Что относится к признакам живых организмов
Что относится к живой природе: признаки живых организмов и их классификация
Содержание:
Наша планета Земля уникальна тем, что среди миллиардов других планет нашей галактики (не говоря уже о Солнечной системе) на ней есть жизнь. Возникновение жизни и живой природы на Земле все еще величайшая научная загадка, ученые могут лишь строить гипотезы о том, как впервые появилась жизнь. Вместе с тем изучение этой самой жизни, то есть живой природы, то чем занимается наука биология, дает нам множество полезных знаний. Как впрочем, и изучение природы неживой, а вот чем отличается живая природа от неживой, что именно относится к живой природе и по каким признакам, об этом поговорим в нашей статье.
Что относится к живой природе
Для начала дадим определение того, что такое просто природа. Так вот природа – это окружающая среда, которая образовалась и функционирует без вмешательства человека, и в ней органично соседствуют, как неживые тела, так и живые существа.
В свою очередь к живой природе относится:
Признаки
Все представители живой природы имеют ряд общих признаков, который и отличает их от объектов природы неживой. Что же это за признаки? Давайте разберем:
Все живые организмы:
Аксиомой является то, что все живое дышит, а дыхание – основа жизни. У людей и животных для этого служат легкие, у рыб есть жабры, растения имеют специальные клетки, поглощающие углекислый газ, даже простейшие одноклеточные организмы, вроде амебы дышат при помощи цитоплазмы.
Живое не может существовать без питания, растениям необходимо вода и почвенные удобрения, животные и насекомые питаются либо травой, либо другими животными и насекомыми, ну а человек, пожалуй, обладает самым разнообразным в мире рационом питания.
Многие живые организмы имеют свои комфортные условия обитания, так теплолюбивая пальма не приживется в наших умеренных широтах, зимние холода для нее будут непереносимы. Но тут уже множество исключений, главным из которых будет сам человек, способный жить, как в тропических лесах, так и в арктической тундре. А некоторые виды бактерий могут жить и вовсе в самых неожиданных местах, например в жерле вулканов.
Отличие от неживой природы
Выдающийся украинский ученый В. И. Вернадский в свое время дал определение, что живое вещество это множество организмов, участвующих в разных биохимических процессах, независимо от их систематической принадлежности. На протяжении своего жизненного цикла они формируют сложные химические элементы, а после смерти возвращаются в лоно природы, тем самым питая ее.
Среди отличительных признаков живой и неживой природы, можно выделит для живой следующие:
В то время как неживое:
Что относится к неживой природе
Своими функциями неживые объекты диаметрально противоположны живым, у них нет способности к рождению, размножению, питанию, дыханию, росту, также они не стареют и не умирают.
Примеры объектов неживой природы:
Впрочем, некоторые тела неживой природы обладают определенными функциями живых организмов. Например, те же звезды, будучи объектами неживой природы, тем не менее, рождаются, растут, стареют и наконец умирают, то есть также имеют свой жизненный цикл.
Среди свойств объектов неживой природы можно отметить следующие:
Классификация живой природы
Биология делит все живые организмы на царства, типы, классы и виды. Научная отрасль биологии, которая занимается этой классификацией, называется систематикой.
Так схематически выглядит классификация всех живых организмов.
То есть на глобальном уровне есть клеточные организмы, состоящие из клеток (одной или многих) и вирусы, которые клеток не имеют.
Далее клеточные организмы в свою очередь делятся на прокариоты и эукариоты, чем же они отличаются? Прокариоты – это клетки, не имеющие ядра, такие клетки имеют бактерии, все остальные организмы за исключением бактерий состоят из клеток с ядром – эукариотов.
И на последнем уровне нашей систематики животного мира располагаются царства: вирусов, бактерий, грибов, растений, животных. Человек, который является венцом эволюции, тем не менее, согласно биологической систематике относится к царству животных.
Остановимся подробнее на некоторых царствах живой природы.
Микроорганизмы
Ученые считают, что первыми живыми существами на нашей планете были именно микроорганизмы. Все эти бактерии, микробы, простейшие одноклеточные инфузории и амебы существовали задолго до появления первых животных, рыб, птиц, насекомых, существуют они и по наш день. Фактически это самая долгоживущая форма жизни.
Также микроорганизмы являются самой распространенной формой жизни на нашей планете, их можно встретить в любой экосистеме, даже в холодных льдах Антарктиды живут свои микробы и бактерии. Живя в самых разных условиях, они обладают просто фантастической выживаемостью, так некоторых формы микроорганизмов способны жить даже в космическом вакууме.
Из-за малых размеров они невидимы для нас, чтобы их разглядеть, необходим микроскоп. Излишне говорить, что микроорганизмы могут быть как полезными, так и вредными. Вредные вирусы являются возбудителями многих болезней у человека и животных, в то время как полезные микробы наоборот способствуют исцелению, благодаря тому, что на своем микро-уровне они борются со своими вредными собратьями.
Растительный мир
Растение играют просто таки огромную роль в жизни всего сущего, ведь именно они выделяют кислород в процессе фотосинтеза. Растения – важная часть биосферы Земли, помимо этого они приносят большую пользу человеку и животным, являясь источником пищи, из растений делаются многие лекарства. И разумеется растения для людей творческий – источник вдохновения.
Животный мир
На нашей планете великое разнообразие различных животных. Причем в широком смысле к животному царству относятся птицы, рыбы, насекомые, рептилии, и разумеется млекопитающие, к которыми в свою очередь относимся, мы, люди.
В зоологии, подразделе биологии, изучающей животных, есть обширная система классификации «братьев наших меньших». Так их могут разделять по:
Животный мир планеты.
Жизненный цикл
В отличие от объектов неживой природы все живые существа имеют определенные биоритмы, определяющие их развитие.
Жизненный цикл протекает приблизительно одинаково:
Так схематически выглядит круговорот веществ в природе.
Связь живой и неживой природы
Объекты неживой природы все-таки появились раньше, поэтому они имеют первичное значение для возникновения жизни. Ведь не будь Солнца, воздуха, воды, твердой поверхности, без всего этого возникновение жизни на нашей планете было бы попросту невозможным. А значит, все виды природы, как живой, так и неживой тесно взаимосвязаны.
В принципе мы уже пересчитали 4 основных элемента, без которых была бы невозможной жизнь, это:
В свою очередь, живые существа оказывают существенное влияние на неживую природу. К примеру, жители водоемов, рек и морей способствуют поддержанию химического склада воды. После смерти гниющие растения и животные питают почву необходимыми элементами. Как видите, в природе все взаимосвязано и каждый ее элемент является важной и незаменимой частью этой сложной системы. Важно, чтобы это понимали люди, в последнее время нарушающие природный баланс, загрязняя воздух и водоемы, вырубая леса, а потом удивляясь закономерным наводнениям. Если человек будет жить в гармонии с природой, она отблагодарит его чистым воздухом, натуральными продуктами и крепким здоровьем.
Итоговый тест по окружающему миру за 3 класс
Итоговый тест по окружающему миру за 3 класс с ответами. Тест состоит из 2 вариантов. Каждый вариант состоит из 3 частей (Часть А, Часть В и часть С). В части А — 10 заданий, в части В — 3 задания, в части С — 2 задания.
1 вариант
А1. Что не относится к признакам живых организмов?
1) дыхание
2) рост
3) течение
4) питание
А2. Что относится к характеристике семьи?
1) совместное хозяйство
2) свой язык
3) границы
4) государственные символы
А3. Что относится к телам?
1) кислород
2) Луна
3) вода
4) соль
А4. Какое свойство воздуха указано неверно?
1) прозрачен
2) серого цвета
3) не имеет запаха
4) бесцветен
А5. Какое растение относится ко мхам?
1) черёмуха
2) ромашка
3) кактус
4) ягель
А6. Какое животное относится к группе насекомых?
1) паук
2) дождевой червь
3) таракан
4) слизень
А7. Какие организмы относятся к производителям?
1) хищники
2) растения
3) бактерии
4) грибы
А8. К какой системе органов относится мозг?
1) к опорно-двигательной
2) к кровеносной
3) к дыхательной
4) к нервной
А9. Из чего делают бензин?
1) из торфа
2) из нефти
3) из железной руды
4) из природного газа
А10. Какое растение относится к зерновым культурам?
1) капуста
2) тимофеевка
3) рожь
4) лён
В1. Как ты различишь соль, сахар, соду?
1) по цвету
2) по размеру
3) по запаху
4) по вкусу
В2. Что находится в основании экологической пирамиды?
1) растения
2) насекомые
3) хищники
4) растительноядные животные
В3. Как выглядят предписывающие знаки?
1) синие круги с белыми рисунками
2) синие прямоугольники с рисунками
3) белые круги с красной каймой
4) белые треугольники с красной каймой
С1. Чем полезны бактерии?
1) они помогают переваривать пищу
2) их добавляют в тесто
3) очищают воздух
4) делают из молока йогурт
С2. Какие правила питания надо выполнять?
1) есть разнообразную пищу
2) есть в одно и то же время
3) утром не завтракать
4) есть поменьше булочек и сладостей
2 вариант
А1. Что отличает человека от всех других живых существ?
1) движение
2) размножение
3) разум
4) дыхание
А2. Что относится к характеристике страны?
1) государственные символы
2) государственный танец
3) цвет кожи
4) родной язык
А3. Какое травянистое растение является культурным?
1) лук
2) осот
3) крапива
4) лебеда
А4. Что относится к веществам?
1) Солнце
2) крахмал
3) шар
4) шуруп
А5. Какое растение относится к водорослям?
1) папоротник
2) кувшинка
3) водяной орех
4) морская капуста
А6. Какое животное относится к группе пресмыкающихся?
1) черепаха
2) каракатица
3) жаба
4) кальмар
А7. Какой орган относится к кровеносной системе?
1) почки
2) лёгкие
3) сердце
4) мозг
А8. Какое полезное ископаемое используют как топливо?
1) глина
2) известняк
3) торф
4) гранит
А9. Какое растение выращивают на корм домашним животным?
1) люцерну
2) пшеницу
3) хлопчатник
4) гречиху
А10. Как называются платежи, которые граждане и организации обязаны вносить государству?
1) налоги
2) штрафы
3) пени
4) премии
В1. Что помогает человеку накапливать свои знания о мире?
1) восприятие
2) воображение
3) память
4) внутренний мир
В2. Какое вещество газообразное?
1) алюминий
2) песок
3) кислород
4) вода
В3. Какое звено в цепи питания является первым?
1) растительноядные животные
2) хищные животные
3) насекомоядные животные
4) растения
С1. В каких строчках указаны системы органов?
1) сердце, вены, артерии
2) желудок, лёгкие, мозг
3) пищевод, желудок, кишечник
4) руки, ноги, голова
С2. Какие страны находятся на территории Европы?
1) Финляндия
2) Италия
3) Египет
4) Индия
Ответы на итоговый тест по окружающему миру за 3 класс
1 вариант
А1-3
А2-1
А3-2
А4-2
А5-4
А6-3
А7-2
А8-4
А9-2
А10-3
В1-4
В2-1
В3-1
С1-124
С2-124
2 вариант
А1-3
А2-1
А3-1
А4-2
А5-4
А6-1
А7-3
А8-3
А9-1
А10-1
В1-3
В2-3
В3-4
С1-13
С2-12
Основные признаки живого и их характеристика
Общая характеристика жизни
По современным представлениям, жизнь – это особая форма существования (движения) материи в виде сложных биологических систем нуклеиновых кислот, белков и фосфорорганических соединений, обладающих свойствами саморегуляции, воспроизведения и развития вследствие преобразования веществ и энергии из внешней среды.
Одной из главных особенностей живых систем является способность синтезировать белки на основе программы, закодированной в нуклеиновых кислотах, и синтезировать нуклииновые кислоты с помощью белков. Помимо этого живые организмы имеют и целий ряд других характерных признаков и свойств, отличающих их от неживой природи:
1. Единый принцип структурной организации. Все живые организмы имеют клеточное строение. Клетка представляет собой структурно-функциональную единицу и является основой роста и развития организма.
2. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в обьекты неживой природы, но соотнощение элементов разные. В живых организмах 98% состава приходится на углерод, кислород, азот и водород.
4. Рост и развитие — это тесно связанные процессы. Рост – это увеличение массы, линейных размеров индивидуума (особи) и отдельных органов. Он всегда сопровождаеться развитием – качественными изменениями организма. Закономерные изменение организма от момента зарождения и до смерти носят названия индивидуального развития, или онтогенеза.
5. Раздражимость. Способность живых клеток, тканей или целого организма реагировать на внешние или внутренние воздействия; лежит в основе приспособления к изменяющимся условиям среды.
Любое изменение окружающей среды является раздражителем, а реакция организма – проявлением раздражимости.
Формы раздражимости различны у растений и животных.
Реакция многоклеточных организмов на раздражение, которое осуществляется при помощи нервной системы, называется рефлексом.
6. Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение в неизмененённом виде. В основе наследственности лежит относительное постоянство стоения молекул ДНК.
7. Изменчивость – это способность организмов приобетать новые признаки, отличающие их от родительских форм. Она представляет материал для естественного отбора, т. е. отбора наиболее приспособленных особей к конкретным условиям существования, что в конечном итоге приводит к появлению новых форм жизнм, прогрессивному развитию живого на Земле.
8. Дисктретность (от лат.“discretus” — прерывистый, раздельный) – это означает, что любая биологическая система ( клетка, организм, популяция, биоценоз) состоит из отдельных взаимодействующих частей, образующих структурно-фунциональное единство. Например, любой вид организмов включает отдельные особи. Тело высокоорганизованной особи состоит из органов, в свою очередь органы состоят из клеток.
9. Саморегуляция (авторегуляция). Это способность живых организмов поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов (гомеостаз) в непрерывно меняющихся условиях среды. Данная способность осуществляется с помощью регуляторных систем, в основе деятельности которых лежит принцип обратной связи. Сигналом для включения или выключения той или иной регулирующей системы может быть концетрация какого-либо вещества или состояние какого-либо биохимического или физиологического процесса.
Например, понижение концетрации АТФ в клетке служит сигналом запускающим её синтез. После того как содержание АТФ в клетке нормализуется, интенсивность её синтеза уменьшается.
10. Адаптация (от лат. “adaptatio”- приспособление) — приспособление организма к условиям окружающей среды. Возникают в процессе естественного отбора и выражаются в особенностях строения, функций и поведения особей данного вида, способствующих их успеху в борьбе за существование.
Основные свойства и стратегия жизни:
Основные признаки живого
Вопрос о происхождении и сущности жизни, специфике живого вещества является ключевым для многих естественно-научных дисциплин, для формирования научной картины мира. Вся многовековая история биологической науки проходила под знаком борьбы представителей двух противоположных точек зрения на феномен жизни – механицизма и витализма. Механицизм сформировался в Новое время под влиянием успехов механики и последующим формированием механистически-материалистического мировоззрения в целом.
Сторонники механицизма и его более поздней разновидности – редукционизма не признавали качественную специфику живых организмов, считая, что жизненные процессы можно представить как результат действия физических и химических процессов.
Этой точки зрения придерживался ряд видных ученых и в ХХ веке. Так, крупнейший английский философ и математик Б.Рассел в работе «Человеческое познание» (1951 г.) писал:
«Нет основания предполагать, что живая материя управляется другими законами, чем неживая материя, и имеются серьезные основания думать, что все в поведении живой материи может теоретически быть объяснено в терминах физики и химии».
Аналогичные взгляды развивал в своей работе «Возникновение жизни» английский физик Дж. Д.Бернал:
«Жизнь есть частичная, непрерывная, прогрессирующая, многообразная и взаимодействующая со средой самореализация потенциальных возможностей электронных состояний атомов».
Н.Бор в 30-е годы ХХ века предсказывал, что исследование жизни на атомном уровне приведет к парадоксу, аналогичному тому, который возник при исследованиях спектров атомов и который был разрешен только с помощью новой квантовой механики.
«Существование жизни следует принимать как некий элементарный факт, который нельзя объяснить и который следует рассматривать как начальную точку биологии, точно так же как квант действия, который выглядит иррациональным с точки зрения классической механики, но оказывается фундаментальной основой атомной физики, если его рассматривать с точки зрения физики элементарных частиц. Невозможность объяснения жизненных явлений на основе законов физики или химии аналогична недостаточности механического подхода для понимания стабильности атомов».
Н.Бор рассматривал проблему связи биологии и физики на основе принципа дополнительности, считая, что собственно биологические законы дополнительны законам, которым подчиняются тела неорганического мира.
Нельзя одновременно определять физико-химические свойства организма и явления жизни – анализ свойств одного исключает подробный анализ другого.
В 1945 г. Э.Шредингер написал книгу «Что такое жизнь? С точки зрения физика», где рассмотрел три основные проблемы биофизики:
1. Термодинамические основы жизни. Организм – открытая высокоорганизованная упорядоченная система, находящаяся в неравновесном состоянии благодаря потоку энтропии во внешнюю среду, способная поддерживать упорядоченность за счет саморегуляции и самовоспроизведения.
Молекулярные основы жизни. Ген должен быть молекулой с апериодической структурой. Поставлен вопрос о структуре вещества наследственности и о причинах его устойчивого воспроизводства в ряду поколений.
Квантово-механические закономерности. Соответствие биологических процессов законам квантовой механики, что отчетливо проявляется в радиобиологических явлениях.
Сторонники витализма объясняют специфику живого существованием особых биологических закономерностей, наличием в биологических системах особой нематериальной и непознаваемой «жизненной силы», «души», которая не подчиняется физическим и химическим законам, придает живым организмам их целостность и целесообразность, особого рода упорядоченность и способность стремиться к определенным целям.
Зарождение витализма происходило во времена античности в трудах Платона, Аристотеля, Плотина. Виталисты пытаются доказать нематериальный характер жизни и невозможность понять ее сущность. Однако под влиянием успехов физики и химии, биофизики и биохимии в объяснении многих биологических процессов к середине ХХ века витализм был вытеснен из сферы биологического познания.
В настоящее время большинство ученых убеждено, что жизнь представляет собой особую форму существования материального мира.
Современная биология в вопросе о сущности жизни часто идет по пути перечисления основных свойств живых организмов. Только совокупность данных свойств дает представление о специфике живого.
К числу свойств живого относят следующие:
— Метаболизм.
Наиболее важным свойством всех живых организмов является обмен веществ, или метаболизм, представляющий собой совокупность биохимических реакций, обеспечивающих жизнь. Живые организмы получают вещество, энергию и информацию из окружающей среды, используя их на поддержание своей высокой упорядоченности.
Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию. Процессы обмена веществ делят на анаболизм, или ассимиляцию, и катаболизм, или диссимиляцию. При анаболизме идет синтез сложных веществ из простых, сопровождающийся накоплением энергии. Катаболизм – это расщепление сложных веществ, сопровождающееся освобождением энергии. Эти две стороны обмена связаны неразрывно и протекают одновременно и непрерывно.
Каждый живой организм и каждая клетка представляют собой открытую термодинамическую систему, которая непрерывно превращает содержащуюся в органических веществах потенциальную (химическую) энергию в энергию всех рабочих процессов организма.
В конечном счете, вся энергия уходит из организма в окружающую среду и рассеивается в ней. Баланс энтропии в открытой системе определяется процессами как внутри нее, так и процессами обмена с окружающей средой. Обмен веществ в живых организмах с точки зрения термодинамики необходим для того, чтобы воспрепятствовать увеличению энтропии, обусловленному внутренними необратимыми процессами в организме.
Советский физик Я.И.Френкель писал:
«Нормальное состояние всякой мертвой системы есть состояние устойчивого равновесия, в то время как нормальное состояние всякой живой системы, с какой бы точки зрения она ни рассматривалась (механической или химической), есть состояние неустойчивого равновесия, в поддержании которого и заключается жизнь».
Существуют два вида питания организмов: автотрофное и гетеротрофное. Автотрофное питание означает синтез всех необходимых органических веществ из неорганических.
Этим видом питания обладают растения и прокариоты. Зеленые растения синтезируют органические вещества с использованием энергии Солнца путем реакции фотосинтеза. В результате фотосинтеза создается основная масса органического вещества и поддерживается газовый состав атмосферы. Гетеротрофное питание означает получение органических веществ в готовом виде, оно характерно для животных, грибов и многих бактерий.
Обмен веществ может происходить без участия кислорода – анаэробный обмен.
У большинства организмов питательные вещества расщепляются и высвобождают энергию в процессе клеточного кислородного дыхания – аэробный обмен. При нем высвобождается гораздо больше энергии.
— Сложная структура. Живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах.
Живые организмы не только изменяются, но и усложняются. У растения или животного появляются новые ветви или органы, отличающиеся по своему химическому составу от породивших их структур.
— Раздражимость. Живые организмы активно реагируют на физические или химические факторы и их изменения в окружающей среде. Способность реагировать на внешние раздражения – универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных.
— Размножение и рост. Все живое размножается и растет. Способность к самовоспроизведению – самая поразительная способность живых организмов. Потомство и похоже, и чем-то отличается от своих родителей. В этом проявляется действие механизма наследственности.
— Адаптация. Живые организмы хорошо приспособлены к среде обитания и соответствуют своему образу жизни.
Адаптация помогает выжить организмам в постоянно меняющихся условиях внешней среды. Организм отвечает на изменения либо относительно быстро благодаря раздражимости, либо более длительно – путем возникновения мутаций и появления новых признаков, которые будут сохранены естественным отбором.
— Передача информации. Живые организмы способны передавать потомству заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения. Эта информация содержится в генах – единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах.
Генетический материал определяет направление развития организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако эта информация в процессе передачи несколько видоизменяется, искажается. В связи с этим потомки не только похожи на родителей, но и отличаются от них.
— Гомеостаз.Гомеостазом называется относительное динамическое постоянство состава и свойств организма, устойчивость его основных физиологических функций. Живые организмы, обитающие в непрерывно изменяющихся внешних условиях, поддерживают постоянство своего химического состава и интенсивность течения всех физиологических процессов с помощью механизмов саморегуляции.
Важную роль в реализации гомеостаза играют петли обратной связи, возникающие в живом веществе и определяющие его реакции на внешние возмущения, нарушающие его стабильность. Гомеостаз – фундаментальный принцип для всего живого.
— Движение. Оно более заметно у животных, чем у растений.
Из совокупности указанных признаков вытекает следующее обобщенное определение сущности живого: жизнь есть форма существования сложных открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению.
Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты. Один из главных критериев жизни – способность живых организмов сохранять и передавать информацию.
Современная теоретическая биология основные свойства живого формулирует в виде пяти аксиом:
1. Все живые организмы характеризуются единством фенотипа (совокупностью всех признаков и свойств) и программой его построения – генотипа (совокупностью всех генов), передающегося по наследству из поколения в поколение (аксиома А.Вейсмана).
Генетическая программа образуется матричным путем, т.е. для строительства гена будущего поколения используется ген предшествующего поколения (аксиома Н.К.Кольцова).
При передаче генетические программы изменяются случайно и ненаправленно, также случайно они могут оказаться удачными в данной среде (1-я аксиома Ч.Дарвина).
Случайные изменения генетических программ при становлении фенотипа многократно усиливаются (аксиома Н.В.Тимофеева-Ресовского).
5. Многократно усиленные изменения генетических программ подвергаются отбору условиями внешней среды (2-я аксиома Ч.Дарвина).
Неклеточные формы жизни
Вирусы были открыты в 1892 г. русским ученым-ботаником Д.И.Ивановским при изучении мозаичной болезни табака (пятнистость листьев). Вирусы представляют собой неклеточные формы жизни. Они занимают промежуточное положение между живой и неживой материей, так как совмещают в себе признаки живых организмов и тел неживой природы.
Вирусы обладают рядом особенностей, отличающих их от клеточных организмов:
© не имеют клеточного строения, лишены каких-либо клеточных структур;
© содержат только один тип нуклеиновой кислоты — либо ДНК, либо РНК;
© лишены собственного метаболизма, так как не имеют белок-синтезирующего аппарата и механизмов получения энергии;
© не способны ни к делению, ни к половому размножению.
Вирусы проявляют признаки жизни только в клетке.
Это внутриклеточные паразиты. Причем в отличие от других паразитов, они являются ультрапаразитами, так как паразитируют на генетическом уровне.
Вопрос о происхождении вирусов до конца не выяснен. Вирусы представляют собой автономные генетические структуры, но они не способны развиваться вне клетки. Вместе с тем, нуклеотидный состав нуклеиновых кислот и генетический код вирусов и клеточных организмов одинаков. Поэтому можно предположить, что вирусы возникли позже возникновения клеточной организации.
Наиболее вероятно, что вирусы возникли в результате деградации клеточных организмов.
Вероятно, вирусы можно рассматривать как группу генов, вышедших из-под контроля генома клетки.
Вирусы представляют собой нуклеопротеины, т.е. состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белков, образующих оболочку вокруг нуклеиновой кислоты. У некоторых вирусов можно обнаружить липиды и углеводы.
Размеры вирусов колеблются от 10 до 300 нм.
Форма вирусов разнообразна: шаровидная, палочковидная, нитевидная, цилиндрическая и др.
Вирусы могут существовать в двух формах:
© в форме нуклеиновой кислоты, когда находятся в клетке-хозяине;
© в свободной форме, когда находятся вне клетки-хозяина.
Эту форму существования называют вирионом (рис. 320).
Вирионы вирусов состоят из различных компонентов:
© сердцевина — генетический материал (молекула ДНК или РНК);
© капсид[38] — белковая оболочка нуклеиновой кислоты;
© суперкапсид — дополнительная липопротеидная оболочка (характерен только для сложноорганизованных вирусов).
Вирусы содержат всегда один тип нуклеиновой кислоты — либо ДНК, либо РНК.
Причем обе нуклеиновые кислоты могут быть как одноцепочечными, так и двухцепочечными, как линейными, так и кольцевыми.
В зависимости от типа нуклеиновой кисло
 Рис. |
320. Вирус табачной мозаики: 1 — нуклеиновая кислота вируса (РНК); 2 — капсид.
ты, входящей в состав вируса, различают:
Капсид представляет собой оболочку вируса, образованную белковыми субъединицами, уложенными строго определенным образом.
Капсид выполняет, прежде всего, защитную функцию. Он защищает нуклеиновую кислоту вируса от различных воздействий, прежде всегоот действия многочисленных нуклеаз[39].
Кроме того, капсид обеспечивает осаждение вируса на поверхности клеточных мембран, так как содержит рецепторы, комплементарные рецепторам мембран клеток. Рецепторный механизм проникновения вируса в клетку обеспечивает специфичность вирусов: они поражают строго определенный круг хозяев.
Суперкапсид характерен для сложноорганизованных вирусов (вирусы ВИЧ, гриппа, герпеса).
Возникает во время выхода вируса из клетки-хозяина. Он представляет собой модифицированный участок ядерной или наружной цитоплазматической мембраны клетки-хозяина.
Только внедряясь в клетку-хозяина вирус может воспроизводить себе подобных, он подавляет процессы транскрипции и трансляции веществ, необходимых самой клетке, и «заставляет» ее ферментные системы осуществлять репликацию своей нуклеиновой кислоты и биосинтез белков вирусных оболочек.
После сборки вирусных частиц клетка либо погибает, либо продолжает существовать и производить новые поколения вирусных частиц.
Цикл репродукции вируса складывается из нескольких стадий.
© Осаждение вируса на поверхность мембраны клетки. Возможно в том случае, если рецепторы клеточных мембран и капсида вируса комплементарны.
© Проникновение вируса в клетку. Многие вирусы проникают в клетку путем эндоцитоза. Образуется впячивание наружной цитоплазматической мембраны, и вирус оказывается в цитоплазме клетки.
Ферменты лизосом разрушают капсид вируса, и его нуклеиновая кислота освобождается. Некоторые вирусы проникают в клетку путем слияния мембран клеток и вирусов.
Проникновение фагов происходит за счет частичного разрушения оболочки клетки фаговым лизоцимом.
ДНК вируса проникает в клетку после сократительной реакции отростка фага.
© Синтез компонентов вируса осуществляется в несколько этапов:
¨ Подготовительный. На этом этапе происходит подавление функционирования генетического аппарата клетки, прекращается синтез белков и нуклеиновых кислот клетки, белок-синтезирующий аппарат клетки переводится под контроль генома вируса.
¨ Репликация нуклеиновой кислоты вируса.
Поскольку генетический аппарат вирусов разнообразен, механизмы репликации различны. У двухцепочечных ДНК-геномных вирусов репликация происходит так же, как у всех живых организмов.
¨ Синтез белков капсида. Биосинтез белков капсида вируса начинается позже репликации, причем используется белоксинтезирующий аппарат клетки-хозяина.
© Сборка вирионов. Сборка вирусных частиц начинается после того, как количество компонентов вируса в клетке достигает определенного предела.
Происходит самосборка, белковые субъединицы капсида определенным образом располагаются вокруг нуклеиновой кислоты.
© Выход вирусов из клетки. Чаще всего происходит в результате разрушения клетки вирусным лизоцимом. Сложноорганизованные вирусы выходят из клетки путем почкования, при этом они приобретают суперкапсид.
Вирусы способны поражать большинство существующих живых организмов, вызывая различные заболевания.
К числу вирусных заболеваний человека относятся, например, оспа, бешенство, детский паралич, корь, желтая лихорадка, инфекционный насморк и т.д. У животных известно поражение вирусом коровьей оспы и др. У растений вирусы могут определять пятнистость окраски цветков (например, у тюльпана), изменения окраски листьев (желтуха растений).
 Рис. |
Некоторые вирусы (бактериофаги) являются паразитами бактерий (рис. 321). Они способны проникать в бактериальную клетку и разрушать ее.
Бактериофаг состоит из головки, хвостика и хвостовых отростков, с помощью которых он осаждается на оболочке бактерий. В головке содержится ДНК. Фаг частично растворяет клеточную стенку и мембрану бактерии и за счет сократительной реакции хвостика впрыскивает свою ДНК в ее клетку.
Бактериофаги имеют большое практическое значение и являются важным объектом научных исследований в области молекулярной биологии.
Синдром приобретенного иммунного дефицита — это новое инфекционное заболевание, которое признано как первая действительно глобальная эпидемия в известной истории человечества.
Вирус иммунодефицита человека внедряется в чувствительные клетки.
Основные клетки-мишени — CD4-лимфоциты (хелперы), так как на их поверхности есть рецепторы, способные связываться с поверхностным белком ВИЧ. В меньшем числе они содержатся на мембранах макрофагов, еще в меньшем — на мембранах В-лимфоцитов.
Кроме того, ВИЧ проникает в ЦНС, поражая нервные клетки и клетки нейроглии, в клетки кишечника. Иммунная система организма человека утрачивает свои защитные свойства и оказывается не в состоянии противостоять возбудителям различных инфекций. Средняя продолжительность жизни инфицированного человека составляет 7-10 лет.
Возбудитель СПИДа — вирус иммунодифицита человека (ВИЧ) — относится к ретровирусам[40].
Вирион имеет сферическую форму, диаметром 100-150 нм (рис. 322). Наружная оболочка вируса состоит из мембраны, образованной из клеточной мембраны клетки-хозяина.
 |
322. Молекулярная модель вируса иммунодефицита человека: 1 — оболочка вируса; 2 — гликопротеиды; 3 — отросток; 4 — вироскелет; 5 — обратная транскриптаза; 6 — сердцевина; 7 — рибонуклеопротеид.
Внутри сердцевины располагаются две молекулы вирусной РНК, связанные с низкомолекулярными белками основного характера. Каждая моле кула РНК содержит 9 генов ВИЧ. Три из них являются структурными, три — регуляторными и три — дополнительными. Эти гены содержат информацию, необходимую для продукции белков, которые управляют способностью вируса инфицировать клетку, реплицироваться и вызывать заболевание. Кроме того, сердцевина содержит фермент обратную транскриптазу, осуществляющую синтез вирусной ДНК с молекулы вирусной РНК.
Источником заражения служит человек — носитель вируса иммунодефицита.
Это может быть больной с различными проявлениями болезни, или человек, не имеющий признаков заболевания (бессимптомный вирусоноситель).
СПИД передается только от человека к человеку:
© через кровь и ткани, содержащие вирус иммунодефицита;