План:

1.   Особливості будови та функціонування вірусів.

2.   Розмноження вірусів.

3.   Роль вірусів в природі та житті людини.

4.   Характеристика одноклітинних та колоніальних організмів.

Література: Загальна біологія: Підруч для 10 кл./ М.Є. Кучеренко та інш. 2006. с. 85-91

1. У системі органічного світу окремо виділяють неклітинні форми життя — віруси (від лат. вірус - отрута), їх вивчає наука вірусологія.

Вперше існування вірусів довів російський учений Дмитро Йосипович Івановський 1892 року. Досліджуючи захворювання тютюну — листкову мозаїку, він за допомогою мікробіо­логічних фільтрів намагався виділити збудника цієї хвороби. Але навіть фільтри з найдрібнішим діамет­ром пор не змогли його затримати, і відфільтрований сік хворої рослини спричинював захворювання здоро­вих. На підставі цього вчений висловив припущення про існування невідомого на той час науці організму, який за розміром значно поступається бактеріям. Пізніше було доведено існування аналогічних збуд­ників різних захворювань тварин. Усі ці непомітні в світловий мікроскоп організми дістали загальну назву віруси. Але систематичне вивчення вірусів почалося лише в 30-ті роки XX століття після винаходу електронного мікроскопа.

Від представників інших груп організмів віруси відрізняються відсутністю клітинної будови. Це внут­рішньоклітинні паразити. У зовнішньому середовищі вони не виявляють жодних ознак живого. Лише про­никнувши в клітини організмів певного виду і взаємо­діючи з їхнім апаратом синтезу білка, вірусні частинки виявляють певні ознаки живого — здатність до розмно­ження. Тому вірусів вважають неклітинними формами життя і об'єднують в особливе царство Віра.

Кожна вірусна частинка складається з оболонки, яка оточує молекулу ДНК або РНК (відпо­відно до цього віруси називають ДНК- або РНК-вмісними). Вірусні нуклеїнові кислоти мають різно­манітний вигляд: одно- або дволанцюгових спіралей, які, у свою чергу, бувають лінійними, кільцевими або вторинно скрученими. Молекула нукле­їнової кислоти несе спадкову інформацію про будову вірусної частинки.

Розміри вірусних частинок становлять від 15 до кількох сотень, іноді — до 2 тисяч (деякі віруси рослин) нанометрів. Життєвий цикл вірусів складається з двох фаз: позаклітинної та внутрішньоклітинної.

Залежно від структури і хімічного складу оболон­ки віруси поділяють на прості та складні.

У простих вірусів оболонка складається з однотип­них білкових утворів (субодиниць), які утворюють спіральні чи багатогранні структури. Прості віруси мають різну форму — паличкоподібну, нитчасту, ку­лясту тощо.

Складні віруси вкриті додатково мембраною, що скла­дається з білків і ліпідів. Ця мембрана розташована над білковою оболонкою і становить собою частину плазма­тичної мембрани клітини-хазяїна. Вона може містити сполуки, які слугують для розпізнавання специфічних рецепторів на мембрані клітини-хазяїна і прикріплен­ня до неї вірусної частинки (віруси віспи, гепатит В та ін.). Іноді в мембрані вірусу містяться ферменти, які забезпечують синтез вірусних нуклеїнових кислот у клітині-хазяїні та деякі інші реакції.

Вірусні частинки здатні тривалий час існувати поза організмом хазяїна і витримувати вплив сонячних про­менів, низькі або високі температури (а частинки вірусу гепатиту В — навіть короткочасне кип'ятіння). Вірус поліомієліту  у зовнішньому середовищі зберігає здатність до зараження хазяїна впродовж кількох днів, а віспи — багатьох місяців.

Більшість вірусів специфічні: вони вражають лише певні типи клі­тин хазяїна — багатоклітинних організмів чи окремі види одноклітинних організмів. Проникнення в клітину-хазяїна починається із взаємодії вірусної частинки з мембраною клітини, на якій розташовані особливі рецепторні ділянки. В оболонці вірусної частинки є особливі білки. Вони «розпізна­ють» ці ділянки, що і визначає специфічність вірусу. Якщо ж вірусна частинка приєднується до клітини, на якій немає чутливих до неї рецепторів, то не відбу­вається і зараження.

У середину клітини-хазяїна вірусні частинки по­трапляють по-різному. У багатьох складних вірусів мембрани вірусної частинки і клітини зливаються (як у вірусу грипу). Часто вірусна частинка потрапляє все­редину клітини у результаті піноцитозу (вірус поліо­мієліту). Більшість вірусів рослин проникає всередину клітин через пошкодження клітинних стінок.

Особливий механізм проникнення всередину клітин-хазяїна виявлений у вірусів — паразитів бак­терій, яких називають бактеріофагами (від грец. бактеріон - паличка і фагос). Частинка бактеріофа­га являє собою досить складне утворення. Вона складається з розширеної головки, що містить ДНК, чохлоподібного відростка з порожнім стрижнем усередині, який нагадує розтягнуту пружину, та хво­стових ниток. За допомогою цих ниток вірус сполу­чається з рецепторними ділянками клітини-хазяїна і прикріплюється до її поверхні. Потім чохлоподібний відросток скорочується, внаслідок чого стрижень про­ходить через оболонку бактерії і впорскує вірусну ДНК усередину клітини. А порожня оболонка бактеріофа­га залишається назовні.

2. Потрапивши в кліти­ну, вірусна нуклеїнова кислота передає спадкову інформацію в різні ділянки апарату, який забезпечує синтез білка в клітині.

Нуклеїнова кислота деяких вірусів становить собою іРНК, яка сполучається з рибосомами клітини-хазяї­на і бере безпосередню участь у синтезі вірусних білків. РНК інших вірусів (наприклад, ВІЛ та ін.) прони­кає в ядро клітини, де синтезує ДНК, яка містить інформацію про структуру вірусних частинок, а ДНК, у свою чергу, синтезує вірусну іРНК.

Синтезовані вірусні білки, накопичуючись у клітині-хазяїні, пригнічують утворення його білків і стимулюють подальший синтез речовин, потрібних для побудови вірусних частинок. За рахунок викори­стання енергетичних ресурсів клітини-хазяїна в ній синтезується все більше і більше вірусних білків і нуклеїнових кислот.

Потім усередині клітини-хазяїна формуються вірусні частинки: навколо молекули нуклеїнової кис­лоти утворюється білкова оболонка. Вихід вірусних частинок з клітини відбувається по-різному. Часто мембрана клітини, наповнена вірусними частинками, руйнується і віруси потрапляють у довкілля. Іноді вірусні частинки вивільняються при порушенні цілісності ділянок мембрани клітини-хазяїна іншим вірусом (наприклад, бактеріофагом). Частинки бага­тьох складних вірусів можуть «відбруньковуватися» від клітини-хазяїна, захоплюючи частину плазматичної мембрани. В цьому разі заражена клітина, доки не вичерпаються її енергетичні та біохімічні ресурси, до­статньо тривалий час утворює все нові й нові вірусні частинки.

Іноді вірусна ДНК вбудовується в ДНК клітини-ха­зяїна. При цьому водночас синтезуються як білки кліти­ни, так і білки вірусів. Така клітина не гине, але може змінювати свої властивості, наприклад набуває здат­ності необмежене рости. Такі форми відомі серед бак­теріофагів і вірусів, які спричиняють деякі види ракових захворювань.

3. Проникнувши в клітину, вірус спричинює в ній інфекційні процеси. Інфекція (від лат. інфіцере — за­ражати, отруювати) — комплекс процесів, які відбува­ються під час взаємодії збудника (віруси, бактерії, гриби) і організму хазяїна. Подібні явища, до яких призводять паразитичні тварини (найпростіші, плоскі та круглі черви тощо), називають інвазією (від лат. інвазіо — вторгнення, напад).

Розрізняють гострі та хронічні вірусні інфекції. Внаслідок гострої інфекції після розмноження вірусних частинок клітина звичайно гине. За хро­нічної інфекції послідовні покоління вірусних час­тинок утворюються в клітині протягом тривалого часу. Іноді інфікована клітина не втрачає здатності до поділу і може передавати вірусні частинки до­чірнім клітинам.

За прихованої інфекції вірусні частинки з інфі­кованих клітин у довкілля не виходять, їх часто неможливо виявити і в самій клітині (віруси, що спри­чиняють СНІД, герпес та ін.). Але під впливом пев­них чинників, які їх активізують, прихована інфекція може набути гострої або хронічної форми. Людей з прихованою формою захворювання називають носія­ми інфекції.

Шляхи проникнення вірусів в організм хазяїна бува­ють різними. За повітряно-краплинного здоровий організм заражується від хворого, вдихаючи повітря з краплинами слини та інших виділень останнього (грип, кір, віспа тощо). З їжею в організм потрапля­ють віруси ящура і деякі інші. Через пошкоджену, а іноді і непошкоджену шкіру можуть проникати віру­си сказу, віспи, герпесу та ін. Під час переливання крові, стоматологічних операцій, користування за­брудненими шприцами можуть передаватись віруси СНІДу і гепатиту В, статевим шляхом — ВІЛ і герпесу. Багато збудників вірусних захворювань людини і тва­рин переносять кровосисні комарі (жовта пропасниця) та інші комахи, а також кліщі (тайговий енцефаліт) під час кровоссання.

Деякі комахи (попелиці, цикади) і круглі черви переносять збудників вірусних захворювань рослин. В організмах людини і тварин вірусні частинки поши­рюються з током крові, лімфи чи порожнинної ріди­ни, в рослинах — провідними тканинами.

У відповідь на потрапляння вірусних частинок в організмі людини і тварин виробляються особливі захисні білки — імуноглобуліни. Вони ста­новлять собою антитіла і здатні знешкоджувати певні віруси і не допускати їхнього проникнення всередину клітин. Для протидії кожному вірусу виробляється особливий імуноглобулін. Якщо вірусна частинка все ж проникає крізь мембрану, в клітині утворюються інші захисні білки - інтерферони, які пригнічують розмноження вірусів. На відміну від імуноглобуліну, інтерферони не мають специфічності, тому їх застосо­вують для боротьби з різними вірусними захворюван­нями. У гемолімфі членистоногих виявлено особливі ферменти, що розщеплюють вірусні частинки. Деякі види лейкоцитів спроможні розпізнавати і знищувати інфіковані вірусами клітини. У рослин також виявлено речовини, здатні протистояти вірусам.

В одних випадках унаслідок перенесеного захво­рювання чи завдяки щепленню організм набуває стійкого імунітету до певного виду вірусу (віспа, кір, ентерит, і чумка собак тощо), а в інших — можливе по­вторне захворювання (грип).

Вірус імунодефіциту людини пригнічує імунну си­стему, тому хворий на СНІД може загинути від будь-якої інфекції. На жаль, ефективних засобів боротьби зі СНІДом досі не знайдено.

Віруси у природі регулюють чисельність своїх хазяїв. Вважають, що віруси відіграють певну роль в еволюції прокаріотів, оскільки можуть передавати спадкову інформацію від однієї бактеріальної клітини до іншої, як усередині одного виду, так і між різними видами, вбудовуючись у ДНК клітини-хазяїна.

У житті людини віруси відіграють переважно негативну роль. Вони спричиняють багато різноманіт­них захворювань людини, свійських тварин і куль­турних рослин. У людини віруси вражають органи дихання (наприклад, грип), травлення (гастроентери­ти, гепатити), нервову (поліомієліти, енцефаліти, сказ) систему, шкіру і слизові оболонки (герпес, кір, вітряна віспа), клітини різних систем органів (віспа, жовта пропасниця), пригнічують імунні реакції (СНІД), призводять до деяких видів ракових захворювань. У свійських тварин вони спричинюють ящур парнокопитних, ентерит і чумку собак, чуму курей та інші захворювання, деякі з них (ящур та ін.) небез­печні й для людини.

Віруси є збудниками небезпечних захворювань культурних рослин - мозаїчність, плямистість, відми­рання органів, пухлини («рак» плодових дерев тощо). Бактеріофаги часто шкодять мікробіологічній про­мисловості, знищуючи культури корисних мікроор­ганізмів.

Для уникнення зараження вірусами потрібно до­тримуватись правил особистої гігієни, не пити сиру воду, не споживати немиті овочі та фрукти, недостат­ньо кулінарне оброблене м'ясо і рибу, застосовувати заходи захисту проти укусів кровосисних комах і кліщів. Відомо, що безладні статеві зв'язки і нар­команія, коли декілька людей вводять собі наркотик одним і тим самим шприцом, — основні шляхи поши­рення СНІДу.

Хворих на інфекційні хвороби людей і тварин слід ізолювати від здорових до повного одужання (каран­тин) і лікувати за допомогою антивірусних препаратів. Слід також знищувати кровосисних членистоногих – переносників вірусних інфекцій.

Особливе значення для боротьби з вірусними захворюваннями має профілактичне щеплення, внаслідок якого в організмі виробляється імунітет до збудника певного захворювання. Саме завдяки про­філактичному щепленню вдалося перемогти смер­тельно небезпечні захворювання – віспу і поліомієліт. Профілактичне щеплення роблять і тваринам.

Деякі види бактеріофагів використовують для ліку­вання бактеріальних захворювань, наприклад дизен­терії. Вірусів - паразитів комах використовують у біоло­гічному методі боротьби зі шкідливими видами (шов­копрядом непарним, кровосисними комарами та ін.).

4. До клітинних форм відносяться одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні організ­ми. Одноклітинний організм є водночас і самостійним цілісним організмом (бактерії та ціанобактерії, дріжджі, деякі гриби, найпростіші).

Бактерії представляють значну групу найдрібніших і в більшості одноклітинних організмів. Основними формами бактерій є куляста, паличковидна і звита. Розміри бактерій дуже малі — від десятих часток мікрона до декількох мікронів 

Гриби є поширеною і різноманітною групою організмів, не здібних до синтезу органічних речовин з вуглекислого газу. Для розвитку вони потребують органічних речовинах.

Мікроскопічні гриби розвиваються звичайно на поверхні субстрату у вигляді пухнастих, пувутиноподібних і ватоподібних утворень, а деякі — у вигляді тонких нальотів і плівок. Багато хто з них має велике промислове значення; вони використовуються у виробництві органічних кислот, ферментів, антибіотиків, вітамінів, деяких сортів сиру і ін.

Багато грибів обумовлюють псування харчових продуктів і промислових товарів. Деякі викликають захворювання рослин, людини і тварин.

Тіло більшості грибів складається з тонких сильно розгалужених ниток, більш менш тісно що переплітаються між собою. Нитки називають гіфами, а утворюване їх сплетенням тіло гриба — грибницею, або міцелієм.

Існують гриби як багатоклітинні, у яких гіфи розділені (септовані) перегородками на клітини, інші гриби мають гіфи без перегородок (несептовані) — вся грибниця є як би одноклітинним організмом.

Дріжджі є одноклітинними нерухомими організмами, широко поширеними в природі: вони зустрічаються в ґрунті, на плодах, особливо перезрілих, і листі рослин. Багато дріжджів застосовують в господарстві і промисловості. З другого боку, розвиток дріжджів в харчових продуктах може викликати їх псування (спучування, зміна запаху і смаку).

Технічне значення дріжджів засновано на їх здатності перетворювати цукор на етиловий спирт і вуглекислий газ.

Форма клітин дріжджів частіше всього округла, овально-яйцевидна або еліпсовидна. Зустрічаються дріжджі циліндрові, лимоноподібні і особливої форми — серповидні, стрілоподібні, трикутні. Розміри дріжджових клітин звичайно не перевищують 10— 15 мкм.

Колоніальні організми складаються з бага­тьох клітин одного чи кількох типів (поліпи, медузи, найпростіші). Кожна з цих клітин здебільшого функціонує незалежно від інших (живлення, розмноження тощо).

Рекомендовано дивись онлайн:

Разнообразие микробов. Научная телепередача