Вирусы
Вирусы открыты Д.И.Ивановским (1892 г., вирус табачной мозаики).
Вирусы – это внутриклеточные паразиты, они могут жить и размножаться только в живых клетках. Вирусы паразитируют на клетках организмов всех царств живой природы. Вирусы бактерий называются бактериофаги.
Если вирусы выделить в чистом виде, то они существуют в форме кристаллов (у них нет собственного обмена веществ, размножения и других свойств живого). Из-за этого многие ученые считают вирусы промежуточной стадией между живыми и неживыми объектами.
Вирусы – это неклеточная форма жизни. Вирусные частицы (вирионы) – это не клетки:
Синтез компонентов вируса:
Синдром приобретенного иммунного дефицита вызывается вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). ВИЧ паразитирует на белых клетках крови (лейкоцитах лимфоцитах), это приводит к разрушению иммунной системы.
Вирус СПИДа очень нестоек, на воздухе легко разрушается. Заразиться им можно только при половых контактах без презерватива и при переливании зараженной крови.
Ещё можно почитать
Задания части1
Выберите один, наиболее правильный вариант. Доклеточные формы жизни изучает наука
1) вирусология
2) микология
3) бактериология
4) гистология
Выберите один, наиболее правильный вариант. Клетки каких организмов поражаются бактериофагом?
1) лишайников
2) грибов
3) прокариот
4) простейших
Выберите один, наиболее правильный вариант. Вирус иммунодефицита поражает в первую очередь
1) эритроциты
2) тромбоциты
3) фагоциты
4) лимфоциты
Выберите один, наиболее правильный вариант. В какой среде вирус СПИДа, как правило, погибает
1) в лимфе
2) в грудном молоке
3) в слюне
4) на воздухе
Выберите один, наиболее правильный вариант. Вирусы обладают такими признаками живого, как
1) питание
2) рост
3) обмен веществ
4) наследственность
ВИРУСЫ
Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Вирусы:
1) не обладают собственным обменом веществ
2) являются внутриклеточными паразитами
3) способны размножаться только внутри животных клеток
4) не содержат нуклеиновых кислот
5) могут быть уничтожены применением антибиотиков
6) не способны к самостоятельному синтезу белка
ВИРУС РИС
1. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие признаки характерны для указанного природного объекта?
1) характерен хемотрофный тип питания
2) образован нуклеиновой кислотой и белками
3) ведет паразитический образ жизни
4) образует споры при неблагоприятных условиях среды
5) отсутствует собственный обмен веществ
6) образует симбиоз с бактериальной клеткой
2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие признаки характерны для биологического объекта, изображённого на рисунке?
1) генетический материал представлен молекулами РНК
2) клеточная стенка из муреина
3) наличие мелких рибосом
4) наличие клеточного центра
5) является возбудителем СПИДа
6) имеет наружную белково-липидную мембрану
ВИРУС КРОМЕ
Все приведенные ниже характеристики, кроме двух, используют для описания вирусов. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) белковый капсид
2) наличие собственных рибосом
3) способность кристаллизоваться
4) только паразитический образ жизни
5) способность к фагоцитозу
2. Установите соответствие между признаками биологического объекта и объектом, к которому относится данный признак: 1) бактериофаг, 2) кишечная палочка. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) состоит из нуклеиновой кислоты и капсида
Б) клеточная стенка из муреина
В) вне организма находится в виде кристаллов
Г) может находиться в симбиозе с человеком
Д) имеет рибосомы
Е) имеет хвостовой канал
3. Установите соответствие между признаком организма и группой, для которой он характерен: 1) прокариоты, 2) вирусы.
А) клеточное строение тела
Б) наличие собственного обмена веществ
В) встраивание собственной ДНК в ДНК клетки хозяина
Г) состоит из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки
Д) размножение делением надвое
Е) способность к обратной транскрипции
4. Установите соответствие между характеристиками и природными объектами: 1) вирусы, 2) бактерии. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) только паразитический образ жизни
Б) способность к синтезу белковых молекул
В) образование спор для перенесения неблагоприятных условий среды
Г) отсутствие собственного обмена веществ
Д) наличие клеточной стенки
Е) деление клетки надвое
ВИРУС-БАКТЕРИЯ РИС.
1. Установите соответствие между функциями и организмами, для которых они характерны. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) имеет оболочку из муреина
Б) является облигатным клеточным паразитом
В) способен к спорообразованию
Г) размножается бинарным делением
Д) состоит из ДНК или РНК и капсида
Е) способен кристаллизоваться
2. Установите соответствие между характеристиками и формами жизни, изображенными на рисунке. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) при неблагоприятном воздействии образует споры
Б) является облигатным внутриклеточным паразитом
В) имеет нуклеоид
Г) цитоплазматическая мембрана образует мезосомы
Д) генетический аппарат представлен молекулами ДНК или РНК
Е) имеет белково-липидную мембрану и капсид
3. Установите соответствие между характеристиками и формами жизни, представленными на рисунках. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) не имеет собственного метаболизма
Б) поддерживает собственный гомеостаз
В) может быть автотрофной и гетеротрофной
Г) содержит ДНК или РНК в качестве носителя наследственной информации
Д) размножается только внутри клеток хозяина
Е) может самостоятельно передвигаться
ВИРУС В ОТЛ. ОТ БАКТЕРИЙ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Вирусы, в отличие от бактерий
1) имеют неоформленное ядро
2) размножаются только в других клетках
3) не имеют мембранных органоидов
4) осуществляют хемосинтез
5) способны кристаллизоваться
6) образованы белковой оболочкой и нуклеиновой кислотой
СОБИРАЕМ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Вирусы, в отличие от бактерий
1) имеют неоформленное ядро
2) образованы белковой оболочкой и нуклеиновой кислотой
3) относятся к свободноживущим формам
4) размножаются только в других клетках
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
1. Установите правильную последовательность стадий размножения ДНК-содержащих вирусов. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) выход вируса в окружающую среду
2) синтез белка вируса в клетке
3) внедрение ДНК в клетку
4) синтез ДНК вируса в клетке
5) прикрепление вируса к клетке
2. Установите последовательность этапов жизненного цикла бактериофага. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) биосинтез ДНК и белков бактериофага бактериальной клеткой
2) разрыв оболочки бактерии, выход бактериофагов и заражение новых бактериальных клеток
3) проникновение ДНК бактериофага в клетку и встраивание его в кольцевую ДНК бактерии
4) прикрепление бактериофага к оболочке бактериальной клетки
5) сборка новых бактериофагов
3. Установите последовательность этапов проникновения и паразитирования в клетке вирусных частиц. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.
1) прикрепление вируса своими отростками к оболочке клетки
2) проникновение ДНК вируса в клетку
3) растворение оболочки клетки в месте прикрепления вируса
4) синтез вирусной ДНК и белков
5) выход вирусных частиц из клетки-хозяина
6) формирование новых вирионов
4. Установите последовательность процессов, происходящих при заражении человека вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) высвобождение РНК из капсида
2) трансляция вирусных белков
3) проникновение вируса в лейкоциты
4) встраивание ДНК в хромосому лейкоцита
5) обратная транскрипция
Известно, что вирусы мельче бактерий, относятся к неклеточной форме жизни и являются облигатными паразитами клеток живых организмов. Выберите из приведенного ниже текста три утверждения, по смыслу относящиеся к описанию выделенных выше признаков, и запишите цифры, под которыми они указаны. (1) Вирусы проходят через бактериальные фильтры и различимы только в электронный микроскоп. (2) Вирусы состоят только из молекулы ДНК или РНК, окруженной белковым или белково-липидным капсидом. (3) Форма вирусов разнообразна: округлая, палочковидная, нитевидная или в виде многогранника. (4) Большинство вирусов имеют симметричную структуру. (5) Вирусы размножаются внутри клетки другого организма, а вне её они инертны. (6) Вирусы способны переносить генетическую информацию между клетками внутри организма и между различными организмами.
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Обмен веществ как свойство живого характерен для
1) вирусов растений
2) простейших
3) почвенных бактерий
4) вирусов животных
5) бактериофагов
Установите соответствие между инфекционным заболеванием и его возбудителем: 1) бактерии, 2) вирусы, 3) простейшие. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) лямблиоз
Б) куриная холера
В) мозаичная болезнь табака
Г) коровья оспа
Д) малярия
Е) туберкулез
Вирусы
Вирусы способны размножаться только внутри живых клеток, до проникновения в них вирусы не имеют признаков жизни: пассивно перемещаются во внешней среде, ожидая встречи с клеткой-мишенью.
В 1892 году Ивановский Д.И. в ходе изучения мозаичной болезни табака обнаружил, что болезнь вызывается мельчайшими субстанциями, которые проходят через бактериальный фильтр, то есть были меньше бактерий. Вирусы впервые увидели в электронный микроскоп в 1939 году (спустя 19 лет со смерти Ивановского), однако считается, что именно Ивановский положил начало вирусологии как науке.
У вирусов отсутствует обмен веществ с внешней средой (метаболизм).
Не имеют клеточной мембраны, ограничивающих их от внешней среды, и, соответственно, клеточного строения.
У вирусов отсутствует половое размножение и деление. Попав в живую клетку, вирус встраивает свою нуклеиновую кислоту (РНК/ДНК) в наследственный материал клетки-мишени. В результате клетка начинает синтезировать вирусные белки (новые вирусы): так увеличивается численность вирусов.
Носителем наследственной информации у вирусов может быть ДНК, РНК. В связи с этим все вирусы подразделяются на ДНК- и РНК-содержащие.
Взаимодействие вируса с клеткой
Найдя клетку, на поверхности которой есть подходящий рецептор, вирус взаимодействует с ним и прикрепляется к мембране клетки. Путем эндоцитоза (образование вакуоли) вирус проникает внутрь клетки, выходит из вакуоли в цитоплазму. Наследственный материал (ДНК/РНК) вируса реализуется по схеме: ДНК ↔ РНК → белок.
Образовавшиеся белки объединяются в вирусные частицы, которые могут выходить из клетки разными путями. Вирионы вирусов гепатита C выходят из клетки путем почкования (экзоцитозом), при таком варианте клетка долгое время остается живой и служит для продукции новых вирионов.
Известен и другой механизм выхода вирионов из клетки: взрывной, при котором оболочка клетки разрывается, и тысячи вирионов отправляются инфицировать новые клетки. Такой способ характерен для аденовирусов, ротавирусов.
Бактериофаги («бактерия» + греч. phag(os) — пожирающий)
Ниже вы можете видеть типичное строение бактериофага. Бактериофаг напоминает шприц, который протыкает стенку бактерии и впрыскивает внутрь нее свою нуклеиновую кислоту.
Бактериофаги успешно применяются в медицине для лечения многих заболеваний. Это высокоэффективные, дорогостоящие препараты, которые помогают, например, нормализовать микрофлору кишечника при бактериальных инфекциях.
Вирусные инфекции
Вирусы вызывают множество заболеваний человека и животных. Некоторые из них неизлечимы даже на современном этапе развития медицины, например бешенство. К вирусным инфекциям относятся грипп, корь, свинка, СПИД (вызванный ВИЧ), полиомиелит, желтая лихорадка, онковирусы.
Такая группа, как онковирусы, потенцируют развитие опухолей в организме. К ВИЧ и онкогенным вирусам не существует специфических антител, что затрудняет процесс создания вакцины. В то же время против ряда вирусных инфекций: корь, ветряная оспа созданы вакцины, создающие стойкий пожизненный иммунитет.
Риск заражения ВИЧ присутствует при гемотрансфузии (переливании крови), половом акте. Инфекция также может быть передана от ВИЧ инфицированной матери к плоду.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Задания части 2 ЕГЭ по теме «Вирусы»
1. Какие признаки характерны для вирусов?
1) Вирусы – это паразиты, они могут жить и размножаться только в живых клетках.
2) Вирусы – это неклеточная форма жизни. Вирусные частицы (вирионы) – это не клетки: они на порядок меньше клеток и гораздо проще по строению.
3) Вирусы содержат либо ДНК, либо РНК, но не обе молекулы одновременно.
2. Как размножаются вирусы?
Для размножения вирусам необходима живая клетка. Проникнув в клетку, вирус «предлагает» ей свою нуклеиновую кислоту, и таким образом «заставляет» клетку синтезировать компоненты вирусных частиц. После того, как клетка синтезировала белки и нуклеиновые кислоты вируса, происходит самосборка вирусных частиц и их выход из клетки.
3. На основании чего вирусы относят к живым организмам?
Вирусы представляют собой простейшую форму жизни на Земле и занимают пограничное положение между неживой и живой материей. 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.
4. Какова роль вирусов в природе?
А) Вызывают инфекционные заболевания (грипп, герпес, СПИД и т.д.).
Б) Некоторые вирусы могут встраивать свою ДНК в хромосомы клетки-хозяина, вызывая мутации.
В) Вирусы могут переносить ДНК между разными видами.
5. Объясните, почему вирусы неспособны к собственному обмену веществ и размножаются только внутри клетки.
1) у вирусов отсутствуют необходимые ферменты и органоиды (рибосомы), обеспечивающие обмен веществ (синтез собственных белков);
2) отсутствие собственных ферментов делает невозможным процесс репликации, что не позволяет вирусам размножаться вне клетки
6. Найдите три ошибки в приведённом тексте «Вирусы». Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их. Дайте правильную формулировку. (1) Вирусы – внутриклеточные паразиты, они проявляют активность только в клетках хозяина. (2) Вирусы относят к прокариотам. (3) Все вирусные частицы состоят из молекулы ДНК и целлюлозной оболочки. (4) Вирусы обладают всеми признаками живого: наследственностью, обменом веществ, раздражимостью и другими. (5) Нуклеиновые кислоты вируса синтезируются из нуклеотидов хозяина. (6) Вирусы – возбудители многих опасных заболеваний: гриппа, гепатита и др. (7) Они могут переносить гены между клетками одного организма, между организмами как одного, так и разных видов или даже классов.
7. Назовите объект, изображенный на рисунке. Укажите названия и функции структур, изображенных на рисунке цифрами 1, 2, 3.
8. Что изображено на картинке? По каким признакам вы можете проклассифицировать данный объект? Как его применяют в медицине?
1) Бактериофаг (вирус бактерий).
2) Не имеет клеточного строения. Состоит только из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки (капсида). Может содержать ДНК или РНК, но не может содержать их обеих.
3) Бактериофаги можно использовать для лечения бактериальных заболеваний.
Формы жизни. Вирусы. Прокариоты
Формы жизни. Вирусы. Прокариоты
Цикл вирусов. Сначала вирус прикрепляется к клетке хозяина, затем его генетический материал проникает внутрь клетки хозяина. Если вирус содержит ДНК, то она встраивается в ДНК клетки хозяина. Далее происходит образование и-РНК вируса, синтез его белков и образование новых вирусных частиц, т. е. клетка хозяина начинает работать на вирус. РНК-содержащие вирусы ведут себя немного по-другому. Если РНК вируса состоит из двух цепей, то на одной из них синтезируется и-РНК, затем происходит синтез белков вируса и т.д. У ретровирусов, также относящихся к РНК-содержащим (например, вирус иммунодефицита человека – ВИЧ), с помощью фермента обратной транскриптазы на РНК синтезируется сначала одна цепь ДНК, а затем и вторая. После этого ДНК вируса встраивается в ДНК клетки хозяина. Весь цикл может занимать несколько минут.
Вирусы вызывают различные заболевания человека: грипп, СПИД, гепатит, полиомиелит, оспу, корь, бешенство (водобоязнь), герпес, геморрагическую лихорадку.
Прокариоты К прокариотам относятся бактерии и цианобактерии, которые объединяются в царство Дробянки. У них отсутствует оформленное ядро и мембранные органоиды, генетический материал представлен нуклеоидом (молекулой хромосомной ДНК, замкнутой в кольцо) и плазмидами (небольшими внехромосомными ДНК). Характерны мелкие рибосомы (70S), расположенные в цитоплазме, и мезосомы (впячивание мембраны внутрь клетки), выполняющие функции митохондрий.
Таблица «Клетки прокариот и эукариот: сравнительная характеристика»
У бактерий – из муреина, у цианобактерий — из целлюлозы
У животных нет, у грибов из хитина, у растений из целлюлозы
Ядро и генетический материал
Ядра нет; кольцевая ДНК в цитоплазме, хромосом нет. Гистонов нет
Ядро есть; двуцепочечная ДНК находится в ядре, соединена с белками-гистонами и образует хромосомы
Мелкие, находятся в цитоплазме, 70S
Крупные, большинство располо-жено на эндоплазматической сети, 80S
Строение и жизнедеятельность вирусов
Вопрос 1. Как устроены вирусы?
Вирусы — это неклеточная форма жизни. Они имеют очень простое строение. Каждый вирус состоит из нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК) и белка. Нуклеиновая кислота представляет собой генетический материал вируса; она окружена защитной оболочкой — капсидом. Капсид состоит из белковых молекул и обладает высокой степенью симметрии, имея, как правило, спиральную или многогранную форму. Кроме нуклеиновой кислоты внутри капсида могут находиться собственные ферменты вируса. Примером может служить вирус табачной мозаики
(рис. 3).
Рис.3. Вирус табачной мозаики
Его оболочка содержит всего один вид белка с небольшой молекулярной массой.
Сложно организованные вирусы имеют дополнительную оболочку, белковую или липопротеиновую. Иногда в наружных оболочках сложных вирусов помимо белков содержатся углеводы. Примером сложно организованных вирусов служат возбудители гриппа (рис. 4) и герпеса (рис. 5).
Рис.4. Вирус гриппа и вирус герпеса
Рис.5. Вирус герпеса
Их наружная оболочка является фрагментом ядерной или цитоплазмптической мембраны клетки-хозяина, из которой вирус выходит во внеклеточную среду. К сложноорганизованным вирусам относятся вирусы гриппа и ВИЧ, они также имеют дополнительную оболочку, образованную из клеточной мембраны хозяина.
Вопрос 2. Каков принцип взаимодействия вируса и клетки?
Вирус функционирует как внутриклеточный паразит. Он внедряется в клетку, блокирует в ней обмен веществ и использует ее ресурсы (ферменты, запасные вещества) для собственного размножения. Некоторые вирусы способны встраиваться в ДНК хозяина и переходить в скрытое состояние, в течение длительного времени никак не выдавая своего присутствия. В такой форме вирусы даже способны передаваться потомству хозяина.
Вопрос 3. Опишите процесс проникновения вируса в клетку.
Вирус связывается с поверхностью клетки-хозяина, а затем проникает внутрь целиком (эндоцитоз) или вводит в клетку свою нуклеиновую кислоту с помощью специальных механизмов. Например, бактериофаги «садятся» на клеточную мембрану бактерии-хозяина, а затем «выворачиваются наизнанку», высвобождая нуклеиновую кислоту внутрь бактерии. Некоторые вирусы содержат внутри капсида ферменты, растворяющие защитные оболочки клетки-хозяина.
Вопрос 4. В чем проявляется действие вирусов на клетку?
Инфекционный процесс начинается с проникновения в клетку вирусов и их размножения. Происходит редупликация вирусного генома и самосборка капсида. Для осуществления редупликации нуклеиновая кислота должна освободиться от оболочки. Помимо редупликации геном вируса участвует в синтезе иРНК, необходимой для образования на рибосомах клетки-хозяина белков капсида. После синтеза новой молекулы нуклеиновой кислоты она одевается белками. Накопление вирусных частиц приводит к выходу их из клетки. Для некоторых вирусов это происходит путем «взрыва», в результате чего целостность клетки нарушается и она погибает. Другие вирусы выделяются способом, напоминающим почкование. В этом случае клетки организма могут долго сохранять свою жизнеспособность.
Вопрос 5. Используя знания о путях распространения вирусных и бактериальных инфекций, предложите пути предотвращения инфекционных заболеваний.
Если заболевание широко распространено на данной территории, целесообразно провести вакцинацию населения. Необходим постоянный медицинский контроль, чтобы быстро обнаружить вспышку заболевания и предотвратить его распространение. Многие инфекции передаются воздушно-капельным путем (например, вирус гриппа). Во время вспышек таких заболеваний имеет смысл использовать ватномарлевые повязки или респираторы.
Есть возбудители заболеваний, которые передаются через предметы обихода, пищу и воду. К ним относятся вирус гепатита А, холерный вибрион, чумная палочка и многие другие. Чтобы избежать заражения, необходимо соблюдать правила личной гигиены: мыть руки перед едой, не пользоваться чужими личными вещами (полотенцем, зубной щеткой), мыть фрукты и овощи, избегать контакта с больными. Необходим постоянный санитарный контроль состояния источников воды и пищевых продуктов, а также дезинфекция помещений, стерилизация инструментов и перевязочного материала.
Существуют заболевания, передающиеся через кровь и другие жидкости тела, в частности ВИЧ и вирус гепатита С. В группы риска по таким заболеваниям попадают наркоманы (часто шприцы используются больше одного раза) и лица, практикующие беспорядочные незащищенные половые контакты. Пока не существует эффективных методов лечения таких заболеваний, поэтому лучшим способом защиты является соблюдение следующих мер предосторожности:
• следует избегать случайных половых связей, а при контактах изолировать себя при помощи презерватива;
• в медицине и косметологии необходимо использовать одноразовые шприцы и тщательно стерилизовать инструменты многоразового использования;
• донорскую кровь следует обязательно проверять на наличие вирусов.
