Сергей Титов - Естествознание. Базовый уровень. 11 класс

Существуют организмы, вообще не имеющие клеточного строения. Их называют вирусами (от лат. «вирус» – яд). Вирус состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), заключённой в белковую оболочку – капсид (рис. 55). Вирусы могут размножаться только внутри других, прокариотических или эукариотических, клеток, поэтому все они являются паразитами бактерий, растений, грибов или животных, включая человека.

Рис. 55. Вирусы: схемы строения и электронные фотографии

Вирусы, паразитирующие на бактериях, называют бактериофагами или просто фагами.

Малые размеры (от 30 до 500 нм) позволяют вирусам проникать через поры фильтров, которые обычно задерживают бактерии. Поэтому они и получили своё название, так как вначале было не ясно, являются возбудители ряда болезней организмами или ядами. Для размножения вирус должен проникнуть внутрь клетки. Иногда он входит в неё целиком – вместе с капсидом, а иногда, действуя подобно шприцу, впрыскивает через мембрану свою нуклеиновую кислоту, которая взаимодействует с генетическим аппаратом поражённой клетки (рис. 56). В результате клетка начинает производить те нуклеиновые кислоты и белки, которые требуются не ей, а вирусу. Образовавшиеся в клетке вирусы разрывают мембрану и начинают заражать соседние клетки. Для того чтобы избежать заражения, клетки способны синтезировать специальное вещество – интерферон.

Вирусы, так же как и бактерии, являются возбудителями многих болезней человека. Вирусными заболеваниями являются грипп, корь, ветряная оспа, краснуха, коклюш и др. Основная трудность лечения вирусных заболеваний заключается в том, что на вирусы не действуют антибиотики. К наиболее опасным вирусным заболеваниям относится натуральная (или, как её называли раньше, чёрная) оспа. От неё, так же как от чумы и холеры, раньше вымирали целые города. Резко снизить, а затем и вовсе уничтожить оспу удалось с помощью вакцинации.

В конце XVIII в. было обнаружено, что у лошадей и коров встречается болезнь, напоминающая человечью оспу, но протекающая в гораздо более лёгкой форме. Доярки часто перебаливали коровьей оспой и после этого не заражались натуральной. Обращал на себя внимание также интересный факт, что в кавалерии заболеваемость оспой была значительно ниже, чем в пехоте. Первые опыты по прививке оспы провёл английский врач Эдвард Дженнер (1749–1823) (рис. 57).

Рис. 57. Э. Дженнер

Прививая пациентам коровью оспу, он обнаружил, что после этого они становятся невосприимчивыми к оспе натуральной. С начала XIX в. прививка оспы стала повсеместной, после чего это заболевание резко пошло на убыль. Последний случай заболевания оспой был зарегистрирован в 1977 г. в Сомали. В настоящее время вирусы оспы существуют только в лабораториях.

В 1983 г. был открыт вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), который вызывает синдром приобретённого иммунодефицита (СПИД). ВИЧ-инфицированные люди в течение долгого времени могут не обнаруживать симптомы болезни. Однако в определённый момент вирус начинает размножаться, заражая в первую очередь клетки, связанные с иммунной системой. Размножаясь в них, он поражает всё новые и новые клетки. В результате иммунитет человека уже не справляется с болезнями, обычно неопасными для людей с нормальной иммунной системой.

Не следует, однако, думать, что вирусы могут приносить человеку только вред. Бактериофаги, уничтожающие болезнетворных бактерий, часто используют в медицине для лечения инфекционных болезней.

1. Что представляет собой генетический аппарат прокариотических клеток?

2. Какую роль выполняют споры у бактерий? Чем споры бактерий отличаются от спор растений?

3. Какие вам известны бактериальные и вирусные заболевания?

4. Используя рисунок 55, опишите строение вируса.

5. Когда и кем были внедрены прививки против натуральной оспы?

6. Используя знания, полученные в курсе «Человек и его здоровье», объясните, чем различаются вакцина и сыворотка.

1. Составьте и заполните в тетради сравнительную таблицу «Строение эукариотической и прокариотической клетки», самостоятельно выделив критерии сравнения.

2. Используя дополнительные источники информации, подготовьте сообщение на одну из тем: «Вирусы: история открытия», «Инфекционные заболевания: пути заражения и меры профилактики».

3. Создайте портфолио по теме «Роль вирусов в жизни организмов и эволюции органического мира на Земле».

Как вам уже известно, любой процесс требует затраты энергии. При её отсутствии увеличивающаяся энтропия приведёт к полному хаосу внутри системы и сделает невозможной любую работу.

Рис. 58. Строение молекулы АТФ

Для живой клетки это особенно важно. Клетка обладает такой высокой упорядоченностью своих структур, требует такой определённой концентрации веществ в каждой своей части, что -малейшее беспорядочное движение может её разрушить. Кроме того, в клетке постоянно происходит синтез необходимых ей веществ. Этот процесс называют пластическим обменом или ассимиляцией, он тоже требует больших затрат энергии. Поэтому клетке требуется постоянный приток свободной энергии. Откуда же она берётся?

Практически все энергетические потребности клетки обеспечиваются одним-единственным процессом – распадом молекулы аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). АТФ – это нуклеотид, содержащий азотистое основание аденин, пятиуглеродный сахар (рибозу) и три остатка фосфорной кислоты [9](рис. 58). В молекуле АТФ связи между остатками фосфорной кислоты обладают очень высокой энергией, поэтому их называют макроэргическими (от греч. «макрос» – большой и «эргон» – деятельность, работа). При разрыве этих связей выделяется большое количество энергии, которая и используется клеткой. Как правило, отщепляется только одна молекула фосфорной кислоты: