Раздел 1

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

1.1.2. Клеточная и неклеточная формы органического мира

Во всем разнообразии органического мира можно выделить две формы - неклітинну и клеточную.

Неклеточные формы органического мира. К неклітинних относятся вирусы, которые образуют группу Вира (Vira). Вирусы проявляют жизнедеятельность только в стадии внутриклеточного паразитизма. Очень малые размеры позволяют им легко проходить сквозь любые фильтры, в том числе каолиновые прочие, с мельчайшими порами, поэтому сначала их называли фільтрівними вирусами. Существование вирусов было доказано в 1892 г. русским ботаником Д. И. Івановським (1864-1920), но увидели их много позже. Большинство вирусов субмикроскопических размеров (рис. 1.2), поэтому для изучения их строения пользуются электронным микроскопом. Мельчайшие вирусы - например, возбудитель ящура - ненамного превышают размеры молекулы яичного белка, однако встречаются и такие вирусы (возбудитель оспы), которые можно видеть в световой микроскоп.

Рис. 1.2. Вирус иммунодефицита человека (микрофотография).

Зрелые частицы вирусов - вирионы, или віроспори, состоят из белковой оболочки и нуклеокапсиду, в котором сосредоточен генетический материал - нуклеиновая кислота. Одни вирусы содержат дезоксирибонуклеїнову кислоту (ДНК), другие - рибонуклеїнову (РНК). На стадии віроспори никаких проявлений жизни не наблюдается. Поэтому нет единого мнения, можно вирусы на этой стадии считать живыми. Некоторые вирусы могут образовывать кристаллы подобно неживых веществ, однако, когда они проникают в клетки чувствительных к ним организмов, то обнаруживают все признаки живого. Таким образом, в форме вирусов проявляется как бы "переходной мост", связывающий в единое целый мир организмов и неживые органические вещества. Вирус представляет собой диалектическую единство живого и неживого: вне клетки это вещество, в клетке это существо, то есть он одновременно и неживая вещество, и живое существо. Віроспора - лишь одна из стадий существования вируса. В жизни вирусов можно выделить следующие этапы: прикрепление вируса к клетке, вторжение в нее, латентную стадию, образование нового поколения вирусов, выход віроспор. В период латентной стадии вирус вроде исчезает. Его не удается увидеть или выделить из клетки, но в этот период вся клетка синтезирует необходимые для вируса белки и нуклеиновые кислоты, в результате чего образуется новое поколение віроспор.

Описаны сотни вирусов, которые вызывают заболевания у растений, животных и человека. К вирусным болезням человека относят бешенство, оспу, таежный энцефалит, грипп, эпидемический паротит, корь, СПИД и др.

Вирусы, которые приспособились к паразитирование в клетке бактерий, называются фагами. По своему строению фаги сложнее от вирусов, паразитирующих в клетках растений и животных. Много фагов имеют пуголовкоподібну форму, состоят из головки и хвоста. Внутреннее содержимое фага - это преимущественно ДНК, а белковый компонент сосредоточен в основном в так называемой оболочке. Фаги проникая в определенные виды бактерий, размножаются и вызывают растворение (лизис) бактериальной клетки.

Иногда проникновения фагов в клетку не сопровождается лізисом бактерии, а ДНК фага включается в наследственные структуры бактерии и передается ее потомкам. Это может продолжаться в течение многих поколений бактериальной клетки, которая восприняла фаг. Такие бактерии называют лізогенними. Под влиянием внешних факторов, особенно ионизирующего излучения, фаг в лізогенних бактериях начинает проявлять себя, и бактерии подвергаются лизису, их используют для изучения явлений наследственности на мо- пекулярному уровне.

Происхождение вирусов не выяснено. Одни считают их первично примитивными организмами, которые являются основой жизни. Другие склоняются к мысли, что вирусы произошли от организмов, которые имели более высокий степень организации, но очень упростились в связи с паразитическим образом жизни. Очевидно, в их эволюции имела место общая дегенерация, что привела к биологическому прогрессу. Наконец, существует и третья точка зрения: вирусы - группа генов или фрагментов других клеточных структур, которые приобрели автономности.

Клеточные формы жизни. Основную массу живых существ составляют организмы, которые имеют клеточное строение. В процессе эволюции органического мира клетка приобрела свойств элементарной системы, в которой возможно проявление всех закономерностей, характеризующих жизнь.

Клеточные организмы делят на две категории: те, что не имеют типичного ядра - доядерні, или прокариоты (Ргосагуоіа) (рис. 1.3), и те, которые имеют ядро - ядерные, или эукариоты (Бисагуоіа) (рис. 1.4). К прокариот относятся бактерии и синезеленые водоросли, к эукариот - большинство растений, грибы и животные. Установлено, что разница между одноклеточными прокаріотами и еукаріотами более существенная, чем между одноклеточными еукаріотами и высшими растениями и животными.

Рис. 1.3. Клетка прокариот (микрофотография): 1 - нуклеоидов; 2 - клеточная мембрана; 3 - цитоплазма.

Рис. 1.4. Клетка эукариот (микрофотография): 1 ядро; 2 - клеточная мембрана; 3 - цитоплазма; 4 - ортанели и включения.

Прокариоты - доядерні организмы, которые не имеют типичного ядра, окруженного ядерной оболочкой. Генетический материал представлен генофором - нитью ДНК, которая образует кольцо. Эта нить не приобрела еще сложного строения, что характерно для хромосом, в ней нет белков-гистонов. Разделение клетки простой, но ему предшествует процесс репликации. В клетке прокариот отсутствуют митохондрии, центріолі, пластиди, развитая система мембран.

С организмов, имеющих клеточное строение, наиболее примитивные микоплазмы (рис. 1.5). Это подобные бактерий организмы, ведущие паразитический или сапрофитный способ жизни. По размерам микоплазмы приближаются к вирусам. В отличие от вирусов, в которых процессы жизнедеятельности происходят только после проникновения в клетку, микоплазмы способны жить, как и другие организмы, имеющие клеточное строение. Эти бактеріоподібні организмы могут расти и размножаться на синтетическом среде, их клетка построена из сравнительно небольшого числа молекул (около 1200), но имеет полный набор макромолекул, которые характерны для любых клеток (белки, ДНК, РНК) и содержит около 300 различных ферментов.

Рис. 1.5. Микоплазма (микрофотография).

По некоторым признакам клетки микоплазмы стоят ближе к клеткам животных, чем к растениям. Они не имеют твердой оболочки, окруженной гибкой мембраной, состав липидов близок к животной клетки.

Бактерии (рис. 1.6) и синезеленые водоросли объединены в підцарство Дроб'янки. Клетка типовых дроб'янок покрыта оболочкой из целлюлозы. Дроб'ян - ки играют существенную роль в круговороте веществ в природе: синезеленые водоросли - как синтетики органического вещества, бактерии - как минерализаторы ее. Многие бактерии имеют медицинское и ветеринарное значение как возбудители болезней.

Рис. 1.6. Цианобактерии (микрофотография).

Эукариоты - ядерные организмы, которые имеют ядро, окруженное ядерной мембраной. Генетический материал сосредоточен преимущественно в хромосомах, которые состоят из нитей ДНК и белковых молекул. Делятся эти клетки мітотично. Есть центріолі, митохондрии, пластиди. Среди эукариот есть как одноклеточные, так и многоклеточные организмы.

Живая клетка - это упорядоченная система, для которой является характерным получать извне, преобразовывать и частично выделять различные химические соединения. Следовательно, клетки - это открытые системы; работа их происходит по принципу саморегуляции, которая генетически запрограммирована. Сохранение генетической информации и ее последующая реализация в длинной череде поколений осуществляется системой нуклеиновых кислот. В целом это обеспечивает фундаментальное свойство жизни - историческую непрерывность биологических процессов.