ФОРМЫЖИЗНИ
Многочисленные данные, полученные при изучении живых объектов, показали, что в живой природе существует две формы жизни - клеточная и неклеточная.
Неклеточную форму составляют вирусы.
Клеточная форма жизни представлена организмами, состоящими из одной или многих клеток, и включает два надцарства - прокариоты и эукариоты.
НЕКЛЕТОЧНЫЕ ФОРМЫЖИЗНИ. ВИРУСЫ
Вирусы - микроскопические частицы, состоящие из одной или нескольких молекул ДНК или РНК, заключённых в белковую оболочку (капсид). Некоторые вирусы могут дополнительно содержать внешнюю липидную оболочку, а также молекулы ферментов.
Вирусные частицы (вирионы) часто имеют правильную геометрическую форму (икосаэдр, цилиндр и др). Размеры вирусов колеблются от 20 до 500 нм.
В отличие от остальных живых организмов вирусы не имеют клеточного строения, обмена веществ (питания, дыхания и др.) и способности к синтезу белка. В отличие от неживой материи вирусы способны воспроизводить себе подобные формы; обладают наследственностью и изменчивостью.
Вирусы являются внутриклеточными паразитами. Процесс инфицирования включает этапы:
Присоединение вируса к клеточной мембране. Для этого необходимо чтобы в составе мембраны инфицируемой клетки был специфичный белок- рецептор.
Проникновение вируса в клетку происходит или путем впрыскивания в клетку вирусной нуклеиновой кислоты, или в ходе эндоцитоза (захватывания клеткой). Находясь внутри клетки, вирус представляет собой молекулу ДНК или РНК
Перепрограммирование клетки и создание новых вирусных частиц
У ДНК-содержащих вирусов, вирусная ДНК встраивается в ДНК клетки. После чего клетка реализует генетическую информацию.
|
У РНК-содержащих вирусов возможны два варианта развития событий:
1. По вирусной РНК синтезируются молекулы мРНК, с которой клетка осуществляет синтез как вирусных белков, так и вирусной РНК.
2. По вирусной РНК фермент ревертаза синтезирует ДНК, которая встраивается в ДНК клетки. После чего клетка реализует генетическую информацию.
Так или иначе, клетка осуществляет синтез компонентов вируса и сборку новых вирионов. Новые вирусы выходят из клетки, при этом они либо разрывают клеточную мембрану, разрушая клетку-хозяина, либо отпочковываются, не вызывая гибель клетки.
Некоторые вирусы могут переходить в латентное (скрытое) состояние. Пока заражённая клетка находится в благоприятной среде, вирус незначительно подавляет происходящие в ней процессы. При попадании клетки в неблагоприятные условия, вирус полностью захватывает контроль над клеточными процессами, и клетка начинает активно производить новые вирусы.
При заражении вирусом в клетке активируются механизмы противовирусной защиты. Заражённые клетки начинают синтезировать сигнальные молекулы — интерфероны, переводящие окружающие здоровые клетки в противовирусное состояние и активирующие системы иммунитета. Повреждения, вызываемые вирусом в клетке, могут быть обнаружены системами клеточного контроля, и такая клетка должна будет «покончить жизнь самоубийством» в ходе программируемой клеточной смерти.
Вирусы являются одной из самых распространённых форм существования органической материи на планете. В настоящее время известны вирусы, паразитирующие в клетках растений, животных (оспа, грипп, корь, свинка и др.), грибов и бактерий (бактериофаги, см. рисунок).
|
В 1852 г впервые русским ботаником Д. И. Ивановским был выделен вирус табачной мозаики.
КЛЕТОЧНЫЕ ФОРМЫЖИЗНИ
К клеточным формам жизни относятся организмы, состоящие из одной или многих клеток - бактерии, грибы, животные и растения.
В зависимости от организации ядерного аппарата выделяют:
1. Прокариоты состоят из клеток, для которых характерно отсутствие оформленного ядра и окруженных мембраной органоидов (митохондрии, ЭПС, хлоропласты, лизосомы, вакуоли, аппарат Гольджи). Имеется одна молекула ДНК, свернутая кольцом.
К прокариотам относятся все бактерии.
2. Эукариоты состоят из клеток, содержащих оформленное ядро и. мембранные органеллы. Молекул ДНК несколько (в кольцо не свернуты), упаковка ДНК в хромосомы происходит с помощью белков.
Эукариоты включают царства - грибы, растения, животные.
Признак | Прокариоты | Эукариоты |
Ядро Организация ДНК Мембранные органеллы Рибосомы Клеточная стенка Жгутики Размеры | Нет. Кольцевая молекула ДНК (одна), не связана с белками Нет Есть Есть Если есть, то состоит из фибрилл, d–20 нм В среднем 0,5- 5 мкм | Есть. Линейные молекулы ДНК (несколько), связаны с белками Есть Есть Есть у растений и грибов Если есть, то состоит из группы микротрубочек, d–200 нм В среднем до 40 мкм |
Основные отличия клеток эукариот
Признаки | Растения | Животные | Грибы |
Клеточная стенка Гликокаликс Пластиды Вакуоли Центриоли Запасной углевод | Есть (целлюлоза) Нет Есть Как правило, одна крупная Нет Крахмал | Нет Есть Нет Если есть, то мелкие Есть Гликоген | Есть (хитин) Нет Нет Если есть, то мелкие Нет Гликоген |
|
БАКТЕРИИ
Бактерии – большая группа прокариотических одноклеточных организмов.
Существуют различные морфологические типы бактерий:
Кокки Стрептококки Стафилококки Бациллы Вибрионы Спирохеты и др.
Бактериальная клетка снаружи покрыта слизистым слоем и капсулой белковой или полисахаридной природы (1). Они выполняют защитную функцию, а также служат для формирования колонии.
Под капсулой имеется клеточная стенка (2), выполняющая опорную и защитную функции. Основа клеточной стенки образована пептидом муреином.
Цитоплазматическая мембрана (3) и цитоплазма (4) бактерий типичного строения. Из органоидов имеются только рибосомы (5). Мембранных органелл нет, в цитоплазме имеются мезосомы - сложные мембранные структуры.
Ядерный аппарат бактерий (6, нуклеоид) представлен одной кольцевой молекулой ДНК, прикрепленной к мембране. Также имеются плазмиды – небольшие кольцевые ДНК, свободно располагающиеся в цитоплазме.
Многие бактерии имеют один или множество жгутиков (7) – органоидов движения. Бактериальная клетка может быть покрыта нитевидными белковыми образованиями – пили (8, фимбрии).
Питание бактерий может осуществляться как гетеротрофным, так и автотрофным путем.
Бактерии - гетеротрофы питаются готовой органикой. Бактрии - сапротрофы питаются «мертвой» органикой; паразиты – органическими веществами в составе тела организма-хозяина.
Бактерии выделяют пищеварительные ферменты, которые расщепляют органические веществ с образованием растворимых продуктов, усваиваемых бактерией. Бактерии отличаются высокой биохимической активностью - они способны синтезировать ферменты, разлагающие целлюлозу, лигнин и др.
Бактерии - автотрофы способны усваивать неорганические соединения с помощью фотосинтеза (цианобактерии) или хемосинтеза (зеленые, пурпурные бактерии и др.). Существуют виды бактерии (азотобактерии, клубеньковые бактерии и др.), которые способны фиксировать азот атмосферы.
По типу дыхания бактерии делятся:
А) анаэробы - гибнут в присутствии кислорода
Б) аэробы - нуждаются в присутствии кислорода
В) факультативные формы - способны жить как в присутствии, так и в отсутствии кислорода, поскольку способны переключаться с дыхания в присутствии О2 на брожение в его отсутствие.
Размножение бактерий происходит путем простого бесполого деления.
Кольцевая молекула ДНК удваивается, оставаясь прикрепленной к мембране. По мере роста клетки мембрана растягивает молекулы ДНК в разные стороны. Затем образуется поперечная перегородка, которая разделяет дочерние молекулы ДНК. В результате формируются две дочерние клетки генетически одинаковые как друг с другом, так и с материнской клеткой. В благоприятных условиях бактерии делятся каждые 15-20 минут.
Механизмы генетической рекомбинации (изменчивости) бактерий:
Конъюгация – прямая передача фрагмента ДНК одной клетки другой через специальные выросты.
Конъюгацию иногда выделяют в особый тип полового размножения бактерий, хотя увеличения числа клеток при этом не происходит. Конъюгацию можно рассматривать и как способ полового размножения, и как механизм генетической рекомбинации.
Трансдукция – перенос фрагмента ДНК от одной бактерии к другой посредством бактериофагов.
Трансформация – поглощение бактериями из окружающей среды фрагментов ДНК, остававшихся после гибели других бактерий или плазмид.