неклеточные формы жизни это в биологии

Неклеточные формы жизни: определение, специфика, вирусы и вироиды, прионы

Неклеточные формы жизни

Определения неклеточных форм

Первая бесклеточная форма жизни — вирусы — была открыта русским ученым Д. И. Ивановским в 1892 году. Уже в конце 20 века помимо вирусов человечеству были известны и другие неклеточные формы жизни — вироиды и прионы. Их особенность заключается в том, что только находясь в клетках у них появляются свойства живых организмов. Вне клеток все эти свойства утрачиваются.

Неклеточные формы жизни — это вирусы, вироиды и прионы.

Вирусы — это инфекционные частицы, в состав которых входят молекулы нуклеиновых кислот, упакованные в белковую оболочку (капсид).

Вирусы считаются паразитическими неклеточными организмами по отношению к большинству прокариотических и эукариотических клеток.

Вироиды — это маленькие кольцевые молекулы РНК, не кодирующие белки.

Вироиды являются паразитами высших растений, поэтому их размножение, в том числе, связано с ферментами растительной клетки.

Прионы выступают изоформами обычных белковых нервных систем и отличаются способом укладки полипептидной цепи.

Прионы поражают ЦНС позвоночных при помощи энергетических резервов нейронов.

Специфика неклеточных форм

Геном отдельных неклеточных форм отличается нарушением принципов линейности и универсальности генетического кода. Синтез необходимых веществ и добыча энергии этими частицами невозможны. Эти факты свидетельствуют о том, что возникновение вирусов, вироидов и прионов произошло уже после того, как появились клеточные формы жизни. Поэтому клеточные и неклеточные формы жизни отличаются возрастом.

При этом, не стоит думать, что бесклеточные формы являются примитивными первобытными организмами — основой, из которой эволюционировали другие живые существа. Это просто своеобразные клеточные паразиты.

Простота организации во многом связана с паразитическим способом жизни. С точки зрения эволюции, роль бесклеточных форм заключается во включении в генетическую рекомбинацию и образовании новых наследственных композиций.

Биологическое и экологическое значение бесклеточных форм жизни связано с тем, что у них есть способность вызывать разнообразные инфекции.

Реакция на химические и физические факторы внешней среды у всех форм бесклеточных разная. Самыми устойчивыми являются кристаллические формы вирусов. Известно, что гибель большинства вирусов наступает, когда температура поднимается до 55-60 градусов по Цельсию. Однако полно форм, которые погибают практически при температуре кипения — 90 градусах по Цельсию.

При низких температурах вирусы не погибают.

Отмечается стойкость вирусов к высушиванию и различным антибиотикам. А вот ультрафиолетовое излучение — действенный способ борьбы.

В современной медицине используется интерферон. Он представляет собой защитный белок, который клетки вырабатывают чтобы бороться с вирусами. До недавнего времени интерферон получали из крови специальных доноров. С помощью новых биотехнологических методов человеческий интерферон можно получить в достаточном количестве искусственным способом, что повысило доступность препарата.

Почему прионы опасны и невосприимчивы к обычным методам борьбы с ними становится ясно после определения белковой природы прионов и их расположению в нервных клетках. Радикальные методы борьбы с медленными нейроинфекциями пока не найдены.

Вирусы и вироиды

Есть три показателя, по которым различают и классифицируют вирусы:

Для собственного воспроизводства вирусами используются генетические механизмы клетки-хозяина, а также ее пластические и энергетические материалы. Это негативно сказывается на клетке и нарушает ее нормальное функционирование.

Типы инфекции выделяются на основании способа взаимодействия с клеткой-хозяином:

Животные клетки, в которых у ДНК-вирусом есть возможность для размножения литическим путем, называются пермиссивными.

Переход от лизогенных форм в случае инфекции к литической возможен в отдельных случаях. К примеру, в случае герпеса. У некоторых людей на губах появляются болезненные «огоньки» — это свидетельство перехода от одной формы (лизогенной) к другой (литической).

Открытие вироидов произошло в середине 70-х годов 20 века. Они представляют собой кольцевую РНК длиной в 300-400 нуклеотидов. На сегодня ученым известно примерно 30 вироидов, большинство из которых — паразиты растений. У вироидов нет белкового капсида, поэтому они не могут проникать в неповрежденные клетки. Переход от растения к растению происходит только в случае повреждения клетки-донора и клетки-реципиента.

Прионы

Как и вирусы, прионы в некоторых случаях способны быть причиной болезней. На протяжении долгого времени не было возможности определить причины таких болезней человека как:

К «медленным инфекциям» животных относят:

Результатом этих заболеваний, которые могут развиваться годами, является тяжелое поражение центральной нервной системы. Как возникают медленные болезни стало понятно в 80-е году 20 века. Американский ученый Д. Гайдушек провел исследования, в ходе которых выявил следующее: медленные вирусы выступают принципиально новым видом болезнетворного агента и особым инфекционным белков — прионом.

Идентифицировал прионы американский исследователь С. Прусинер. Как выяснилось, эти белки имеют молекулярную массу 35-105 кДа и длину 50-150 нм.

У похожих на белки мозга прионов есть способность проникать в организм и поражать ЦНС, в результате чего нейроны постепенно деградируют.

Прионные инфекции имеют инкубационный период от 3-9 месяцев до 2-5 лет.

Ирионные инфекции стали упоминаться в связи с эпидемией коровьего бешенства (трансмиссионной губчатоподобной энцефалопатии), поразившей животноводческие европейские хозяйства. При этом, данное заболевание может поражать и людей, что делает его еще более опасным.

Источник

Общая информация

Вирусы (от латинского определения «vira» — яд) — это микроскопические неклеточные частицы, патогены. Они виновники многих болезней у людей, животных и растений. Происхождение и их эволюционирование не изучено до конца. Исследователи предполагают, что они являются фрагментами клеток, которые, приспосабливаясь к паразитному образу жизни, потеряли, эволюционируя, все лишнее (функции, без которых организм способен выжить). Остался только нуклеиновый ингредиент и защитная белковая оболочка. Их открыл в 1892 году русский ученый Д. И. Ивановский, микробиолог, который изучал болезни табака.

Болезнями, которые провоцируют вирусы для человека являются корь, бешенство, грипп, ВИЧ и многие другие. Заболевания животных — ящур, бруцеллез, чума у свиней и птиц. А болезни растений, вызванные этим паразитом — табачная мозаика, огуречная мозаика и другие. Наросты и капы на деревья тоже представляют собой продукт вирусного происхождения.

Считается, что эта форма находится на границе живой и неживой материи. К живым их можно отнести, потому что они, как другие организмы имеют генетический материал и способны размножаются. А близость к неживым обуславливает отсутствие клеточной структуры. Размером вирусы очень малы — от 20 до 300 нм длиной, поэтому их не увидеть в оптический микроскоп.

Они могут иметь разный вид — сферический, нитевидный, палочковидный и т. д. А еще ввиду своего малого размера запросто проходят те фильтры, которые задерживают бактерии.

Жизнь вирусов

Ввиду особого строения, их существование тоже особенное. Оно представлено двумя формами:

Все вирусы еще отличаются от клеточных организмов тем, что имеют один из видов нуклеиновых кислот — ДНК или РНК, поэтому они неспособны самостоятельно синтезировать белок. А еще в них не идут обменные процессы и они не растут. Именно это является причиной того, что эти маленькие захватчики стремятся найти себе организм для использования ферментативных систем его клеток. Прикрепляясь к стенке или проникая внутрь клетки хозяина, этот паразит изменяет ее обмен веществ так, что клетка сама начинает создавать новые вирусные частицы. Клетка, как правило, погибает, а множество новых частиц вырываются на свободу.

В настоящее время известно о вирусах, которые размножаются, используя клетки растений, животных, грибов, бактерий. Тех что используют растения еще называют бактериофагами. Считается, что их открыл в начале ХХ века французско-канадский ученый-биолог Ф. Дерелль.

Вирусы, являясь паразитами, могут нанести непоправимый вред клетке-хозяину и вызвать ряд серьезных заболеваний. Такие заболевания плохо поддаются лечению, поскольку антибиотики на них не действуют — у этих возбудителей нет обмена веществ, который можно было бы подавить. Вакцины могут быть не всегда эффективны, поскольку вирус изменяется и приспосабливается. Химическая терапия, конечно, их угнетает, но может повредить и саму клетку.

Устройство патогенов

В устройство каждого вируса входят нуклеиновая кислота (РНК или ДНК) и белок. Заключено все это в белковую оболочку, называемую капсидом. Есть вирусы, которые обладают еще одной дополнительной оболочкой, образованной из «материала» хозяина, например, ВИЧ. Белковая оболочка-капсид очень симметрична и имеет красивую многогранную или спиральную форму.

Вирусные заболевания

Вирусы могут поражать живые организмы, вызывая различные заболевания и даже генные мутации. Тот, что вызывает ВИЧ, выводит из строя клетки, отвечающие за иммунитет организма, — лейкоциты. После того как он проникает в клетку, в ней образуется вирусная ДНК и встраивается в ДНК хозяина. Перепрограммированная клетка начинает делиться и количество зараженных лимфоцитов увеличивается. Поэтому для больных ВИЧ страшна любая инфекция.

Есть группа вирусов, которые, вживаясь в клетки организма, встраиваются в геном клетки и вызывают нарушения в генетике нормальных клеток. В результате здоровая клетка может переродиться в раковую. Наука предполагает, что примерно 15% опухолей у человека провоцируется вирусом.

Способы борьбы

Иммунитет — способность организма противостоять вирусам, болезнетворным организмам и чужеродным телам. Различают три вида иммунитета:

Функция иммунитета — защищать организмы от воздействия окружающей среды. Если иммунитет «отключится» на некоторое время, организм погибнет, «съеденный» различными патогенными клеточными и неклеточными организмами.

По численности вирусы являются одной из самых распространенных и самых старых органических материй на Земле. Они старше и многочисленней человечества. Число их таково, что подавляющее большинство видов не описано и не изучено, хотя микробиология активно этим занимается. О них пишут книги и снимают фильмы.

С вирусами тяжело бороться, потому что их эволюция происходит прямо на наших глазах. Мутируя, они становятся неуязвимы, и от этого возникают новые эпидемии и пандемии. Людям удалось уже победить некоторые вирусы, например, черную оспу, но на этом все не заканчивается.

Источник

Клеточные и неклеточные формы жизни: вирусы, бактериофаги, эукариоты и клеточная теория

Все живое разделено на 2 империи — клеточные и неклеточные формы жизни. Основными формами жизни на Земле являются организмы клеточного строения. Этот тип организации присущ всем видам живых существ, за исключением вирусов, которые рассматриваются как неклеточные формы жизни.

Неклеточные формы

К неклеточным организмам относятся вирусы и бактериофаги. Остальные живые существа являются клеточными формами жизни.

Неклеточные формы жизни являются переходной группой между неживой и живой природой. Их жизнедеятельность зависит от эукариотических организмов, они могут делиться только проникнув в живую клетку. Вне клетки неклеточные формы не проявляют признаков жизни.

В отличие от клеточных форм, неклеточные виды имеют только один вид нуклеиновых кислот — РНК или ДНК. Они не способны к самостоятельному синтезу белков из-за отсутствия рибосом. Также в неклеточных организмах отсутствует рост и не происходят обменные процессы.

Общая характеристика вирусов

Вирусы настолько малы, что лишь в несколько раз превышают размеры крупных молекул белков. Величина частиц разных вирусов находится в пределах 10-275нм. Они видны только под электронным микроскопом и проходят через поры специальных фильтров, задерживающих все бактерии и клетки многоклеточных организмов.

Впервые их открыл в 1892 г. русский физиолог растений и микробиолог Д. И. Ивановский при изучении болезни табака.

Вирусы являются возбудителями многих болезней растений и животных. Вирусными болезнями человека являются корь, грипп, гепатит (болезнь Боткина), полиомиелит (детский паралич), бешенство, желтая лихорадка и др.

Строение и размножение вирусов

Под электронным микроскопом разные виды вирусов имеют вид палочек и шариков. Отдельная вирусная частица состоит из молекулы нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), свернутой в клубок, и молекул белка, которые располагаются вокруг нее в виде своеобразной оболочки.

Вирусы не могут самостоятельно синтезировать нуклеиновые кислоты и белки, из которых они состоят.

Процесс размножения вирусов

Размножение вирусов возможно только при использовании ферментативных систем клеток. Проникнув в клетку хозяина, вирусы изменяют и перестраивают ее обмен веществ, в результате чего сама клетка начинает синтезировать молекулы новых вирусных частиц. Вне клетки вирусы могут переходить в кристаллическое состояние, что способствует их сохранению.

Вирусы специфичны — определенный вид вируса поражает не только конкретный вид животного или растения, но и определенные клетки своего хозяина. Так, вирус полиомиелита поражает только нервные клетки человека, а вирус табачной мозаики — только клетки листьев табака.

Бактериофаги

Бактериофаги (или фаги) являются своеобразными вирусами бактерий. Они были открыты в 1917 г. французским ученым Ф. д’Эрелем. Под электронным микроскопом они имеют форму запятой или теннисной ракетки размером около 5нм. Когда частица фага прикрепляется своим тонким отростком к бактериальной клетке, ДНК фага проникает в клетку и вызывает синтез новых молекул ДНК и белка бактериофага. Через 30-60мин бактериальная клетка разрушается и из нее выходят сотни новых частиц фага, готовых к заражению других бактериальных клеток.

Раньше считали, что бактериофаги могут быть использованы для борьбы с болезнетворными бактериями. Однако оказалось, что фаги, быстро разрушающие бактерии в пробирке, неэффективны в живом организме. Поэтому в настоящее время они применяются в основном для диагностики болезней.

Клеточные формы

Клеточные организмы делятся на два надцарства: прокариоты и эукариоты. Структурной единицей клеточных форм жизни является клетка.

Прокариоты имеют простейшее строение: отсутствует ядро и мембранные органоиды, деление идет путем амитоза, без участия веретена деления. К прокариотам относятся бактерии и цианобактерии.

Эукариоты — это клеточные формы, имеющие оформленное ядро, которое состоит из двойной ядерной мембраны, ядерного матрикса, хроматина, ядрышек. Также в клетке находятся мембранные (митохондрии, пластинчатый комплекс, вакуоли, эндоплазматический ретикулум) и немембранные (рибосомы, клеточный центр) органеллы. ДНК у представителей клеточных форм находится в ядре клетки, в составе хромосом, а также в клеточных органоидах, таких как митохондрии и пластиды. Эукариоты объединяют растительный, животный мир и Царство грибов.

Сходство между клеточными и не клеточными видами заключается в наличии специфического генома, способности эволюционировать и давать потомство.

Клеточная теория

Открытие и изучение клетки стало возможным благодаря изобретению микроскопа и усовершенствованию методов микроскопических исследований. Первое описание клетки было сделано в 1665 г. англичанином Р. Гуком. Позже стало ясно, что он открыл не клетки (в современном понимании этого термина), а только наружные оболочки растительных клеток.

История открытия

Прогресс в изучении клетки связан с развитием микроскопирования в XIX в. К этому времени изменились представления о строении клеток: главным в организации клетки стала считаться не клеточная стенка, а собственно ее содержимое, протоплазма. В протоплазме был открыт постоянный компонент клетки — ядро. Накопленные многочисленные наблюдения о тончайшем строении и развитии тканей и клеток позволили подойти к обобщениям, которые были сделаны впервые в 1839 г. немецким биологом Т. Шванном в виде сформулированной им клеточной теории. Он показал, что клетки растений и животных принципиально сходны между собой. Дальнейшее развитие и обобщение эти представления получили в работах немецкого патолога Р. Вирхова.

Значение в науке

Создание клеточной теории стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства всей живой природы. Клеточная теория оказала значительное влияние на развитие эмбриологии, гистологии и физиологии. Она дала основу для материалистического понимания жизни, для объяснения эволюционной взаимосвязи организмов, для понимания индивидуального развития.

«Главный факт, революционизировавший всю физиологию и впервые сделавший возможной сравнительную физиологию, это — открытие клеток» — так охарактеризовал Ф. Энгельс это событие, сравнивая открытие клетки с открытием закона сохранения энергии и эволюционной теории Дарвина.

Основные положения клеточной теории сохранили свое значение на сегодняшний день, хотя более чем за 100 лет были получены новые сведения о структуре, жизнедеятельности и развитии клеток.

Основные положения

В настоящее время клеточная теория постулирует:

Источник

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.

Источник

Неклеточные формы жизни это в биологии

Ключевые слова конспекта: неклеточные формы жизни, царство вирусы, фаги (бактериофаги)

Вирусы являются неклеточной формой жизни и занимают пограничное положение между неживой и живой матерней. Вирусы — внутриклеточные паразиты и могут проявлять свойства живых opганизмов, только попав внутрь клетки.

Отличия вирусов от неживой природы:

Отличия вирусов от клеточных организмов:

Вирусы существуют в двух формах:

Простые вирусы (например, вирус табачной мозаики) состоят из молекулы нуклеиновой кислоты и белковой оболочки капсида. Некоторые более сложные вирусы (гриппа, герпеса и др.) помимо белков капсида и нуклеиновой кислоты могут содержать липопротеиновую мембрану, углеводы и ряд ферментов. Белки защищают нуклеиновую кислоту и обусловливают ферментативные и антигенные свойства вирусов. Форма капсида может быть палочковидной, нитевидной, сферической и др.

В зависимости от присутствующей в вирусе нуклеиновой кислоты различают РНК-содержащие и ДНК-содержащие вирусы. Нуклеиновая кислота содержит генетическую информацию, обычно о строении белков капсида. Она может быть линейная или кольцевидная, в виде одно- или двуцепочечной ДНК, одно- или двуцепочечной РНК.

Проникновение в клетку

При проникновении вируса внутрь клетки специальные белки вирусной частицы связываются с белками-рецепторами клеточной оболочки. В животную клетку вирус может проникать при процессах пино- и фагоцитоза, в растительную клетку — при различных повреждениях клеточной стенки.

Вирус подавляет существующие в клетке процессы транскрипции и трансляции. Он использует их для синтеза собственных нуклеиновой кислоты и белка, из которых собираются новые вирусы. После этого клеточные оболочки разрушаются и новообразованные вирусы покидают клетку, которая при этом погибает.

Бактериофаги (вирусы, паразитирующие на бактериях), как правило, не попадают внутрь клетки, так как этому препятствуют толстые клеточные стенки бактерий. Внутрь клетки проникает только нуклеиновая кислота вируса.

Полагают, что происхождение вирусов связано с эволюцией каких-то клеточных форм, которые в ходе приспособления к паразитическому образу жизни вторично утратили клеточное строение.

Вирусы — возбудители заболеваний

Вирусы способны поражать различные живые организмы. Первым открытым вирусом был вирус табачной мозаики, поражающий растения. Вирусную природу имеют такие заболевания животных и человека, как натуральная оспа, бешенство, энцефалиты, лихорадки, инфекционные гепатиты, грипп, корь, бородавки, многие злокачественные опухоли, СПИД и др. Кроме того, вирусы способны вызывать генные мутации.

Вирус, вызывающий заболевание СПИДом (синдром приобретённого иммунодефицита), поражает клетки крови, обеспечивающие иммунитет организма. В результате больной СПИДом может погибнуть от любой инфекции. Вирусы СПИДа могут проникнуть в организм человека во время половых сношений, во время инъекций или операций при несоблюдении условий стерилизации. Профилактика СПИДа заключается в избегании случайных половых связей, использовании презервативов, применении одноразовых шприцев.

Это конспект по теме «НЕКЛЕТОЧНЫЕ. Вирусы и фаги». Выберите дальнейшие действия:

Источник