Неорганические элементы клетки

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Неклеточные формы жизни. Вирусы.

Вирусы (лат. virus – яд) были открыты в 1892 г. русским ученым Д. И. Ивановским при исследовании мозаичной болезни листьев табака.

Каждая вирусная частица состоит из РНК или ДНК, заключенной в белковую оболочку (рис.), которую называют капсидом. Полностью сформированная инфекционная частица называется вирионом.

Размеры вирусов колеблются в пределах от 20 до 300 нм в диаметре.

Жизненный цикл вирусов. Вирусы не могут самостоятельно размножаться и осуществлять обмен веществ. В соответствии с этим у них различают две жизненные формы: покоящаяся внеклеточная – вирион и активно репродуцирующаяся внутриклеточная – вегетативная. Взаимоотношения вируса с клеткой последовательно проходят несколько стадий:

1)Адсорбция вирионов на поверхности клетки-мишени, которая для этого должна обладать соответствующими поверхностными рецепторами.

2)Проникновение целого вириона или его нуклеиновой кислоты внутрь клетки-хозяина.

3) Депротеинезация –освобождение носителя генетической информации вируса – его нуклеиновой кислоты от белковой оболочки (капсида). Именно она существенным образом преобразует деятельность клетки-хозяина, подчиняя ее метаболизм своим потребностям и вынуждая ее синтезировать определенные вещества.

4) На основе вирусной нуклеиновой кислоты происходит синтез необходимых для вируса соединений.

5) Синтез компонентов вирусной частицы – нуклеиновой кислоты и белков капсида, причем все компоненты синтезируются многократно.

6) Из синтезированных ранее многочисленных копий нуклеиновой кислоты и белков формируются новые вирионы путем самосборки.

7) Выход вновь собранных вирусных частиц из клетки-хозяина.

Время, прошедшее с момента проникновения вируса в клетку до выхода новых вирионов, называется скрытым, или латентным, периодом. Оно может широко варьировать: от нескольких часов (пяти-шести у вирусов оспы и гриппа) до нескольких суток (вирусы кори, аденовирусы и др.).

Бактериофаги. Особую группу представляют вирусы бактерий – бактериофаги, или фаги, которые способны проникать в бактериальную клетку и разрушать ее.

Тело фага кишечной палочки состоит из головки, от которой отходит полый стержень, окруженный чехлом из сократительного белка. Стержень заканчивается базальной пластинкой, на которой закреплены шесть нитей (рис.). Внутри головки находится ДНК. Бактериофаг при помощи отростков прикрепляется к поверхности кишечной палочки и в месте соприкосновения с ней растворяет с помощью фермента клеточную стенку. После этого за счет сокращения головки молекула ДНК фага впрыскивается через канал стержня в клетку. Примерно через 10-15 мин под действием этой ДНК перестраивается весь метаболизм бактериальной клетки, и она начинает синтезировать ДНК бактериофага, а не собственную. При этом синтезируется и фаговый белок. Завершается процесс появлением 200-1000 новых фаговых частиц, в результате чего клетка бактерии погибает.

Бактериофаги, образующие в зараженных клетках новое поколение фаговых частиц, что приводит к лизису (распаду) бактериальной клетки, называются вирулентными фагами.

Классификация вирусов.

Кроме того, вирусы подразделяются в зависимости от формы капсида и строения оболочки, природы хозяина и многих других факторов. При обозначении конкретного вируса также необходимо указывать переносчика – если он есть. По форме вириона вирусы делят на: сферические (вирусы кори, гриппа, арбовирусы и др.), палочковидные (вирусы мозаичной болезни табака, картофеля и др.), кубоидальные (аденовирусы, реовирусы, вирусы оспы и др.) и сперматозоидные (бактериофаги). В зависимости от поражаемой клетки – мишени вирусы делят на вирусы животных, растений, грибов и бактерий (бактериофаги, или фаги).

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ

Неорганические элементы клетки

Содержание в клетке химических соединений (в % на сырую массу)

В клетке обнаружено более 80 химических элементов и приблизительно 40 элементов принимают участие в процессах обмена веществ и обладают выраженной биологической активностью. Эти элементы называются биогенными. По содержанию их делят на три группы:

1. Макроэлементы(до 98 %) – О, С, Н, N.

2. Микроэлементы(до 1,9 %) – К, Р, S, Mg, CI, Ca, Na, Fe.

3. Ультрамикроэлементы(до 0,01 %) – I, Сu, Со, Zn, Mo, Br, Mn, В и др.

Водав среднем составляет 80 % массы клетки (до 95% – в клетках медузы, 90% – в клетках зародыша человека, 79% – в мышцах сердца, 60% – в старых клетках и 10% – в клетках эмали зубов). Она находится в клетках в двух фор­мах: свободной – 95% и связанной – 5%. Потеря 20% воды смертельна для ор­ганизма. Такое высокое содержание воды в клетке определяется многообразием ее функций:

- среда для протекания биохимических реакций;

- универсальный растворитель;

- средство транспортировки веществ в клетках (диффузия) и в организме (кро­вообращение);

- образование клеточных структур (большое содержание в цитоплазме);

- определяет объем и упругость клетки (обеспечивает осмотическое и тургор­ное давление);

- участвует в терморегуляции (благодаря высокой теплоемкости и теплопро­водности);

- участвует в реакциях гидролиза и фотосинтеза (источник ионов Н);

По отношению к воде все вещества делятся на гидрофильные(раство­римые в воде) – минеральные соли, кислоты, щелочи, моносахариды, белки и др. и гидрофобные(водонерастворимые) – жиры, поли­сахариды и др.

Минеральныесолисоставляют 1–1,5 % массы клетки. Большая часть неор­ганических веществ находятся в клетке в виде солей – серной, соляной, фосфорной. Минеральные соли играют важную роль в развитии живых орга­низмов. Их недостаток или избыток может привести к гибели организма. Соли могут находиться в клетке либо в виде ионов, либо в твердом состоянии. Минеральные соли в водных растворах диссоциируют на анионы и катионы, участвуют в поддержании осмотического давления (за счет разности концентраций по обе стороны мембраны клетки), поддерживают слабощелочную рН (7,2–7,4) в тканевой жидкости.