Лекция

Тема: Строение и функции клетки

План лекции.

1.

Строение и функции клетки

2.

Цитоплазма и клеточная мембрана

3.

Органоиды клетки

4.

Особенности строения растительной клетки

5.

Неклеточные формы жизни. Вирусы.

Информационное обеспечение:

1.

Паршутина Л.А. Естествознание. Биология: учеб. для студ. учреждений сред.

проф. Образования. М. : Издательство центр «Академия» , 2019. – 352 с.

2.

Константинов В.М. , Резанов А.Г., Фадеева Е.О. Биология для профессий и

специальностей технического и естественно-научного профилей –М,

«Академия», 2017

3.

Тейлор Д. Биология : в 3т. Т.З. Н.Грин, У. Стаут; под ред. Р. Сопера; пер. 3-го

англ. Изд. – 14-е изд. – М. : Лаборатория знаний, 2022. – 451с.

4.

Беляев Д. К., Дымшиц Г.М., Кузнецова Л.Н. и др. Биология (базовый уровень).

10 класс. —М., 2019

5.

Бородин П.М., Высоцкая Л.В. , Дымшиц Г.М. Биология 10-11 классы: учеб.

Для общеобразоват.организаций: углубл. Уровень: в 2 ч. _М.: Просвещение,

2020

Строение

прокариотической

клетки:

1

— клеточная стенка;

2

— наружная

цитоплазматическая

мембрана; 3 — стопки

мембран,

в которых

осуществляется

фотосинтез (не у всех

прокариот); 4 —

хромосома

(кольцевидная

молекула ДНК); 5 —

мезосома (плотно

упакованный резерв

наружной

цитоплазматической

мембраны); 6 —

вакуоли; 7 — жгутики

(не у всех прокариот);

8 — впячивания

наружной

Строение и функции клетки

В

настоящее

время

выделяют

два

уровня

клеточной

организации:

прокариотический и эукариотический. Прокариотические клетки типичны для

одноклеточных организмов — прокариот,

тогда как эукариотические клетки

характерны для эукариот,

большинство которых является многоклеточными

организмами.

Прокариотическая клетка.

Бактерии — это типичные прокариотические

клетки. Бактериальная клетка окружена клеточной стенкой, представляющей собой

«мешок», в котором заключено клеточное содержимое (рис. 1.8). На поверхности

клеточной стенки у бактерий могут располагаться жгутики. Отличительным

признаком ряда бактериальных видов является капсула, расположенная снаружи от

клеточной стенки.

Главная особенность строения бактерий — отсутствие оформленного ядра,

ограниченного оболочкой.

Основное

вещество

бактериальных

клеток

представлено

цитоплазмой.

Цитоплазма имеет собственную цитоплазматическую мембрану, впячива- ния

которой называют мезосо- мами. В цитоплазме располагаются ядерная область,

рибосомы, осуществляющие синтез белков, и различные включения в виде гранул

гликогена, липидов, метахроматина, серы. Наследственная информация у бактерий

заключена в одной хромосоме. Бактериальная хромосома состоит из одной

молекулы ДНК, имеет форму кольца, погружена в цитоплазму и представляет собой

ядерную область бактериальной клетки. Все ферменты, обеспечивающие процессы

жизнедеятельности бактерий, диффузно рассеяны по цитоплазме или прикреплены к

внутренней поверхности мембраны.

Разнообразие форм

эукариотических

клеток.

Растительные

клетки: 1, 2 —

паренхимные; 3 — из

палисадной ткани; 4

— клетка сосуда; 5

— клетка ситовидной

трубки; 6 — клетка

механической ткани.

Клетки

многоклеточных

животных: 7 —

яйцеклетка; 8 и 10 —

нервные клетки; 9 —

клетка костной ткани

— остеоцит; 11 —

мышечная клетка

(гладкой мышцы);

12 — сперматозоид;

13 — лейкоцит.

Простейшие: 14 —

амеба; 15 — сувойка

— представитель

класса инфузорий;

16 — эвглена

зеленая

Главная особенность строения бактерий — отсутствие оформленного ядра,

ограниченного оболочкой.

Эукариотическая

клетка.

Наиболее

сложная

организация

свойственна

эукариотическим клеткам (рис. 1.9), которые характерны для различных групп

организмов от одноклеточных водорослей и простейших до высших растений и

позвоночных животных.

Так называемой типичной клетки в природе не существует, но у тысяч

различных видов клеток можно выделить общие черты строения (рис. 1.10).

Каждая

эукариотическая

клетка

состоит

из

двух

важнейших,

тесно

взаимосвязанных частей — цитоплазмы и ядра.

Цитоплазма и клеточная мембрана

От внешней среды цитоплазма отграничена наружной клеточной мембраной

(цитоплазматической, плазматической, плазмалеммой). Плазматическая мембрана

— плотная ультрамикроскопическая пленка (толщина 7 — 10 нм), образованная

двумя слоями липидов, в которые на разную глубину с наружной и внутренней

стороны погружены многочисленные и разнообразные молекулы белка

(рис. 1.11).

Комбинированная схема строения эукариотической клетки:

А — клетка животного организма;

Б — растительная клетка;

1— ядро с хроматином и ядрышком;

2— цитоплазматическая мембрана;

3— клеточная стенка;

4—плазмодесмы;

5—шероховатая эндоплазматическая сеть;

6— гладкая эндоплазматическая сеть;

7— пино- цитозные вакуоли;

8— аппарат Гольджи;

9— лизосомы;

10 — жировые включения;

11 — центриоли;

12 — митохондрии;

13 — полирибосомы;

14 — вакуоли;

15 — хлоропласты.

Мозаичная

модель

биологической

мембраны: 1 —

белки; 2 — слой

липидов,

состоящий из

двух рядов

молекул

От внешней среды цитоплазма отграничена наружной клеточной мембраной

(цитоплазматической, плазматической, плазмалеммой).

У большинства растительных клеток помимо мембраны снаружи имеется еще

толстая целлюлозная оболочка — клеточная стенка. Она выполняет опорную

функцию за счет жесткого наружного слоя, придающего клеткам четкую форму.

Наружная цитоплазматическая клеточная мембрана выполняет ряд очень

важных биологических функций. Отграничивая клетку от окружающей среды,

мембрана осуществляет транспорт веществ внутрь клетки. В цитоплазматической

мембране есть многочисленные мельчайшие отверстия — поры, через которые с

помощью ферментов внутрь клетки могут проникать ионы и мелкие молекулы.

Кроме того, ионы и мелкие молекулы могут проникать в клетку непосредственно

через мембрану. Транспорт веществ носит избирательный характер. Клеточная

мембрана легко проницаема для одних веществ и непроницаема для других. За счет

этого свойства мембраны концентрация ионов калия, кальция, магния, фосфора в

цитоплазме выше, а концентрация натрия и хлора ниже, чем в окружающей среде.

Избирательная

проницаемость

клеточной

мембраны

носит

название

полупроницаемости и является одним из важнейших свойств клеточных мембран.

Химические соединения и твердые частицы могут проникать в клетку путем

пиноцитоза и фагоцитоза. Наружная мембрана клетки образует выпячивание в месте

контакта с твердой частицей или каплей жидкого вещества, края выпячивания

смыкаются, увлекая захваченное вещество вглубь цитоплазмы, где оно подвергается

ферментативному расщеплению.

Плазматическая

мембрана образует удлиненные выросты — микроворсинки, складки, что во много

раз увеличивает всасывающую или выделительную поверхность клеток. С помощью

мембранных выростов клетки соединяются друг с другом в тканях и органах

многоклеточных организмов; на складках мембран располагаются разнообразные

ферменты, участвующие в обмене веществ.

Цитоплазма содержит целый ряд структур (органелл, или органоидов), каждая

из которых имеет свои особенности строения и выполняет определенную функцию.

Органоиды взвешены в жидкой среде цитоплазмы, которую называют

цитоплазматическим матриксом, или гиалоплазмой. Это наименее плотная часть

клетки, на 85 % состоящая из воды, на 10 % — из белков; остальной объем

приходится на долю липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и минеральных

соединений. Все эти вещества образуют коллоидный раствор, близкий по

консистенции к глицерину. Коллоидное вещество клетки в зависимости от ее

физиологического состояния и характера воздействия внешней среды способно

загустевать и превращаться в твердый студень (гель), который в свою очередь при

определенных условиях разжижается и вновь превращается в жидкость (золь).

Гиалоплазма играет значительную роль в клетке. Благодаря вязкости и

способности к перемещению гиалоплазма обеспечивает непрерывное передвижение

продуктов обмена веществ в клетке. Кроме того, примыкая к наружной клеточной

мембране, она обеспечивает обмен веществ между клетками.

К органоидам, свойственным всем клеткам, относятся эндоплазматическая сеть,

рибосомы, комплекс Гольджи, митохондрии, лизосомы, клеточный центр.

Органоиды клетки

Эндоплазматическая сеть (эндоплазматический ретикулум) — это сложная

система мембран, пронизывающих цитоплазму. Мембраны, образующие стенки

эндоплазматической сети, по структуре сходны с наружной клеточной мембраной.

Существуют два типа эндоплазматической сети — гладкая (агранулярная) и

шероховатая (гранулярная). На мембранах первого типа находятся ферменты

жирового и углеводного обмена, т. е. на них происходит синтез липидов и

углеводов. На мембранах второго типа располагаются мельчайшие зернышки —

гранулы, называемые рибосомами, которые покрывают поверхность уплощенных

мембранных мешочков (цистерн) эндоплазматической сети, придавая мембранам

шероховатый вид, за что эта сеть и получила свое название. На рибосомах

синтезируются

белки,

которые

накапливаются

в

каналах

и

полостях

эндоплазматической сети и затем по ним транспортируются к различным

органоидам клетки. Внутренняя полость канальцев заполнена матриксом —

бесструктурной жидкостью, содержащей продукты жизнедеятельности клетки.

Синтезируемые на мембранах эндоплазматической сети белки, липиды и

углеводы используются в обмене веществ, либо накапливаются в цитоплазме в

качестве включений, либо выводятся наружу.

Рибосомы

представляют собой округлые тельца, лишенные мембранной

структуры и состоящие из рибонуклеиновой кислоты (РНК) и белков почти в

равном соотношении. Каждая рибосома состоит из двух субъединиц различной

величины, соединенных между собой. Субъединицы формируются в ядре в зоне

ядрышка и затем поступают в цитоплазму, где осуществляется сборка рибосом. В

цитоплазме рибосомы могут располагаться свободно или быть прикрепленными к

поверхности

мембран

эндоплазматической

сети.

На

мембране

они

могут

располагаться поодиночке или объединяться в комплексы — полирибосомы

(полисомы). Основная функция рибосом — синтез белков.

Комплекс (аппарат) Гольджи состоит из диктиосом, представляющих собой

стопки из 5 — 20 параллельных плоских мешочков — цистерн, ограниченных

мембраной. Синтезированные на мембранах эндоплазматической сети белки,

полисахариды, жиры транспортируются к комплексу Гольджи, где они химически

перерабатываются,

уплотняются,

а

затем

либо

переходят

в

цитоплазму

и

используются самой клеткой, либо выводятся из нее. В растительных клетках

комплекс Гольджи является центром синтеза, накопления и секреции полисахаридов

клеточной стенки.

Митохондрии

— микроскопические структуры разнообразной формы: от

сферических глыбок (зернышек) до цилиндрических телец; могут иметь нитевидную

форму. Митохондрии имеют двухмембранное строение. Между наружной и

внутренней мембранами находится бесструктурная жидкость — матрикс. В

матриксе митохондрий содержатся молекулы ДНК, специфических РНК и более

мелкие рибосомы, чем в цитоплазме. Здесь происходит автономный синтез белков,

входящих во внутреннюю мембрану митохондрий, а также окисление и синтез

жирных кислот.

Наружная мембрана гладкая, а внутренняя образует складки (кристы). На

мембранах крист располагаются многочисленные окислительные ферменты, с

помощью которых осуществляется синтез высокоэнергетического вещества — АТФ.

Митохондрии являются энергетическими центрами клетки.

Лизосомы

— небольшие овальные тельца. Они окружены мембраной и

заполнены густозернистым матриксом. Одна из основных функций лизосом —

участие во внутриклеточном переваривании пищевых веществ. Лизосомы содержат

пищеварительные

(гидролитические)

ферменты,

которые

расщепляют

белки,

нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды и другие вещества.

Расщепление веществ с помощью ферментов называют лизисом,

откуда и

происходит название органоида (от греч. lysis — разложение, распад, растворение).

Кроме того, лизосомы могут переваривать части самой клетки (автолиз) при их

старении, в ходе эмбрионального развития, когда происходит замена зародышевых

тканей на постоянные, в случае отмирания содержимого живой клетки, например,

при формировании сосудов и трахеид у растений. Лизосомы могут участвовать в

удалении целых клеток и межклеточного вещества: рассасывании хвоста у

головастиков, образовании кости на месте хряща.

Продукты лизиса выводятся через мембрану лизосомы в цитоплазму, где они

включаются в состав новых молекул. При разрыве лисозомной мембраны ферменты

поступают в цитоплазму и переваривают ее содержимое, вызывая гибель клетки.

Лизосомы образуются из эндоплазматической сети или из комплекса Гольджи.

Клеточный центр

состоит из двух маленьких телец — центриолей.

Это

органоиды цилиндрической формы, расположенные под прямым углом друг к

другу. Стенка центриоли построена из девяти триплетов микротрубочек. Центриоли

относятся к самовоспроизводящимся органоидам цитоплазмы. Клеточный центр

играет важную роль в клеточном делении: полагают, что от центриолей начинается

рост веретена деления. Однако у высших растений он отсутствует.

Ядро — важнейшая составная часть клетки (рис. 1.П В ядре, в ДНК, хранится и

воспроизводится наследственн: информация.

Форма и размеры ядер в различных клетках млекопитающих:

1—4 — различные виды лейкоцитов;

5 — клетка кишечного эпителия;

6 — клетка печени;

7 — нервная клетка;

8 — гладкомышечная клетка;

9 — нейросекреторная клетка.

Ядро является центром управления обменом веществ клетки, контролирующим

деятельность всех других органоидов. Поэтому с удалением ядра клетка прекращает

свои функции и гибнет.

Ядро окружено оболочкой, которая состоит из двух мембран, разделенных

бесструктурным

содержимым

(матриксом),

сходным

с

матриксом

каналов

эндоплазматической сети. Поверхность наружной мембраны оболочки ядра покрыта

рибосомами. Ядерная оболочка пронизана порами, на краях которых наружная

мембрана переходит во внутреннюю. Через поры происходит активный обмен

молекулами между ядром и цитоплазмой, но при этом ядерная оболочка

Возможные пути

обмена веществами

между ядром и

цитоплазмой:

1

— перемещение

веществ через поры

ядерной оболочки;

2

— впячивание

цитоплазмы внутрь

ядра;

3

— контакт ядерной

оболочки с ядрышком;

4

— продолжение

мембран ядерной

оболочки в каналы

эндоплазматической

сети; 5 — часть

каналов открывается в

окружающую

(внеклеточную) среду;

6 — выпячивание

ядерной оболочки

в цитоплазму

отграничивает ядерное содержимое от цитоплазмы, что обеспечивает различия в

химическом составе ядерного сока (кариоплазмы) и цитоплазмы (рис. 1.13).

Хроматин ядра представляет собой глыбки, гранулы и сеть тонких длинных

нитей. Основными структурными компонентами хроматина являются молекулы

ДНК (30 — 45%) и специальные белки, некоторые из которых (гистоны) образуют

комплекс с ДНК и играют важную роль в ее упаковке. Хроматин представляет

собой спирализованные (плотноупа- кованные)

хромосомы

(нити ДНК) —

органоиды клеточного ядра, которые являются носителями генов и определяют

наследственные свойства клеток и организмов. Хромосомы имеют форму палочек,

нитей, петель.

Каждая хромосома перед делением

клетки

(митозом)

состоит

из

двух

продольных

копий

—

хроматид,

скрепленных

центромерой

—

перетяжкой,

к

которой

во

время

митоза

прикрепляются нити веретена деления. Центромера делит хромосому на два плеча

(рис. 1.14). Особенности хромосомного набора видоспецифичны.

Строение хромосом:

А — типы хромосом:

1.

— палочковидная;

2.

— неравноплечная;

3.

— равноплечная;

В — тонкое строение хромосом:

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

— центромера;

2.

— спирально закрученная нить ДНК;

3.

— хроматиды;

4.

— ядрышко

Совокупность количественных (число и размеры) и качественных (форма)

признаков хромосомного набора соматической клетки называют кариотипом.

Число хромосом в кариотипе большинства видов живых организмов четное.

Передача

генетической информации хромосомами осуществляется

только

в

деспирализованном (раскрученном) состоянии. В этом «разрыхленном» состоянии

они обычно не видимы в световой микроскоп. В делящихся клетках все хромосомы

сильно спирализуются, приобретают компактные размеры и форму и становятся

заметными в световой микроскоп. После завершения деления клетки хромосомы

деспирализуются, и в образовавшихся ядрах снова становятся видимыми только

тонкая сеть и мелкие гранулы хроматина.

Ядрышко — плотное округлое тельце внутри ядра. Ядрышко не окружено

мембраной. В состав ядрышка входят сложные белки — рибонуклеопротеиды.

Формируется

ядрышко

на

определенных

участках

хромосом

(ядрышковых

организаторах), где находятся гены, кодирующие ри- босомную РНК. Кроме

накопления рРНК в ядрышке происходит формирование прерибосомных гранул —

предшественников субъединиц рибосом, которые затем через поры в ядерной

оболочке перемещаются в цитоплазму, где и заканчивается их объединение в

рибосомы. Таким образом, ядрышко играет важнейшую роль в процессах,

предшествующих биосинтезу белков клетки.

Я верный сок (кариоплазма, кариолимфа) представляет собой бесструктурную

массу, заполняющую промежутки между структурами ядра. В состав ядерного сока

входят различные белки, в том числе большинство ферментов ядра. Основная

функция

ядерного

сока

—

осуществление

взаимосвязи

ядерных

структур

(хроматина и ядрышка).

Кроме органоидов, свойственных всем клеткам, есть специальные структуры,

выполняющие функцию движения. К ним относятся реснички и жгутики,

представляющие собой миниатюрные выросты клеток в виде волосков. Они широко

распространены как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Среди

простейших с помощью жгутиков перемещаются жгутиконосцы, а с помощью

ресничек — инфузории. У многоклеточных животных и растений с помощью

жгутиков передвигаются сперматозоиды и зооспоры.

Целый ряд одноклеточных организмов (корненожек, слизевиков), а также

некоторые клетки многоклеточных животных (лейкоциты) движутся с помощью

псевдоподий (ложноножек) — временных цитоплазматических выростов. Такой

способ

передвижения

называется

амебоидным.

Псевдоподии

возникают

и

втягиваются в различных местах клетки, поэтому ее форма при амебоидном

движении постоянно меняется.

Особенности строения растительной клетки

Наряду с общими чертами строения растительных и животных клеток

выделяют особенности, характерные исключительно для клеток растительных

организмов. Растительная клетка, как и животная, окружена цитоплазматической

мембраной, но у большинства растительных клеток имеется еще и прочная

клеточная стенка значительной толщины.

В растительной клетке помимо органоидов, встречающихся и в животных

клетках, есть органоиды, характерные исключительно для растительных клеток. Это

пластиды,

в которых происходит первичный синтез органических веществ из

минеральных. Каждая пластида ограничена двумя элементарными мембранами. Для

многих характерна сложная система внутренних мембран, погруженных в матрикс.

Пластиды разнообразны по форме, размерам, строению, функции.

Различают три вида пластид: лейкопласты — бесцветные пластиды, в которых

происходит синтез и накопление запасных продуктов питания — в первую очередь

крахмала, реже белков и жиров; хлоропласты — зеленые пластиды, содержащие

пигмент хлорофилл и являющиеся органоидами фотосинтеза; хромопласты

—

пластиды, содержащие различные пигменты группы каротиноидов, которые

придают лепесткам и плодам яркую оранжевую и красную окраску.

Все три группы пластид связаны общим происхождением от пропластид в

клетках образовательных тканей. Возможны взаимные превращения пластид друг в

друга. Например, при старении листьев и стеблей, созревании плодов хлоропласты

вследствие разрушения хлорофилла утрачивают зеленую окраску и превращаются в

хромопласты. Лейкопласты могут превращаться в хлоропласты, реже — в

хромопласты. Обычно в клетке встречается только один из указанных трех видов

пластид. Совокупность всех пластид клетки называется пластидомом.

Помимо наличия клеточной стенки и пластид структура растительной клетки

Структура вируса

табачной мозаики:

1 — капсид: 2 —

РНК

отличается особой системой вакуолей.

Вакуоли

— это полости в цитоплазме,

ограниченные мембраной и заполненные жидкостью. Они встречаются не только в

растительных клетках: в цитоплазме простейших находятся пищеварительные и

сократительные

вакуоли,

в

клетках

многоклеточных

животных

имеются

пищеварительные и аутофагирующие (участвующие в переваривании частей самой

клетки) вакуоли. У растений вакуоли являются производными эндоплазматической

сети, они окружены полупроницаемой мембраной — тонопластом и образуют

развитую

систему,

называемую

вакуомом.

В

молодой клетке

эта

система

представлена

канальцами

и

пузырьками,

которые

по

мере

роста

клетки

увеличиваются и сливаются в одну большую вакуоль, занимающую 70 — 95%

объема зрелой клетки. Вакуоли растительной клетки заполнены клеточным соком —

водянистой жидкостью, содержащей в растворенном виде белки, углеводы,

различные соли. Осмотическое давление, создаваемое веществами, растворенными в

клеточном соке вакуолей, приводит к тому, что в клетку поступает вода, которая

обусловливает тургор — напряженное состояние клеточной оболочки. Благодаря

тургору ткани обладают упругостью, сохраняется вертикальное положение стеблей,

обеспечивается прочность растений к различным нагрузкам.

Неклеточные формы жизни. Вирусы.

Вирусы — неклеточная форма жизни на Земле. Вирусы резко отличаются от

всех других форм жизни. Они не имеют клеточного строения, у них нет цитоплазмы,

ядра

и

митохондрий,

вырабатывающих

энергию,

отсутствуют

рибосомы,

синтезирующие белки. Вирусы лишены и таких специфических свойств живого, как

обмен веществ и энергии. Вирусы существуют в двух формах: покоящейся, или

внеклеточной (вирусные частицы, или вирионы), и внутриклеточной (комплекс

«вирус —клетка»). В активном состоянии вирусы пребывают только находясь

внутри клетки. Вирусы способны проникать в определенные живые клетки и

размножаться только внутри этих клеток. Таким образом, вирусы — это

внутриклеточные паразиты. Вирусы, подобно всем другим организмам, обладают

собственным генетическим аппаратом, который кодирует синтез вирусных частиц

из биохимических предшественников, но активизируется только при проникновении

вируса в клетку-хозяина.

Вирусы были открыты в 1892 г. русским ученым Д. И. Ивановским, который

описал необычные свойства возбудителя болезни табака, получившего название

вируса табачной мозаики. Термин

«вирус» (от лат. virus — яд) был

предложен в 1899 г. голландским

ботаником и микробиологом М.

Бейеринком. Все вирусы условно

разделяют на простые и сложные.

Просто

организованные

вирусы состоят из нуклеиновой

Форма вирусных частиц:

А

— вирус

герпеса; 6 — вирус гриппа

Упаковка вирусного

генома при

проникновении

вирусной частицы в

животную клетку:

прикрепление вируса к

клеточной поверхности;

участок поверхности

клетки, к которому

присоединился вирус,

погружается в

цитоплазму и

превращается в

вакуоль

кислоты и нескольких белков, образующих оболочку — капсид (от лат. capsa —

вместилище)

вокруг

нуклеиновой

кислоты

(рис.

1.15).

Белки

защищают

нуклеиновую кислоту. Сложно организованные вирусы помимо белков капсида и

нуклеиновой

кислоты

могут

содержать

липопротеидную

мембрану

(дополнительную оболочку), углеводы и неструктурные белки — ферменты (рис.

1.16). В отличие от всех клеточных организмов, у которых обязательно имеются две

нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК, вирусы содержат только одну из них (либо

ДНК, либо РНК). На этом основании все вирусы делят на ДНК-содержащие и РНК-

содержащие.

Формы

нуклеиновых

кислот

многообразны:

наряду

с

двухцепочечными ДНК и одноцепочечными РНК геном вирусов может быть

представлен одноцепочечной ДНК и двухцепочечной РНК. Размножение вирусов

принципиально отличается от размножения остальных организмов. Проникновение

вирусной частицы в животную клетку начинается с ее прикрепления к клеточной

поверхности. Участок поверхности клетки, к которому присоединился вирус,

погружается в цитоплазму и превращается в вакуоль (рис. 1.17).

В растительные клетки вирусы проникают через повреждения в

клеточной стенке. После проникновения вируса внутрь клетки капсид разрушается,

освобождая нуклеиновую кислоту. Она включается в

обмен веществ клетки, направляя всю ее деятельность

на редупликацию вирусного генома и самосборку

капсида, т.е. на производство вирусной нуклеиновой

кислоты и вирусных белков. После синтеза новой

молекулы

нуклеиновой

кислоты

она

одевается

синтезированными

в

цитоплазме

клетки-хозяина

вирусными

белками,

образуя

капсид.

Накопление

размножившихся вирусных частиц приводит к выходу

из

клетки-хозяина.

Некоторые

вирусные

частицы

выходят из клеток одновременно, что происходит путем

«взрыва»,

в

результате

чего

целостность

клетки

нарушается и она погибает. Другие вирусы выходят

постепенно, способом, напоминающим почкование. В этом случае клетки организма

могут долго сохранять свою жизнеспособность.

Иной путь проникновения в клетку у вирусов бактерий — бактериофагов.

Толстые

клеточные

стенки

бактерий

не

позволяют

вирусу

погружаться

в

цитоплазму, как это происходит в клетках животных. Поэтому бактериофаг вводит

полый стержень в клетку и выталкивает через него ДНК (или РНК), находящуюся в

его головке. Геном бактериофага попадает в цитоплазму, а капсид остается снаружи.

Нуклеиновая кислота, введенная в бактериальную клетку, управляет клеточными

механизмами и программирует синтез фагового материала: редупликацию генома

бактериофага, синтез его белков и формирование капсида. Через определенное

время бактериальная клетка гибнет и зрелые фаговые частицы выходят в

окружающую среду. Таким образом, паразитизм вирусов носит особый характер —

паразитизм

на

генетическом

уровне.

Вирусы

распространены

в

природе

повсеместно и поражают все группы живых организмов. Описано около 500

вирусов, поражающих теплокровных позвоночных, и более 300 — высшие растения.

Вирусы

вызывают

самые

разнообразные

болезни

человека:

грипп,

оспу,

полиомиелит, бешенство, энцефалит, гепатит, корь, свинку и др. Некоторые виды

раковых опухолей у животных и, возможно, у человека имеют вирусную природу.

Большой урон сельскому хозяйству приносят многочисленные вирусы животных и

растений. Массовую гибель животных вызывают ящур, чума свиней и птиц,

инфекционная

анемия

лошадей.

Крупные

убытки

наносят

растениеводству

мозаичная болезнь табака, томатов, огурцов, Х-вирус картофеля, различные виды

желтухи, карликовости. Бактериофаги нередко подавляют развитие полезных

микроорганизмов при производстве антибиотиков или молочнокислом брожении.

Вирусы очень устойчивы. Они переносят высушивание и низкие температуры.

При нагревании до 55 — 60 С часть вирусов погибает, часть выдерживает

температуры до 90 °С. Многие вирусы длительно устойчивы к действию спиртов,

эфиров и других сильно влияющих на бактерии химических веществ. Под

действием ультрафиолетовых лучей большинство вирусов погибает.

Вирусы как автономные генетические структуры обладают признаками,

свойственными живым организмам, в том числе способностью к эволюции, однако

пути и механизмы эволюции вирусов окончательно не установлены. Основная

гипотеза о происхождении вирусов следующая: вирусы и бактериофаги —

обособившиеся генетические элементы клеток, которые эволюционировали вместе с

клеточными формами жизни.