Особенности клеточного строения организма. Вирусы

Особенности клеточного строения организма. Вирусы

Вокруг человека существует видимые и невидимые миры. И невидимый мир полон загадок и тайн. На планете существует огромное количество одноклеточных организмов. Они ведут себя, как отдельные особи популяций и видов, как самостоятельные организмы. Жизнь этих организмов зависит и от слаженной работы внутренних структур, и от образа жизни. Одноклеточные особи характеризуются и как биосистема «клетка», и как биосистема «организм».

Свободноживущих одноклеточных организмов чрезвычайно много. Они входят во все царства живой природы и населяют все среды жизни на нашей планете.

Простейшие — это одноклеточные организмы, тело которых состоит из цитоплазмы и одного или нескольких ядер. Клетка простейшего — это самостоятельная особь, которая проявляет все основные свойства живой материи, выполняет функции всего организма.

Одна клетка умеет делать все: питаться, двигаться, нападать, спасаться от врагов, переживать неблагоприятные условия среды, размножаться, избавляться от продуктов обмена, защищаться от высыхания и от чрезмерного проникновения воды внутрь клетки.

Размеры простейших организмов могут быть от 3 мкм до 3 см в диаметре.

Одноклеточные организмы имеют органеллы общего назначения — митохондрии, рибосомы, клеточный центр, эндоплазматическую сеть. Кроме этих органоидов, имеются структуры специального назначения: ложноножки, жгутики, реснички, пищеварительные и сократительные вакуоли.

Большинство одноклеточных организмов имеет одно ядро, но есть представители с несколькими ядрами. У бурсарии одно большое ядро и 30 малых ядер. Ядра располагаются в цитоплазме, которая является неоднородной и состоит из двух слоев.

Большинство одноклеточных организмов по способу питания являются гетеротрофами. Их пища — бактерии, органические вещества мертвых и живых тел. Дыхание у таких организмов происходит через всю поверхность клетки. Размножаются клетки-организмы половым и бесполым способом. Как и все живые организмы, одноклеточные могут реагировать на изменения окружающей среды.

Ученые уже изучили более 30 тысяч видов одноклеточных организмов.

Вот несколько интересных фактов из жизни одноклеточных организмов.

Представитель жгутиковых простейших монас стигматика может быть рекордсменом по бегу. Это одноклеточное животное за одну секунду преодолевает расстояние в 40 раз больше, чем длина его тела. Если бы человек передвигался с такой же скоростью, то за секунду он преодолевал бы 70 метров.

Простейшие организмы могут удивительно продлевать свою жизнь, образуя стадию покоя — цисту. В состоянии цисты простейшие сохраняют жизнеспособность более 20 лет.

Простейшие удивительно плодовиты. Потомство одной инфузории-туфельки за год могло бы образовать цепочку, равную расстоянию от Солнца до Земли. В одном кубическом сантиметре содержимого желудка коровы около миллиона одноклеточных инфузорий. Общая масса инфузорий, населяющих желудок одной коровы, достигает 3 кг.

Слизевики — это организмы царства простейших. На разных стадиях развития они либо имеют вид слизи из одной многоядерной клетки, либо принимают более твёрдую форму, схожую с плодовым телом грибов. Но в любом случае они не обладают даже намёком на нервную систему. Тем не менее, несколько ученых выявили «интеллектуальные» способности слизевиков. Например, они могут проходить кратчайшим путём через лабиринт, на входе и выходе которого положены кусочки пищи.

Еще более загадочны морские корненожки фораминиферы. Известковые раковины этих простейших, живших более 70 миллионов лет тому назад, достигали в диаметре 22 см. Это самые крупные простейшие, известные науке.

В настоящее время самыми распространенными в природе являются амебы, инфузории, эвглены. Амебы похожи на маленький бесцветный студенистый комочек, постоянно меняющий свою форму. Амебы занимают водную среду обитания, питается бактериями, водорослями и другими простейшими. Встречаются амебы, которые ведут паразитический образ жизни, они являются возбудителями заболеваний.

Эвглена зеленая тоже обитатель водной среды. Ее организм состоит из одной вытянутой клетки, простейшее передвигается с помощью жгутика. Эвглене свойственно автотрофное питание,  как у растений, но в темноте она питается, как животное. Пример с эвгленой зеленой показывает, что граница между животными и растениями порой условна.

Инфузории — наиболее сложные одноклеточные организмы. На поверхности тела инфузорий расположены реснички, благодаря которым она движется. В клетке инфузорий, в отличие от других одноклеточных, имеется два ядра, клеточная мембрана, клеточный рот и глотка, пищеварительная вакуоль.

К одноклеточным организмам относятся уникальные и невидимые невооруженным глазом бактерии. В их клетках нет ядра, и поэтому они относятся к прокариотам.

Клетка прокариотических организмов имеет сложное, строго упорядоченное строение, обладает принципиальными особенностями организации и химического состава.

Структурные компоненты бактериальной клетки бывают основными и временными. Основные структуры — клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана с ее производными, цитоплазма с рибосомами, а также вещество, несущее наследственную информацию. К временным структурам  прокариот относятся капсула, жгутики, ворсинки, эндоспоры. У некоторых видов они отсутствуют полностью. Бактерии отличаются по форме клетки. Основные формы — это шаровидные кокки, палочковидные бациллы, вибрионы, изогнутые в виде запятой, и спирально закрученные спириллы.

Условия жизни бактерий разнообразны. Одни живут и размножаются только при доступе воздуха, другие не нуждаются в нем. Большинство бактерий питается готовыми органическими веществами.

Бактерии, которые получают органические вещества из тел мертвых животных, отмерших растений или различных продуктов, называют сапрофитами. Бактерии, которые питаются органическими веществами живых организмов, называют паразитами. Среди бактерий-паразитов много болезнетворных.

Вирусы — единственная неклеточная форма жизни на Земле.

Вирусы неспособны к самостоятельному размножению и обмену веществ, поэтому для реализаций этих функций им необходима клетка-хозяин. Каждая вирусная частица устроена достаточно просто — она состоит из расположенного в центре носителя генетической информации и оболочки. Генетический материал представляет собой короткую молекулу нуклеиновой кислоты, это образует сердцевину вируса. Оболочка состоит из белков и называется капсид.

У вирусов различают две формы — внеклеточная и внутриклеточная. Покоящаяся внеклеточная форма — вирион. Вирионы демонстрируют отменную жизнеспособность. Они выдерживают давление в 6000 атмосфер и переносят высокие дозы радиации, однако погибают при высокой температуре, облучении ультрафиолетовыми лучами, а также при воздействии кислот и дезинфицирующих веществ.

Вирусные заболевания растений, животных и человека в течение многих столетий наносили огромный вред. Попытки узнать причину болезней и обнаружить их возбудителя оставались безуспешными. Впервые существование вируса — нового типа возбудителей болезней — доказал русский ученый Д. И. Ивановский. Сами частицы все еще оставались неуловимыми и загадочными.   Увидеть вирусы удалось лишь в электронном микроскопе спустя 50 лет после их открытия.                                         Далее ученые стали открывать вирусы один за другим: 1901 г. — вирус желтой лихорадки, 1907 г. — натуральной оспы, 1909 г. — полиомиелита. В последующие годы стали известны вирусы краснухи, кори, гриппа, герпеса, клещевого энцефалита, бешенства, желтой лихорадки, гепатита.

Вирусы вызывают заболевания животных и растений. У животных это может быть ящур, коровья оспа, бешенство, грипп, а у растений мозаичная болезнь, пятнистость окраски.

Первая половина ХХ в. оказалась эрой великих вирусологических открытий. Пристально изучались возбудители острых лихорадочных заболеваний. Разрабатывалась методика борьбы с ними и меры предупреждения болезней. Число вирусов, выявленных на сегодня, превышает тысячу. Все они объединены в царство, их изучает наука вирусология. Открытые вирусы настолько малы, что, по словам одного из ученых, коллекция, собранная из всех известных вирусов, поместилась бы в коробочке размером с маковое зернышко!

Самые крупные вирусы приближаются по размерам к небольшим бактериям, а самые мелкие измеряются всего десятками нанометров и близки к крупным белковым молекулам. Вирусы по внешнему виду могут быть палочковидные, сферические, нитевидные, в виде многогранников.

Вирус проявляет свои свойства, только проникнув в живую клетку. Это происходит в несколько этапов.

Вначале происходит прикрепление вируса к клетке. На поверхности клеток имеются специальные рецепторы. Далее вирус проникает в клетку, и начинается выход вируса из вакуоли в цитоплазму путем слияния вирусной и клеточной мембраны. На последнем этапе начинается размножение вируса. Вирусы не способны размножаться делением пополам. При попадании в клетку нуклеиновая кислота вируса начинает синтезировать свои структуры из материалов клетки. Это приводит к гибели клетки и освобождению новых вирусов, которые способны заражать новые клетки. Некоторые вирусы успевают проделать несколько циклов размножения. Иногда вирус живет мирно и размножается вместе с клеткой, такое состояние может длиться годами.

Именно так происходит с вирусом, который поражает клетки иммунной системы человека, делая их неспособными защищать организм от заболеваний.

Вот уже не одно десятилетие человечество пытается обуздать этот коварный вирус иммунодефицита человека. Как вирус разрушает иммунную систему человека и почему некоторые люди с этим вирусом остаются абсолютно здоровыми в течение длительного времени — вопросы, требующие изучения. Заражение вирусом может произойти при инъекциях нестерильным шприцом, переливании зараженной крови, либо половым путем, либо от матери к ребенку во время беременности. Исследования показали, что собственные клетки иммунной системы человека захватывают вирус с поверхности слизистой оболочки и несут к лимфатическим узлам, где должны уничтожаться все чужеродные элементы. Однако вирус иммунодефицита там не погибает, а напротив, заражает множество клеток. У большинства людей вскоре после заражения наступает период острой инфекции. Данное заболевание опасно для здоровья, трудно лечится и часто заканчивается смертью человека.

В последние годы наблюдается всплеск вирусных заболеваний, как в нашей стране, так и за рубежом. Поэтому каждый человек должен думать о своем здоровье, а вирусологи продолжат изучение вирусов и, надеемся, найдут возможные способы борьбы с вирусными заболеваниями.