Решебник по биологии 7 класс Суматохин. Углубленный §2

Существуют живые существа меньше бактерий, это вирусы.

Для вирусов характерно свойство размножения (воспроизводства) и наследственности (передача генетической информации), но осуществлять их они могут только внутри живой клетки-хозяина.

Размеры вирусных частиц (вирионов) составляют от 10 до 400 нм (1 нм = 10^-9 м). Форма вирионов может быть различной: палочковидной (например, вирус табачной мозаики), нитевидной, иметь форму правильных многогранников или более сложную (например, бактериофаг).

Для изучения формы и структуры вирусов используют электронные микроскопы, так как размеры вирусов значительно меньше разрешающей способности светового микроскопа.

Вирион — это общее название внеклеточной вирусной частицы. Бактериофаг — это специфический вид вириона, который поражает исключительно бактерии.

Генетический аппарат вирусов может быть представлен дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК) (ДНК-содержащие вирусы) или рибонуклеиновой кислотой (РНК) (РНК-содержащие вирусы).

Вирусы наносят вред, вызывая гибель сельскохозяйственных растений и животных, что приводит к существенному материальному ущербу в сельском хозяйстве.

Простые вирионы состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), заключённой в белковую оболочку, называемую капсидом. Примером является вирус табачной мозаики. Сложные вирионы дополнительно имеют специальную внешнюю оболочку, или суперкапсид, которая образуется из компонентов мембраны клетки-хозяина при выходе вируса, и может содержать дополнительные белки и ферменты. Примером является вирус герпеса.

Рисунок 5 демонстрирует вирионы, которые напоминают правильные многогранники (например, икосаэдр).

Значение такой геометрически правильной формы капсида:

1. Экономия генетического материала: Правильная полиэдрическая форма позволяет построить прочную и закрытую оболочку для защиты нуклеиновой кислоты, используя минимальное количество разных белковых субъединиц.

2. Максимальная прочность: Многогранная структура обеспечивает высокую прочность капсида, что важно для сохранения вирусного генома во внеклеточной среде.

Жизненный цикл вируса состоит из следующих этапов, протекающих в клетке-хозяине:

1. Адсорбция: Вирион специфически прикрепляется к поверхности клетки-хозяина с помощью специальных белков-рецепторов.

2. Проникновение: Вирусная нуклеиновая кислота или весь вирион проникает внутрь клетки.

3. Синтез (Репликация): Вирусная нуклеиновая кислота "перепрограммирует" метаболизм клетки, заставляя её синтезировать вирусные белки и нуклеиновые кислоты, используя клеточные ресурсы.

4. Сборка: Из синтезированных компонентов происходит самосборка новых вирионов.

5. Выход: Сформированные вирионы покидают заражённую клетку, часто вызывая её разрушение (лизис), и начинают поиск новых клеток для заражения.

План действий учёных для разработки лекарств и профилактики:

1. Изоляция и идентификация:

   • Выделение чистого вируса из заражённого материала.

   • Изучение структуры вириона (форма, размер, тип капсида) с помощью электронной микроскопии.

   • Определение типа и последовательности вирусной нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и генетических особенностей.

2. Изучение патогенеза (механизма болезни):

   • Определение специфических белков на поверхности вируса, ответственных за адсорбцию и проникновение в клетки-хозяина.

   • Выявление типов клеток и тканей, которые вирус поражает.

   • Изучение особенностей жизненного цикла вируса в клетке.

3. Разработка профилактики (Вакцины):

   • Выбор вирусных компонентов (белков или инактивированного/ослабленного вируса), которые вызывают сильный иммунный ответ.

   • Создание и тестирование прототипов вакцин на безопасность и эффективность.

4. Разработка лечения (Противовирусные препараты):

   • Поиск и синтез веществ, способных блокировать ключевые этапы жизненного цикла вируса (адсорбцию, проникновение, синтез вирусных белков/ДНК/РНК).

   • Клинические испытания разработанных препаратов и вакцин.

Бактериофаги (фаги) имеют сложное, специализированное строение, напоминающее аппарат для инъекций . Их строение включает:

1. Головку: Имеет форму многогранника (икосаэдра), содержит генетический материал (ДНК или РНК), заключённый в белковый капсид.

2. Хвост (стержень): Представляет собой полый цилиндрический чехол, окружённый сократительным чехлом и заканчивающийся базальной пластинкой.

3. Нити и Шипы: От базальной пластинки отходят хвостовые нити и шипы, которые служат для адсорбции (прикрепления) к поверхности бактериальной клетки.

Роль каждого человека в борьбе с болезнетворными вирусами заключается в следующем:

1. Соблюдение профилактических мер: Мытьё рук, использование дезинфицирующих средств, ношение масок в период эпидемий, изоляция при симптомах заболевания — это меры, которые предотвращают распространение вируса.

2. Вакцинация: Участие в программах вакцинации защищает не только привитого человека, но и снижает общую распространённость вируса в популяции (коллективный иммунитет).

3. Просвещение: Распространение достоверной информации о профилактике и лечение, борьба с мифами и паникой, что способствует более эффективному контролю над эпидемиями.

Чтобы не заразиться вирусным заболеванием, необходимо соблюдать следующие правила:

1. Минимизация контактов с больными людьми.

2. Использование защитных масок, закрывающих рот и нос, особенно в местах массового скопления людей и при контакте с больными.

3. Регулярное и тщательное мытьё рук с мылом или их обработка дезинфицирующими средствами, чтобы удалить вирусные частицы.

4. Соблюдение правил личной гигиены, избегая прикосновений к лицу немытыми руками.

5. Ведение здорового образа жизни для поддержания крепкого иммунитета.

Вирусы являются и врагами, и потенциальными помощниками человека.

Вирусы — Враги:

• Они вызывают множество тяжёлых заболеваний (грипп, ВИЧ, герпес, оспа), которые ежегодно приводят к смертям и наносят огромный экономический ущерб.

• Они поражают сельскохозяйственные культуры и домашний скот.

• Они обладают высокой изменчивостью, что затрудняет разработку вакцин и лекарств.

Вирусы — Помощники:

• Бактериофаги используются в медицине как альтернатива антибиотикам для борьбы с бактериальными инфекциями, устойчивыми к лекарствам.

• Вирусы используются в генной терапии как "транспортные средства" (векторы) для доставки здоровых генов в больные клетки.

• Они служат модельными объектами в молекулярной биологии для изучения фундаментальных процессов жизни.

Вывод: В настоящее время вред от болезнетворных вирусов преобладает, но научный прогресс активно использует их уникальные свойства для медицинских целей, превращая их из врагов в инструменты.

Найти лекарства (противовирусные препараты) для лечения вирусных заболеваний трудно по нескольким причинам:

1. Внутриклеточный паразитизм: Вирусы используют клеточный аппарат хозяина для своего размножения. Лекарство, которое убивает вирус, часто должно уничтожить или повредить саму клетку-хозяина, что вызывает токсические побочные эффекты для организма.

2. Высокая изменчивость: Вирусы (особенно РНК-содержащие, например, вирус гриппа) быстро мутируют. Из-за этого лекарство, эффективное сегодня, может стать бесполезным завтра, и требуется постоянное обновление препаратов.

3. Сходство с хозяином: Структура вируса относительно проста и тесно связана с клеточными механизмами хозяина, что оставляет мало специфических мишеней для лекарств, которые не навредят самому человеку. Эффективный препарат должен быть направлен строго на уникальные вирусные ферменты или белки.