disanje ili probavu, drugi - rast i diobu stanica, treći - aktivnost nervnog sistema, itd. Živi organizmi sadrže brojne tvari za široku paletu svrha: tvari za bojenje, kojima svijet cvijeća duguje svoju ljepotu. , mirisne tvari - privlače ili odbijaju, štite od vanjskih neprijatelja i mnoge druge. Biljke i životinje, čak i svaka pojedinačna ćelija, male su, ali vrlo složene laboratorije u kojima nastaju, transformiraju se i razgrađuju tisuće organskih tvari. Brojne i različite hemijske reakcije odvijaju se u ovim laboratorijama u strogo definisanom redosledu. Najsloženije strukture se stvaraju, rastu i potom se raspadaju...

Svijet organskih tvari nas okružuje, mi sami se sastojimo od njih, a sva živa priroda među kojima živimo i koju stalno koristimo sastoji se od organskih tvari.

Molekularni nivo je početni, najdublji nivo organizacije živih bića.Svaki organizam se sastoji od molekula organskih supstanci koje se nalaze u ćeliji-to su biološki molekuli.Živi organizmi se sastoje od istih hemijskih elemenata kao i neživi. Trenutno je poznato više od 100 elemenata, većina ih se nalazi u živim organizmima.Najčešći u živoj prirodi: ugljikohidrati (C), kisik (O), vodik (H) i dušik (N).Osnova svih organskih spoj je ugljik, ulazi u vezu sa mnogim atomima i njihovim grupama - formira lance koji se razlikuju po hemijskom sastavu, dužini i obliku.

Monomeri - grupe atoma, relativno jednostavno strukturiranih, dio složenih hemijskih jedinjenja Polimer - lanac koji se sastoji od brojnih karika - monomera Biopolimeri - polimeri koji su dio živih organizama Molekula polimera sastoji se od hiljada međusobno povezanih monomera (identičnih ili različitih) Svojstva biopolimeri zavise od: strukture monomera broja monomera raznolikosti monomera Biopolimeri su univerzalni, jer izgrađene po istom planu u svim živim organizmima.

Predstavnici kraljevstva virusa su posebna grupa životnih oblika. Oni ne samo da imaju visoko specijalizovanu strukturu, već ih karakteriše i specifičan metabolizam. U ovom članku ćemo proučavati nećelijski oblik života - virus. Od čega se sastoji, kako se razmnožava i kakvu ulogu ima u prirodi, saznat ćete čitajući ga.

Otkriće nećelijskih oblika života

Godine 1892. ruski naučnik D. Ivanovski proučavao je uzročnika bolesti duvana - mozaik duvana. Utvrdio je da uzročnik bolesti nije bakterija, već poseban oblik, kasnije nazvan virus. Krajem 19. stoljeća mikroskopi visoke rezolucije još se nisu koristili u biologiji, pa naučnik nije mogao otkriti od kojih se molekula sastoji virus, kao ni vidjeti i opisati ga. Nakon stvaranja elektronskog mikroskopa početkom 20. stoljeća, svijet je ugledao prve predstavnike novog kraljevstva, za koje se pokazalo da su uzročnici brojnih opasnih i teško izlječivih bolesti ljudi, ali i drugih živi organizmi: životinje, biljke, bakterije.

Položaj nećelijskih oblika u taksonomiji žive prirode

Kao što je ranije spomenuto, ovi organizmi su spojeni u petu - viruse. Glavna morfološka karakteristika karakteristična za sve viruse je odsustvo stanične strukture. Do sada se u naučnom svijetu nastavljaju rasprave o pitanju da li su nećelijski oblici živi objekti u punom smislu ovog pojma. Uostalom, sve manifestacije metabolizma u njima su moguće tek nakon prodora u živu ćeliju. Do ovog trenutka virusi se ponašaju kao objekti nežive prirode: nemaju metaboličke reakcije, ne razmnožavaju se. Početkom 20. veka naučnici su se suočili sa čitavom grupom pitanja: šta je virus, od čega se sastoji njegova ljuska, šta se nalazi unutar virusne čestice? Odgovori su dobijeni kao rezultat dugogodišnjeg istraživanja i eksperimentisanja, koji su poslužili kao osnova za novu naučnu disciplinu. Nastala je na raskrsnici biologije i medicine i zove se virologija.

Strukturne karakteristike

Izraz "sve genijalno je jednostavno" direktno se odnosi na nećelijske oblike života. Virus se sastoji od molekula nukleinske kiseline - DNK ili RNK, obloženih proteinskom ljuskom. Nema vlastiti energetski aparat i aparat za sintezu proteina. Bez ćelije domaćina, virusi nemaju niti jedan znak žive supstance: nema disanja, nema rasta, nema razdražljivosti, nema reprodukcije. Da bi se sve ovo pojavilo potrebno je samo jedno: pronaći žrtvu - živu ćeliju, podrediti njen metabolizam nukleinskoj kiselini i na kraju je uništiti. Kao što je ranije spomenuto, ljuska virusa se sastoji od proteinskih molekula koje imaju uređenu strukturu (jednostavni virusi).

Ako ljuska uključuje i podjedinice lipoproteina, koje su zapravo dio citoplazmatske membrane ćelije domaćina, takvi virusi se nazivaju kompleksni virusi (uzročnici velikih boginja i hepatitisa B). Često površinski omotač virusa uključuje i glikoproteine. Oni obavljaju signalnu funkciju. Dakle, i ljuska i sam virus se sastoje od molekula organske komponente - proteina i nukleinskih kiselina (DNK ili RNA).

Kako virusi prodiru u žive ćelije

Rezultat napada patogena na ćeliju je kombinacija DNK ili RNK virusa s vlastitim proteinskim česticama. Dakle, novoformirani virus se sastoji od molekula nukleinske kiseline obloženih uređenim proteinskim česticama. Membrana ćelije domaćina je uništena, ćelija umire, a virusi koji iz nje izlaze napadaju zdrave ćelije tela.

Fenomen reverzne reduplikacije

Na početku proučavanja predstavnika ovog kraljevstva postojalo je mišljenje da se virusi sastoje od ćelija, ali eksperimenti D. Ivanovskog su dokazali da se patogeni ne mogu izolovati mikrobiološkim filterima: patogeni su prošli kroz njihove pore i završili u filtratu, koji zadržala virulentna svojstva.

Daljnjim istraživanjima utvrđeno je da se virus sastoji od molekula organske tvari i pokazuje znakove žive tvari tek nakon direktnog prodora u ćeliju. U njemu se počinje umnožavati. Većina sadrži RNK kao što je gore opisano, ali neki, kao što je virus AIDS-a, uzrokuju sintezu DNK u jezgri ćelije domaćina. Ovaj fenomen se naziva reverzna replikacija. Zatim se virusna mRNA sintetizira na molekuli DNK i na njoj počinje sklapanje virusnih proteinskih podjedinica koje formiraju njegovu ljusku.

Karakteristike bakteriofaga

Šta je bakteriofag - ćelija ili virus? Od čega se sastoji ovaj nećelijski oblik života? Odgovori na ova pitanja su sljedeći: djeluje isključivo na prokariotske organizme - bakterije. Njegova struktura je prilično jedinstvena. Virus se sastoji od molekula organske tvari i podijeljen je na tri dijela: glavu, stabljiku (slučaj) i repne niti. U prednjem dijelu - glavi - nalazi se molekul DNK. Zatim dolazi kućište koje ima šuplju šipku unutra. Za njega pričvršćeni repni filamenti osiguravaju vezu virusa sa receptorskim lokusima bakterijske plazma membrane. Princip rada bakteriofaga podsjeća na špric. Nakon kontrakcije proteina ovojnice, molekul DNK ulazi u šuplji štap i dalje se ubrizgava u citoplazmu ciljne ćelije. Sada će zaražena bakterija sintetizirati DNK virusa i njegove proteine, što će neminovno dovesti do njegove smrti.

Kako se tijelo štiti od virusnih infekcija

Priroda je stvorila posebne zaštitne uređaje koji odolijevaju virusnim bolestima biljaka, životinja i ljudi. Same patogene njihove ćelije percipiraju kao antigene. Kao odgovor na prisustvo virusa u tijelu, stvaraju se imunoglobulini - zaštitna antitijela. Organi imunološkog sistema - timus, limfni čvorovi - reagiraju na virusnu invaziju i doprinose proizvodnji zaštitnih proteina - interferona. Ove tvari inhibiraju razvoj virusnih čestica i inhibiraju njihovu reprodukciju. Oba tipa zaštitnih reakcija o kojima smo gore govorili odnose se na humoralni imunitet. Drugi oblik zaštite je ćelijska. Leukociti, makrofagi, neutrofili apsorbuju virusne čestice i razgrađuju ih.

Značenje virusa

Nije tajna da je uglavnom negativan. Ove ultra-male patogene čestice (od 15 do 450 nm), vidljive samo elektronskim mikroskopom, uzrokuju čitavu gomilu opasnih i neizlječivih bolesti svih organizama koji postoje na Zemlji bez izuzetka. Tako utiču na vitalne organe i sisteme, kao što su nervni (besnilo, encefalitis, dečija paraliza), imuni (AIDS), probavni (hepatitis), respiratorni (gripa, adenoinfekcije). Životinje pate od guštera i kuge, a biljke od raznih nekroza, mrlja i mozaika.

Raznolikost predstavnika kraljevstva nije u potpunosti proučena. Dokaz je da se još uvijek otkrivaju nove vrste virusa i dijagnosticiraju dosad nepoznate bolesti. Na primjer, sredinom 20. stoljeća, virus Zika je otkriven u Africi. Nalazi se u tijelu komaraca, koji kada ugrizu zaraze ljude i druge sisare. Simptomi bolesti ukazuju na to da patogen prvenstveno pogađa dijelove centralnog nervnog sistema i uzrokuje mikrocefaliju kod novorođenčadi. Osobe koje su nosioci ovog virusa trebaju zapamtiti da predstavljaju potencijalnu opasnost za svoje partnere, jer su u medicinskoj praksi zabilježeni slučajevi seksualnog prijenosa bolesti.

Pozitivna uloga virusa uključuje njihovu upotrebu u borbi protiv vrsta štetočina i u genetskom inženjeringu.

U ovom radu smo objasnili šta je virus, od čega se sastoji njegova čestica i kako se organizmi štite od patogenih agenasa. Utvrdili smo i kakvu ulogu u prirodi igraju nećelijski oblici života.

<Бактериофаг>

Otkriveni su i virusi koji inficiraju druge viruse (satelitski virusi).

Mnogi virusi su uzročnici bolesti kao što su SIDA, rubeole, zaušnjaci, vodene boginje i male boginje. Virusi su mikroskopske veličine, mnogi od njih mogu proći kroz bilo koji filter. A za razliku od bakterija, virusi se ne mogu uzgajati na hranjivim podlogama, jer izvan tijela ne pokazuju svojstva živih bića. Izvan živog organizma (domaćina), virusi su kristali supstanci koje nemaju svojstva živih sistema.

Priča

Postojanje virusa (kao novog tipa patogena) prvi je dokazao 1892. godine ruski naučnik D.I. Ivanovski. Nakon dugogodišnjeg istraživanja bolesti biljaka duhana, u radu iz 1892. D. I. Ivanovski dolazi do zaključka da je mozaik duhana uzrokovan „bakterijama koje prolaze kroz Chamberlant filter, a koje, međutim, ne mogu rasti na umjetnim supstratima. ” Pet godina kasnije, prilikom proučavanja bolesti goveda, odnosno slinavke i šapa, izolovan je sličan filterski mikroorganizam. A 1898. godine, kada je nizozemski botaničar M. Beijerinck reproducirao eksperimente D. Ivanovskog, nazvao je takve mikroorganizme "virusima koji se mogu filtrirati". U skraćenom obliku, ovo ime je počelo označavati ovu grupu mikroorganizama. 1901. godine otkrivena je prva ljudska virusna bolest - žuta groznica. Ovo otkriće su došli američki vojni hirurg W. Reed i njegove kolege. Godine 1911. Francis Rous je dokazao virusnu prirodu raka - Rousov sarkom (tek 1966., 55 godina kasnije, za ovo otkriće dobio je Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu). U narednim godinama, proučavanje virusa imalo je vitalnu ulogu u razvoju epidemiologije, imunologije, molekularne genetike i drugih grana biologije. Tako je Hershey-Chase eksperiment postao odlučujući dokaz o ulozi DNK u prijenosu nasljednih svojstava. Tokom godina, dodijeljeno je još najmanje šest Nobelovih nagrada za fiziologiju ili medicinu i tri Nobelove nagrade za hemiju za istraživanja koja su direktno povezana s proučavanjem virusa. Prvi sintetički virus (virus poliomijelitisa) stvoren je 2002. godine na Univerzitetu New York.

Struktura virusa

Jednostavno organizirani virusi sastoje se od nukleinske kiseline i nekoliko proteina koji oko nje formiraju ljusku - kapsid. Primjeri takvih virusa su virus mozaika duhana. Njegov kapsid sadrži jednu vrstu proteina male molekularne težine. Složeno organizirani virusi imaju dodatnu ljusku - protein ili lipoprotein; ponekad vanjske ljuske složenih virusa osim proteina sadrže i ugljikohidrate. Primjeri složeno organiziranih virusa su uzročnici gripe i herpesa. Njihova vanjska ljuska je fragment jezgrene ili citoplazmatske membrane stanice domaćina, iz koje virus izlazi u ekstracelularno okruženje. Zrele virusne čestice nazivaju se virioni. U stvari, oni su genom prekriven proteinskim omotačem na vrhu. Ova ljuska je kapsid. Izgrađen je od proteinskih molekula koji štite genetski materijal virusa od djelovanja nukleaza - enzima koji uništavaju nukleinske kiseline. Neki virusi imaju superkapsidnu ljusku na vrhu kapside, također napravljenu od proteina. Genetski materijal je predstavljen nukleinskom kiselinom. Neki virusi imaju DNK (tzv. DNK virusi), drugi imaju RNK (RNA virusi). RNK virusi se nazivaju i retrovirusi, jer je za sintezu virusnih proteina u ovom slučaju potrebna reverzna transkripcija, koju provodi enzim reverzna transkriptaza (revertaza) i predstavlja sintezu DNK na bazi RNK.

Uloga virusa u biosferi

Virusi su brojčano jedan od najčešćih oblika postojanja organske materije na planeti: vode svetskog okeana sadrže kolosalan broj bakteriofaga (oko 250 miliona čestica po mililitru vode), njihov ukupan broj u okeanu je oko 4 × 1030, a broj virusa (bakteriofaga) u donjim sedimentima oceana praktički ne ovisi o dubini i svuda je vrlo visok. Okean je dom stotinama hiljada vrsta (sojeva) virusa, od kojih velika većina nije opisana, a još manje proučavana. Virusi igraju važnu ulogu u regulaciji veličine populacije nekih vrsta živih organizama (na primjer, virus feralizacije smanjuje broj arktičkih lisica nekoliko puta svakih nekoliko godina).

Položaj virusa u sistemu organskog svijeta

Poreklo virusa

Struktura

Virusne čestice (virioni) su proteinska kapsula - kapsid koji sadrži virusni genom, predstavljen jednim ili više molekula DNK ili RNK. Kapsid je izgrađen od kapsomera - proteinskih kompleksa koji se sastoje, pak, od protomera. Nukleinska kiselina u kompleksu sa proteinima se naziva nukleokapsid. Neki virusi imaju i vanjsku lipidnu ovojnicu. Veličine različitih virusa kreću se od 20 (parvovirusi) do 500 (mimivirusi) ili više nanometara. Virioni često imaju pravilan geometrijski oblik (ikosaedar, cilindar). Ova kapsidna struktura obezbeđuje identitet veza između njenih konstitutivnih proteina, i stoga se može izgraditi od standardnih proteina jedne ili više vrsta, što omogućava virusu da uštedi prostor u genomu.

Mehanizam infekcije

Uobičajeno, proces virusne infekcije na skali jedne ćelije može se podijeliti u nekoliko faza koje se preklapaju:

1. Vezanje za ćelijsku membranu – takozvana adsorpcija. Tipično, da bi se virion adsorbirao na površini ćelije, on mora imati protein (često glikoprotein) u svojoj plazma membrani - receptor specifičan za dati virus. Prisustvo receptora često određuje raspon domaćina datog virusa, kao i njegovu specifičnost tkiva. 2. Penetracija u ćeliju. U sljedećoj fazi, virus treba da dostavi svoje genetske informacije unutar ćelije. Neki virusi nose i svoje proteine ​​neophodne za njegovu implementaciju (ovo se posebno odnosi na viruse koji sadrže negativnu RNK). Različiti virusi koriste različite strategije da prodru u ćeliju: na primjer, pikornavirusi ubrizgavaju svoju RNK kroz plazma membranu, a virione ortomiksovirusa stanica zarobi tokom endocitoze, ulaze u kiselo okruženje lizosoma, gdje dolazi do njihovog konačnog sazrijevanja (deproteinizacija virusa). čestica), nakon čega RNK u kompleksu sa virusnim proteinima savladava lizozomalnu membranu i ulazi u citoplazmu. Virusi se također razlikuju po lokalizaciji svoje replikacije; neki virusi (na primjer, isti pikornavirusi) se razmnožavaju u citoplazmi stanice, a neki (na primjer, ortomiksovirusi) u njenom jezgru. 3. Reprogramiranje ćelije. Kada je ćelija inficirana virusom, aktiviraju se posebni antivirusni odbrambeni mehanizmi. Inficirane ćelije počinju sintetizirati signalne molekule - interferone, koji prebacuju okolne zdrave stanice u antivirusno stanje i aktiviraju imunološki sistem. Oštećenje uzrokovano virusom koji se umnožava u ćeliji može se otkriti internim kontrolnim sistemima ćelije, a ćelija će morati da "počini samoubistvo" u procesu koji se naziva apoptoza ili programirana ćelijska smrt. Njegov opstanak direktno zavisi od sposobnosti virusa da savlada antivirusne odbrambene sisteme. Nije iznenađujuće da su mnogi virusi (na primjer, pikornavirusi, flavivirusi) tokom evolucije stekli sposobnost suzbijanja sinteze interferona, apoptotičkog programa i tako dalje. Osim što potiskuju antivirusnu odbranu, virusi nastoje stvoriti što povoljnije uslove u ćeliji za razvoj svog potomstva. 4. Upornost. Neki virusi mogu ući u latentno stanje, slabo ometajući procese koji se odvijaju u ćeliji, i aktiviraju se samo pod određenim uvjetima. Tako je, na primjer, konstruirana strategija reprodukcije nekih bakteriofaga - sve dok je inficirana stanica u povoljnom okruženju, fag je ne ubija, nasljeđuju ga ćelije kćeri i često se integriraju u ćelijski genom. Međutim, kada bakterija inficirana lizogenim fagom uđe u nepovoljno okruženje, patogen preuzima kontrolu nad ćelijskim procesima tako da stanica počinje proizvoditi materijale od kojih se grade novi fagi. Ćelija se pretvara u fabriku sposobnu da proizvede hiljade faga. Zrele čestice koje napuštaju ćeliju pucaju na ćelijsku membranu i na taj način ubijaju ćeliju. Neki karcinomi su povezani s postojanošću virusa (na primjer, papovavirusi). 5. Sazrevanje viriona i izlazak iz ćelije. Na kraju, novosintetizovana genomska RNK ili DNK se oblači odgovarajućim proteinima i napušta ćeliju. Treba reći da virus koji se aktivno razmnožava ne ubija uvijek ćeliju domaćina. U nekim slučajevima (na primjer, ortomiksovirusi), virusi kćeri pupaju iz plazma membrane bez izazivanja njenog pucanja. Tako stanica može nastaviti živjeti i proizvoditi virus.

Zapamtite!

Po čemu se virusi razlikuju od svih ostalih živih bića?

Zašto postojanje virusa nije u suprotnosti sa osnovnim principima ćelijske teorije?

Sastoje se od organskih supstanci poput ćelija (proteini, nukleinske kiseline)

Reproducirajte pomoću ćelija

Koje virusne bolesti poznajete?

Gripa, HIV, bjesnilo, rubeola, male boginje, herpes, hepatitis, boginje, papiloma, dječja paraliza.

Pregledajte pitanja i zadatke

1. Kako funkcionišu virusi?

Virusi imaju vrlo jednostavnu strukturu. Svaki virus se sastoji od nukleinske kiseline (ili DNK ili RNK) i proteina. Nukleinska kiselina je genetski materijal virusa. Okružena je zaštitnom proteinskom ljuskom - kapsidom. Kapsid takođe može sadržati sopstvene virusne enzime. Neki virusi, kao što su gripa i HIV, imaju dodatni omotač koji se formira od ćelijske membrane ćelije domaćina. Kapsid virusa, koji se sastoji od mnogih proteinskih molekula, ima visok stepen simetrije, obično ima spiralni ili poliedarski oblik. Ova strukturna karakteristika omogućava pojedinačnim virusnim proteinima da se kombinuju u kompletnu virusnu česticu kroz samosastavljanje.

2. Koji je princip interakcije između virusa i ćelije?

3. Opišite proces prodiranja virusa u ćeliju.

"Goli" virusi prodiru u ćeliju putem endocitoze - uranjanja dijela ćelijske membrane na mjesto njihove adsorpcije. Inače, ovaj proces je poznat kao viropexis [virus + grčki. peksis, prilog]. „Obučeni“ virusi ulaze u ćeliju fuzijom superkapsida sa ćelijskom membranom uz učešće specifičnih F-proteina (fuzionih proteina). Kisele pH vrijednosti potiču fuziju virusne ovojnice i stanične membrane. Kada "goli" virusi prodru u ćeliju, formiraju se vakuole (endosomi). Nakon prodora “obučenih” virusa u citoplazmu, dolazi do djelomične deproteinizacije viriona i modifikacije njihovog nukleoproteina (svlačenja). Modificirane čestice gube svoja infektivna svojstva; u nekim slučajevima se mijenja osjetljivost na RNKazu, neutralizirajuće djelovanje antitijela (AT) i druge karakteristike specifične za određene grupe virusa.

4. Kakav je efekat virusa na ćeliju?

Razmisli! Zapamtite!

1. Objasnite zašto virus može pokazati svojstva živog organizma samo napadom na živu ćeliju.

Virus je nećelijski oblik života, nema organele koje obavljaju određene funkcije u stanicama, nema metabolizma, virusi se ne hrane, ne razmnožavaju se sami i ne sintetiziraju nikakve tvari. Imaju samo naslijeđe u obliku jedne nukleinske kiseline - DNK ili RNK, kao i kapsida proteina. Dakle, samo u ćeliji domaćinu, kada virus integriše svoju DNK (ako je retro virus, tada se prvo javlja reverzna transkripcija i gradi se od RNK-DNK) u DNK ćelije, mogu se formirati novi virusi. Prilikom umnožavanja i dalje sinteze nukleinskih kiselina i proteina u ćeliji, sve informacije o virusu unesene njome se također reproduciraju, te se sklapaju nove virusne čestice.

2. Zašto virusne bolesti imaju prirodu epidemija? Opišite mjere za borbu protiv virusnih infekcija.

Brzo se šire vazdušnim kapljicama.

3. Izrazite svoje mišljenje o vremenu pojave virusa na Zemlji u istorijskoj prošlosti, vodeći računa da se virusi mogu razmnožavati samo u živim ćelijama.

4. Objasni zašto sredinom 20. vijeka. virusi su postali jedan od glavnih objekata eksperimentalnih genetskih istraživanja.

Virusi se brzo množe, lako se zaraze, izazivaju epidemije i pandemije i mogu poslužiti kao mutageni za ljude, životinje i biljke.

5. Koje poteškoće nastaju pri pokušaju stvaranja vakcine protiv HIV infekcije?

Pošto HIV uništava ljudski imuni sistem, a vakcina se pravi od oslabljenih ili ubijenih mikroorganizama, njihovih metaboličkih produkata, ili od njihovih antigena dobijenih genetskim inženjeringom ili hemijskim putem. Imuni sistem neće izdržati ovu akciju.

6. Objasnite zašto se prijenos genetskog materijala virusima iz jednog organizma u drugi naziva horizontalnim prijenosom. Kako se onda, po vašem mišljenju, zove prijenos gena sa roditelja na djecu?

Horizontalni prijenos gena (HGT) je proces u kojem organizam prenosi genetski materijal na drugi organizam koji nije njegov potomak. Vertikalni prijenos gena je prijenos genetskih informacija sa ćelije ili organizma na njegovo potomstvo koristeći konvencionalne genetske mehanizme.

7. Tokom godina dodijeljeno je najmanje sedam Nobelovih nagrada za fiziologiju ili medicinu i tri Nobelove nagrade za hemiju za istraživanja koja su direktno povezana sa proučavanjem virusa. Koristeći dodatnu literaturu i internet resurse, pripremite izvještaj ili prezentaciju o trenutnom napretku u istraživanju virusa.

Borba čovječanstva protiv epidemije AIDS-a se nastavlja. I iako je prerano donositi zaključke, još se mogu pratiti određeni, nesumnjivo optimistični trendovi. Tako su biolozi iz Amerike uspjeli uzgojiti imunološke stanice u kojima se virus ljudske imunodeficijencije ne može razmnožavati. To je postignuto najnovijom tehnologijom koja omogućava da se utiče na funkcionisanje nasljednog aparata ćelije. Profesor Univerziteta Kolorado Ramesh Akkina i njegove kolege dizajnirali su posebne molekule koji blokiraju rad jednog od ključnih gena virusa imunodeficijencije. Tada su naučnici napravili veštački gen koji je sposoban da sintetiše takve molekule, i uz pomoć virusa nosača, uneli ga u jezgra matičnih ćelija, koje potom stvaraju imune ćelije koje su već zaštićene od HIV infekcije. Međutim, samo klinička ispitivanja će pokazati koliko će ova tehnika biti efikasna u borbi protiv AIDS-a.

Prije samo 20 godina, bolest se smatrala neizlječivom. Devedesetih godina korišćeni su samo kratkotrajni preparati interferona-alfa. Efikasnost ovog tretmana bila je veoma niska. Tokom protekle decenije, „zlatni standard“ u liječenju hroničnog hepatitisa C bila je kombinovana antivirusna terapija sa pegiliranim interferonom-alfa i ribavirinom, čija efikasnost u eliminaciji virusa, odnosno liječenju hepatitisa C, uglavnom dostiže 60- 70%. Štoviše, među pacijentima zaraženim genotipovima 2 i 3 virusa, to je oko 90%. Istovremeno, stopa izlječenja kod pacijenata inficiranih virusom genotipa C, donedavno je bila samo 40-50%.

1. Osobine vitalnih funkcija (dimenzije)

2. Šema strukture virusa

3. Šema prodiranja i reprodukcije ćelija

4. Pjesme i zagonetke o virusima

4. Zagonetke i pjesme

izgledam tužno -

Ujutro me boli glava

Kijem, promukao sam.

Šta se desilo?

Ovo je... grip

Ovaj grip je podmukli virus

Sad me boli glava

Temperatura je porasla

I treba ti neki lijek

Da li Vaše dijete ima morbile?

To uopšte nije tuga

Doktor će pomoći, požurite

Naša beba će biti izlečena

Idem da se vakcinišem

Ponosno ću otići kod doktora

Daj mi špric i injekciju

Sve je spremno? Otišao sam

Vaša buduća profesija

1. Dokazati da je osnovno znanje o procesima koji se odvijaju na molekularnom i ćelijskom nivou organizacije živih bića neophodno ne samo za biologe, već i za specijaliste iz drugih oblasti prirodnih nauka.

Biofizičari i biohemičari neće moći bez takvog znanja. Fizički i hemijski procesi se odvijaju po istim zakonima.

2. Koje profesije u modernom društvu zahtijevaju poznavanje strukture i vitalnih funkcija prokariotskih organizama? Pripremite kratku (ne više od 7-10 rečenica) poruku o profesiji koja vas je najviše dojmila. Objasnite svoj izbor.

Sistemski biotehnolog. Specijalista za zamjenu zastarjelih rješenja u raznim industrijama novim proizvodima iz biotehnološke industrije. Na primjer, pomoći će transportnim kompanijama da pređu na biogorivo umjesto dizela, a građevinskim kompanijama da pređu na nove biomaterijale umjesto cementa i betona. Koristite biotehnologiju za pročišćavanje tekućih medija.

3. „Ovi stručnjaci su potrebni u veterinarskim i medicinskim istraživačkim institutima, akademskim institutima i preduzećima koja se bave biotehnologijom. Neće ostati bez posla u laboratorijama klinika i bolnica, na agronomskim uzgojnim stanicama, u veterinarskim laboratorijama i bolnicama. Ponekad su oni ti koji mogu postaviti najpouzdaniju i najtačniju dijagnozu. Njihovo istraživanje je neophodno za ranu dijagnozu raka.” Pogodite o kojim profesijama je riječ u ovim rečenicama. Dokaži svoje mišljenje.

Verovatno genetika. Radeći sa genetskim materijalom, oni mogu raditi u bilo kojoj oblasti koja se odnosi na žive organizme, bilo da je to selekcija ili bilo koja grana medicinskog znanja.