По благословению Святейшего Патриарха Московского и всея Руси Алексия II Автор С. Ю. Вертьянов ( E - mail : SergijV@ yandex. ru ) Под общей научной редакцией д.б.н. М. Г.

Страница 12 из 16

Полученные результаты не подтверди­ли основное положение эволюционной теории о саморазвитии жизни из простейших организмов. В земной коре наличие живых бактерий наблюдается на глубинах во многие сотни метров, поэтому факт нахождения их останков в глубинных породах не означает их исключитель­ной древности по сравнению с другими организмами. Несмотря на установившееся мнение об эволюционном про­исхождении эукариотических организмов от прокариотических, в строении их РНК обнаружены столь разительные отличия, что современным биохимикам эволюция от прокариотической клетки к эукариотической представляется невероятной. 1.

Сравните строение клеток прокариот и эукариот. 2. Расскажите о спорах бактерий. 3. Перечислите полезные функции бактерий. 4. Какие эксперименты с бактериями послужили опроверже­нию гипотезы самозарождения жизни из простейших орга­низмов? § 13.

Неклеточные формы жизни – вирусы В 1892 г. русский микробиолог и ботаник Д. И. Иванов­ский описал необычные свойства возбудителя одной из болезней листьев растений – табачной мозаики (у больных расте­ний разрушаются лейкопласты и обесцвечиваются фрагмен­ты листьев). Возбудитель этой болезни проникал сквозь фильтры, задерживающие бактерии.

Похожее открытие сделали французские ученые Ф. Леффлер и П. Фрош относительно возбудителя болезни животных – ящура. Нидерландский ботаник М. Бейерник предложил назы­вать эти фильтрующиеся инфекции вирусами (<лат. virus яд). Отечественный врач Н. Ф. Гамалея обнаружил вирус, разруша­ющий бактерии. Канадский бактериолог Ф. Де Эрелль назвал такие вирусы бактериофагами.

Как теперь известно, вирусную природу имеют возбудители многих болезней, поражающих человека, – оспы, гепатита, свинки, кори, бешенства, клещевого энцефалита, краснухи, по­лиомиелита, герпеса, гриппа и др. Ученые до сих пор ведут спо­ры о вирусах: живые это существа или нет? Вне клеток орга­низмов вирусы не дышат, не питаются, не размножаются и обычно имеют вид кристаллов.

В клетках «хозяев» вирусы ак­тивируются и проявляют такие свойства живых систем, как воспроизведение, регуляция и сохранение. Размеры вирусов составляют всего 0,015-0,4 мкм, поэтому изучение их возможно только с помощью электронного микро­скопа. Вирусы являются неклеточными формами жизни. В них отсутствуют обязательные компоненты строения клетки – мембранные структуры.

Вирусы состоят из молекулы РНК или ДНК и нескольких белков, образующих капсид – наружную оболочку. Внешнюю часть капсида вирусы строят из фрагмен­тов ядерной или цитоплазматической мембраны клетки хозяина. РНК-вирусы любопытны тем, что в них роль генети­ческого материала выполня­ет не ДНК, а РНК. Количе­ство генов в наследственном материале вирусов очень не­велико: от 3 у табачной мо­заики до 240 у вируса оспы (

в ДНК человека более 30 тысяч различных генов). Вирусы: 1 – табачной мозаики, 2 – герпеса, 3 – гриппа ДНК Белки капсида Бактериофаг впрыскивает свою ДНК в клетку «хозяина» В клетках растений и животных, как правило, паразитируют РНК-вирусы, а бактериофаги чаще со­держат ДНК.

В отличие от клеточных орга­низмов вирусы не имеют собствен­ной белоксинтезирующей системы (рибосом и тРНК). Паразитизм вирусов носит особенный, генетический характер. Они вно­сят в клетку только свою генетическую информацию. Вирус присоединяется к поверхности клетки и погружается в цитоп­лазму, образуя в клетке пиноцитозную вакуоль. Далее он пе­ремещается в любой участок клетки и там «раздевается» от оболочек.

Бактериофаги для проникновения сквозь толстые стенки бактерий обладают специальным устройством впрыски­вания своей ДНК в клетку бактерии, «раздеваясь» уже на ста­дии проникновения. Вирусы растений попадают в клетки че­рез повреждения или переносятся насекомыми. Зараженная клетка вместо собственных ДНК и белков начинает синтези­ровать вирусы. Накопившиеся вирусы покидают «хозяина» пу­тем «взрыва», нарушая целостность клетки, или выходят по­степенно через комплекс Гольджи.

Вирусы распознают своих «хозяев» по специфическим для каждой клетки белкам на поверхности мембраны. Поэтому ви­русная инфекция имеет видовую и тканевую специфичность. Вирус гепатита паразитирует только в клетках печени, грип­па – в клетках эпителия слизистой оболочки дыхательных путей, свинки — в клетках слюнных желез. Некоторые люди обладают пониженной чувствительностью к поражению виру­сом СПИД. Клетки их иммунной системы (лимфоциты, мак­рофаги)

имеют наследственно измененные белковые рецепто­ры на своей поверхности и не поражаются вирусом. Интенсивное развитие современной вирусологии позволя­ет надеяться, что неизлечимые сегодня недуги окажутся по­бежденными в недалеком будущем. 1. Кем и когда были впервые исследованы вирусы? Какое их свойство особенно удивило ученых? 2.

Какие необычные для живых организмов свойства име­ют вирусы? 3. Почему вирусы относят к неклеточным формам жизни? 4. Чем различаются ДНК- и РНК-вирусы? 5. Опишите жизненный цикл вирусов. Глава 3. МЕТАБОЛИЗМ — ОСНОВА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КЛЕТКИ Под метаболизмом понимают постоянно происходящий в клетках живых организмов обмен веществ и энергии.

Одни соединения, выполнив свою функцию, становятся ненужными, в других возникает насущная потребность. В различных про­цессах метаболизма из простых веществ при участии фермен­тов синтезируются высокомолекулярные соединения, в свою очередь сложные молекулы расщепляются на более простые. Реакции биологического синтеза называются анаболичес­кими (<греч. anabole подъем)

, а их совокупность в клетке – анаболизмом, или пластическим обменом (<греч. plastos вы­лепленный, созданный). В клетке протекает огромное количество процессов синте­за: липидов в эндоплазматической сети, белков на рибосомах, полисахаридов в комплексе Гольджи эукариот и в цитоплаз­ме прокариот, углеводов в пластидах растений. Структура син­тезируемых макромолекул обладает видовой и индивидуальной специфичностью.

Набор характерных для клетки веществ со­ответствует последовательности нуклеотидов ДНК, составляю­щих генотип. Для обеспечения реакций синтеза клетке тре­буются существенные затраты энергии, получаемой при рас­щеплении веществ. Совокупность реакций расщепления сложных молекул на более простые носит название катаболизма (<греч. katabole разрушение), или энергетического обмена.

Примерами таких реакций является расщепление липидов, полисахаридов, бел­ков и нуклеиновых кислот в лизосомах, а также простых уг­леводов и жирных кислот в митохондриях. В результате процессов катаболизма высвобождается энер­гия. Существенная ее часть запасается в виде высокоэнергетичных химических связей АТФ. Запасы АТФ позволяют организму быстро и эффективно обеспечивать различные про­цессы жизнедеятельности.

Молекулы белков функционируют в организме от несколь­ких часов до нескольких дней. За этот период в них накап­ливаются нарушения, и белки становятся непригодными для выполнения своих функций. Они расщепляются и заменяются на вновь синтезируемые. Требуют постоянного обновления и сами клеточные структуры. Пластический и энергетический обмены неразрывно взаимо­связаны.

Процессы расщепления осуществляют энергетическое обеспечение процессов синтеза, а также поставляют необходи­мые для синтеза строительные вещества. Метаболизм Правильный обмен веществ поддерживает постоянство химического состава биоло­гических систем, их внутренней среды. Способность организмов сохранять внутренние параметры неизменными носит название гомеостпаза.

Процессы метаболизма происходят в соответствии с генетической программой клетки, реализуя ее наследственную информацию. § 14. Энергетический обмен в клетке. Синтез АТФ Человек и животные получают энергию за счет окисления органических соединений, поступающих с пищей. Биологичес­кое окисление веществ – это, по сути, медленное горение. Ко­нечные продукты сгорания дров (целлюлозы) – углекислый газ и вода. Полное окисление органических веществ (углеводов и липидов)

в клетках также происходит до воды и углекислого газа. В отличие от горения, процесс биологического окисления происходит постепенно. Высвобождающаяся энергия также по­степенно запасается в виде химических связей синтезируемых соединений. Некоторая ее часть рассеивается в клетках, под­держивая необходимую для жизнедеятельности температуру. Синтез АТФ происходит главным образом в митохондри­ях (у растений еще и в хлоропластах)

и обеспечивается в ос­новном энергией, выделяющейся при расщеплении глюкозы, могут использоваться и другие простые органические со­единения – сахара, жирные кислоты и пр. Гликолиз. Процесс расщепления глюкозы в живых организ­мах носит название гликолиза (<греч. glykys сладкий + lysis пасщепление). Рассмотрим основные его этапы. На первой, предварительной стадии в лизосомах происхо­дит образование простых органических молекул путем расщеп­ления ди- и полисахаридов.

Претензии к содержанию