Формы жизни. вирусы. прокариоты

Что такое вирусы?

По мере расширения познаний в области инфекционных заболеваний ученым становилось понятно, что не все они вызваны патогенными бактериями и грибками. Сейчас нам также известно о существовании вирусов — неклеточной формы жизни, провоцирующей развитие заболевания при попадании в организм.

Строение вирусов очень примитивно — это генетический материал, представленный в виде ДНК или РНК (нуклеиновых кислот), и защитная белковая оболочка (капсид). Вирусы не обладают клеточной структурой и не могут существовать вне живых клеток, которые «захватывают». Такие клетки нужны вирусам для размножения и синтеза молекул, так как у них полностью отсутствует обмен веществ.

В то же время вирусы имеют собственный набор генов и эволюционируют путем естественного отбора (выживают сильнейшие особи) — то есть проявляют признаки живых организмов. Ученые до сих пор не знают, к чему относятся вирусы — к живой или неживой природе — поэтому их принято называть «организмами на границе живого».

Загадкой до сих пор остается и история происхождения вирусов. На эту тему существует несколько разных теорий, самая популярная из которых гласит, что вирусы когда-то были частью геномов более крупных организмов, но «сбежали» и начали существовать за счет клеток-хозяев.

Существует огромное количество вирусов, многие из которых хорошо (или относительно хорошо) изучены — это вирусы гриппа, иммунодефицита человека, гепатитов А и С.

Отдельно стоит сказать, про коронавирусы — семейство вирусов, известное науке с 1965 года. К ним относится и виновник нынешней пандемии — штамм SARS-CoV-2, провоцирующий возникновение инфекции COVID-19.

Фото: Kay Lau / Unsplash

На данный момент коронавирусы изучены недостаточно глубоко, и лечение COVID-19 (как и предшествующих ему заболеваний, вызванных штаммами коронавирусов) не разработано.

Про здоровье

А маски помогут? 6 важных правил во время эпидемии коронавируса

Лечение и профилактика

Многие ошибочно считают, что вирусы легко поддаются лечению антибиотиками. На самом деле

антибиотики

(сейчас в официальных документах чаще используется название «

противомикробные препараты

») были разработаны специально для лечения бактериальных инфекций.

Антибиотики нарушают клеточную стенку, синтез нуклеиновых кислот и метаболизм клеток бактерий, из-за чего они погибают. Напомним, что бактерии — это одноклеточные микроорганизмы, в то время как вирусы являются неклеточными организмами. Поэтому действие антибиотиков никак не может повлиять на вирусы, они убивают именно бактерии или оказывают подавляющее действие на их размножение.

Про здоровье

Как долго можно пользоваться сосудосуживающими каплями и как справиться с зависимостью от них? Отвечают врачи

Для борьбы с вирусами были специально разработаны

вакцины

и 

противовирусные препараты

. Вакцины создают искусственный иммунитет, их формулы часто включают ослабленные, мертвые штаммы или вирусы, которые могут заставить организм вызвать иммунный ответ. Противовирусные препараты действуют двумя способами — они либо стимулируют иммунную систему на атаку вирусов, либо сами атакуют вирусы напрямую. Противовирусные препараты могут встраиваться в генетический материал вируса в ходе его репликации, из-за чего жизненный цикл вируса останавливается, так как полученная ДНК является нерабочей.

Для защиты от заражения бактериальными и вирусными инфекциями действительно подходят спиртосодержащие антисептики для рук. Спирт в концентрации выше 60% уничтожает болезнетворные бактерии и вирусы и предотвращает их попадание в организм

Подойдут также салфетки и спреи, но перед применением нужно ознакомиться с составом — важно, чтобы в их формуле присутствовал спирт в нужной концентрации.

Фото: Kelly Sikkema / Unsplash

О важности антисептиков для рук (и других не менее нужных правилах на время пандемии коронавируса) уже рассказывал ВОЗ:

здесь

можно найти рекомендации, а 

здесь

 — развенчивание мифов о коронавирусе. Обязательно ознакомьтесь с этой информацией, если еще не успели

По этой ссылке

вы можете найти список антисептической продукции от Американской химической академии — они собрали средства, которые можно использовать для удаления коронавируса с рук и других поверхностей. Например, санитайзеры и чистящие средства от брендов Clorox и Lysol, спреи Sani-Spray и дезинфицирующие таблетки Neutron.

Эукариоты — это…

Они могут быть как одноклеточными, так и многоклеточными, однако строение клеток у них однотипное.

Клетки эукариот разделены системой мембран на отдельные отсеки, имеют схожий химический состав и однотипный обмен веществ.

Генетический материал сконцентрирован, главным образом, в хромосомах, которые образованы цепочками ДНК и белковыми молекулами. В цитоплазме располагаются мембранные органоиды.

В растительных клетках эта информация находится не только в ядре и митохондриях, но ещё и в пластидах. Объёмное соотношение между ядром и цитоплазмой называется ядерно-цитоплазматическим индексом, с помощью которого можно оценить уровень метаболизма (это что?).

Почему грибы принадлежат к группе эукариот

У клеток грибов есть оформленное ядро, поэтому их относят к эукариотам.

В частности, у них отсутствует хлорофилл, а питание происходит путём впитывания органических веществ из внешней среды (создавать собственную органику они не способны). Размножаются грибы как половым, так и бесполым способом.

В состав клетки эукариот входят следующие основные компоненты:

1. ядро;
2. ядерная мембрана;
3. линейная ДНК;
4. цитоплазма;
5. митохондрии;
6. плазматическая или клеточная мембрана;
7. хромосомы;
8. рибосомы;
9. лизосомы (у животных клеток для переваривания клеточных микромолекул);
10. хлоропласты (у растительных клеток для обеспечения фотосинтеза);
11. эукариотический жгутик(и).

Согласно самым распространённым научным гипотезам эукариоты появились порядка 1,5 млрд.лет тому назад. Многие учёные полагают, что они эволюционировали благодаря симбиогенезу, т.е. взаимодействию собственных клеток с клетками бактерий.

Сравнительная таблица

Сравнительная таблица бактерий и вирусов

	бактерии	Вирус
Введение (из Википедии)	Бактерии составляют большой домен прокариотических микроорганизмов. Обычно бактерии имеют длину несколько микрометров и имеют различные формы, от сфер до стержней и спиралей.	Вирус — это маленький инфекционный агент, который размножается только внутри живых клеток других организмов.
Рибосомы	настоящее время	Нет на месте
Клеточная стенка	Пептидогликан / липополисахарид	Нет клеточной стенки. Вместо этого присутствует протеиновое покрытие.
Жизненные атрибуты	Живой организм	Различаются мнения о том, являются ли вирусы формой жизни или органическими структурами, которые взаимодействуют с живыми организмами.
ядро	нет	нет
Количество ячеек	Одноклеточные; одна клетка	Нет клеток; не живет
сооружения	ДНК и РНК свободно плавают в цитоплазме. Имеет клеточную стенку и клеточную мембрану.	ДНК или РНК заключены в оболочку из белка.
репродукция	Деление — форма бесполого размножения	Захватывает клетку-хозяина и захватывает клетку, заставляя ее делать копии вирусной ДНК / РНК. Уничтожает клетку хозяина, высвобождая новые вирусы.
лечение	Антибиотики	Вакцины предотвращают распространение, а противовирусные препараты помогают замедлить размножение, но не могут остановить его полностью.
Ферменты	да	Да, в некоторых
вирулентность	да	да
Инфекция	локализованный	систематический
Выгоды	Некоторые бактерии полезны (например, в кишечнике требуются определенные бактерии)	Вирусы не выгодны. Тем не менее, определенный вирус может быть в состоянии уничтожить опухоли головного мозга (см. Ссылки). Вирусы могут быть полезны в генной инженерии.
Размер	Больше (1000 нм)	Меньше (20 — 400 нм)

Размер и форма

Бактерии: Бактерии могут встречаться в различных формах и размерах. Общие формы бактериальных клеток включают кокки (сферические), бациллы (стержневидные), спираль и вибрионы. Бактерии обычно имеют размер от 200 до 1000 нанометров. Крупнейшие бактериальные клетки видны невооруженным глазом. Самыми большими в мире бактериями считаются: Thiomargarita namibiensis, достигающие до 750 000 нанометров (0,75 миллиметра) в диаметре.

Вирусы: размер и форма вирусов определяется количеством нуклеиновой кислоты и белков, которые они содержат. Вирусы обычно имеют сферические (многогранные), стержневидные или спиральные капсиды. Некоторые вирусы, такие как бактериофаги, имеют сложные формы, которые включают добавление белка, прикрепленного к капсиду, с хвостовыми волокнами, простирающимися от хвоста. Вирусы намного меньше, чем бактерии. Они обычно имеют размер от 20 до 400 нм в диаметре. Крупнейшие известные вирусы, пандоравирусы, составляют около 1000 нанометров в диаметры.

Проявления

Различная природа вирусов, грибов и бактерий предполагает разное влияние на организм человека. Это влияние проявляется в различных симптомах схожих между собой заболеваний.

Сезонные респираторные заболевания – один из ярких примеров, когда следует правильно определить причину недомогания.

Грибы только в исключительных случаях являются возбудителям воспаления верхних дыхательных путей. К заболеваниям, вызванным грибами, относится легочный кандидоз. Этот вид микробной инфекции возникает на фоне общего ослабления иммунной системы человека.

Определяя, вирусы или патогенные бактерии оказали негативное влияние на организм, в первую очередь следует обратить внимание на общее состояние человека, на общую эпидемиологическую ситуацию в среде, где больной проживает. Патогенные бактерии активизируются, когда снижается общий иммунитет человека

Именно поэтому вредные бактерии редко могут оказывать болезнетворное влияние в осенний сезон, поскольку после летней общеукрепляющей обстановки иммунитет большинства людей находится в удовлетворительном состоянии и способен отразить бактериальные инфекции

Патогенные бактерии активизируются, когда снижается общий иммунитет человека. Именно поэтому вредные бактерии редко могут оказывать болезнетворное влияние в осенний сезон, поскольку после летней общеукрепляющей обстановки иммунитет большинства людей находится в удовлетворительном состоянии и способен отразить бактериальные инфекции.

Иммунитет – надежная защита от вредных вирусов и патогенных бактерий

Течение вирусных и бактериальных заболеваний имеет разную динамику:

• проявление первых симптомов при вирусной инфекции наступает у больного гораздо быстрее;
• симптомы инфицирования проявляются практически сразу в острой форме при заражении вирусом;
• заболевание с бактериальной природой протекает гораздо медленнее и масштабнее.

Очень часто одним из внешних проявлений респираторных заболеваний являются сопли (слизь, выделяемая из носа). Зеленые сопли – одна из причин беспокойства родителей больного ребенка. Если верить информации медиков, зеленые сопли – спутники бронхита. Причина 90% бронхитов – бактерии стрептококки и стафилококки, следовательно, зеленые сопли – реакция организма на возбудителей воспалительных процессов в бронхах.

Болезнетворные стафилококк, стрептококк влияют на клетки бронхов. Их колонии вырабатывают токсины, которые разрушают бронхиальные клетки снаружи и изнутри.

Зеленые сопли – результат реакции организма на ядовитую угрозу. Регистрируя наличие в тканях и клетках ядов, вырабатываемых бактериями, организм мобилизует иммунную систему, которая готовит иммунный ответ. Зеленые сопли – обязательная часть этого иммунного ответа. С помощью соплей, которые приобретают зеленую окраску благодаря железу, входящему в состав органических соединений, нейтрализуются опасные токсины бактериальной природы.

Появление зеленых соплей – признак того, что организм распознал природу поражения и научился с ней бороться.

Если в течение долгого времени сопли не приобретают зеленый оттенок, а в них появляются гнойные вкрапления, значит, состояние больного ухудшилось, а выбранная лечащим врачом терапия не оказала нужного лечебного действия.

Определение природы возникновения болезненных состояний является основой для назначения противоинфекционной терапии. Так, антибиотики на вирусы не оказывают никакого влияния, а только подорвут общий иммунитет организма, тогда как при бактериальном заражении антибиотики – эффективный и необходимый лекарственный препарат.

Общие сведения о бактериях

Бактерии – микроорганизмы, обычно одноклеточные, не имеющие сформированного клеточного ядра. Изучением бактерий занимается особая отрасль микробиологии – бактериология. Размер бактерий может изменяться в широких пределах – от 0,15 до 50 мкм.

Строение бактерии

В любой бактерии всегда есть три структуры:

1. Цитоплазматическая мембрана.
2. Рибосомы – органеллы, необходимые для синтеза белка
3. Нуклеотид, служащий для хранения генетического материала бактерии. Он представлен в виде одной хромосоме – молекуле ДНК.

На поверхности цитоплазматической мембраны присутствует клеточная стенка, а поверх нее часто находится дополнительная капсула. Капсула и клеточная стенка формируют клеточную оболочку. Рибосомы и нуклеотид бактерии находятся в цитоплазме. Цитоплазматическую мембрану вместе с цитоплазмой принято называть протопластом.

У некоторых бактерий есть жгутики, дающие им возможность перемещаться в жидких и вязких средах. У многих на клеточной стенке есть ворсинки, упрощающие, по мнению многих исследователей, процесс прикрепления бактерии к клетке.

изобилие

Вирусов в десять раз больше, чем прокариот, таких как бактерии. Сотни миллионов вирусов можно найти в одном квадратном метре; в этом же пространстве находятся десятки миллионов бактерий. В своей книге «Вирусы: очень краткое введение» Дороти Кроуфорд пишет:

Статья в Nature также подтверждает, что количество вирусов превышает число прокариот в десять раз и убивает половину бактерий в мире каждые два дня.

Учитывая, что бактерии способны расти и размножаться с экспоненциальной скоростью — только ограниченные питательными веществами в окружающей среде — вирусы способствуют поддержанию здорового баланса в экосистеме.

Бактерии против Вирусов

Некоторые вызывают заболевание, улучшают пищеварение, способствуют нашему иммунитету против патогенов. Некоторые играют важную роль в переработке элементов, которые способствуют плодородию почвы.

Характеристики	Бактерии	Вирус
Размер	0,5-1,5 мкм обычно	0,015 — 0,2 мкм
Микроскопия	Световая или электронная микроскопия	Только электронная микроскопия
Количество клеток	одноклеточный	Нет клеток — это маленькие пакеты генов!
Клеточная стенка	Есть	Отсутствует — вместо этого присутствует белковая оболочка.
Органеллы	Есть	Нет
Генетический материал	ДНК или РНК, плавающие в цитоплазме	ДНК или РНК в оболочке белка
репродукция	Бесполое — размножается делением	Репликация внутри клетки-хозяина — «облигатные внутриклеточные паразиты»
Рост в искусственных лабораторных средах	Возможно	Невозможно — необходима культура тканей
Инфекция	В основном локализовано	систематический
лечение	Антибиотики	Антивирусные препараты
Клеточный механизм	Есть	Отсутствует
Практическое значение	Некоторые вызывают заболевание, улучшают пищеварение, способствуют нашему иммунитету против патогенов. Некоторые играют важную роль в переработке элементов, которые способствуют плодородию почвы.	Вызывают заболевания у людей, других животных, растений и даже других микроорганизмов

Особенности строения

Стандартная клетка состоит из следующих структур:

• ядро,
• рибосома,
• везикула,
• шероховатый эндоплазматический ретикулум,
• аппарат Гольджи,
• гладкий эндоплазматический ретикулум,
• митохондрия,
• вакуоль,
• гиалоплазма,
• лизосома,
• центросома,
• меланосома,
• реснички, жгутики,
• клеточная стенка.

Ядро содержит ядрышко, которое не имеет мембранной оболочки. Оно хорошо различимо под электронным микроскопом. В ядрышке происходит синтез РНК. Ядро обеспечивает хранения ДНК – наследственной информации, ее передачу, реализацию, воспроизводство.

Рибосома, являясь органоидом, имеет форму сферы, осуществляет трансляцию (синтез белка из аминокислот). Рибосомы бывают большие и маленькие.

Строение клетки эукариот

Везикула – небольшой органоид, отделенный мембраной, образующий внутриклеточную сумку для транспортировки или преобразования питательных веществ, хранения ферментов.

Шероховатый (гранулярный) эндоплазматический ретикулум состоит из разветвлений, характеризуется наличием пузырьков, трубочек и полостей. Он окружен мембранной оболочкой. На его поверхности содержатся рибосомы, осуществляющие синтез белков.

Аппарат Гольджи — структура, состоящая из мембран и «цистерн», помогающая выведению из гранулярного эндоплазматического ретикулума веществ. По внешнему виду напоминает трубки, собранные в стопки. В цистернах происходит созревание белков, в каждом отделе содержится свой набор ферментов. Везикулы, отделяясь от ретикулума, непрерывно присоединяются к аппарату Гольджи. Когда белок готов переместиться, пузырьки отсоединяются и доставляются к необходимой органелле. Аппарат Гольджи сортирует вещества, оправляя некоторые из них к плазматической мембране, другие к лизосомам.

Гладкий (агранулярный) эндоплазматический ретикулум не имеет рибосом. Отвечает за процессы метаболизма. Осуществляет синтез липидов, жирных кислот, стероидов. Ткани печени и надпочечников состоят из гладкого эндоплазматического ретикулума.

Митохондрии – органоиды, окисляющие органические соединения, используя энергию для обеспечения жизни всего организма. Могут различаться по формам, количество, содержащееся в одной клетке, может варьировать от одной митохондрии до сотен тысяч. В ней содержится кольцевая спиральная молекула ДНК.

Вакуоли развиваются из пузырьков мембран. Их имеют не все эукариоты. Выполняют функцию накопления воды, выводят продукты распада. Бывают пищеварительными, пульсирующими.

Гиалоплазма – это внутриклеточная жидкость.

Лизосома – органоид, вид везикул, окруженный мембраной, содержащий в себе ферменты. Выполняет функцию переваривания молекул, посредством секреции. Прокариоты не имеют лизосом.

Центросома регулирует процессы клеточного деления, образования трубочек, являясь немембранным органоидом. Участвует в формировании жгутиков, ресничек.

Меланосома присутствует у животных, содержит светопоглощающие пигменты, в частности, меланин.

Реснички – это тоненькие волоски на поверхности клеточной стенки, покрытые мембраной, являющиеся рецепторами. Они есть у инфузорий, губок, реснитчатых червей. Их имеют клетки эпителия кишечника, дыхательные пути – бронхи, мозговые желудочки, евстахиева труба.

Жгутики могут быть также у прокариотов. У бактерий они намного тоньше, короче, не могут изгибаться. Жгутики эукариотов длиннее ресничек, хотя схожи с ними по структуре. У архебактерий жгутики несколько тоньше, отличаются строением.

Клеточная стенка, в первую очередь, обеспечивает защиту всех внутренних структур от внешних факторов, а также выполняет транспортировку веществ. Состоит из муреина, структура которого влияет на степень окрашивания ее по методу Грама. Некоторые бактерии, водоросли, грибы, археи тоже имеют клеточную стенку. Также бактерии могут образовывать капсулу – слизистую структуру из полисахаридов, большого количества воды вокруг стенки.

Бактериальные и вирусные инфекции. Как отличить и чем лечить?

Примеры бактериальных инфекцийкоклюш, стрептококковый фарингит, туберкулез, холера, сифилис.

Против бактериальных инфекций помогают антибиотики. Но вместе с плохими они уничтожают и хорошие бактерии, поэтому после курса антибиотиков принимают пробиотики, чтобы восстановить микрофлору

Крайне важно грамотное применение антибиотиков по назначению врача

Примеры вирусных инфекцийОРВИ и грипп, корь, ветрянка, полиомиелит, герпес, гепатит A, B и C, вирус папилломы человека (ВПЧ), а также ВИЧ / СПИД.

Большинство антибиотиков бесполезныпротив вирусов. С обычными сезонными вирусными инфекциями иммунная система, по идее, справляется сама, причем организм после этого получает пожизненный иммунитет к данному конкретному виду вируса.

В других случаях требуется либо вакцинация, чтобы не дать себе заразиться, либо противовирусные препараты, которые блокируют развитие инфекции.

Проблема в том, что многие болезни и симптомы могут быть вызваны как бактериями, так и вирусами.

Общие симптомы бактериальных и вирусных инфекций:

• кашель, чихание;

• лихорадка;

• воспаление;

• рвота, диарея;

• спазмы;

• упадок сил.

На вопрос «Как отличить бактериальную инфекцию от вирусной?» редакция «АиФ» ответила так:

«Если в течение 3–5 дней симптомы исчезают, то, скорее всего, произошло заражение вирусной инфекцией. Если же через неделю вам стало ещё хуже, то ваш организм, вероятно, поразило бактериальное заболевание. При этом диагноз должен поставить врач, так как в ряде случаев болезнь может сочетать как вирусные, так и бактериальные возбудители».

Самодиагностика – это плохо еще и потому, что одна инфекция может наложиться на другую, что приведет к более серьезным затяжным проблемам.

Горизонтальный перенос генов

Впервые этот процесс был описан в Японии в 1959 г. Горизонтальный перенос генов имеет широкое распространение в царстве прокариотов и даже у некоторых эукариотных клеток. В отличие от привычного нам вертикального переноса генов (от предка к потомку) смысл горизонтального процесса заключается в передаче генного материала организму, не являющемуся потомком исходной клетки. Именно такой принцип использует современная генная инженерия.

Открытие такого обмена генным материалом повлияло на учение об эволюции жизни. Раньше ученые считали, что виды не могут обмениваться наследственной информацией между собой. Однако прокариоты передают генную информацию как самостоятельно, так и с помощью вирусов-бактериофагов. То есть в прошлом нашей планеты, населенной древними микроорганизмами, существовал массированный перенос генетической информации, что не могло не повлиять на то, каким путем пошел процесс эволюции на Земле.