§ 21. Вирусы — неклеточные формы жизни

Определения и обозначения

Вирус — неклеточная форма жизни, состоящая из наследственного материала и белковой оболочки. Вирус не считают клеточным организмом, потому что у него нет самой клетки и её внутренних частей. Это различие помогает понять, почему вирусу необходима клетка другого организма.

Капсид — белковая оболочка вируса, окружающая и защищающая наследственный материал. У некоторых вирусов части капсида также помогают прикрепляться к подходящей клетке. По капсиду можно представить, как вирус сохраняет свою генетическую информацию и взаимодействует с клеткой.

Клетка-хозяин — клетка организма, внутри которой вирус использует ресурсы для образования новых вирусных частиц. Без такой клетки вирус не может самостоятельно собрать потомство. Это понятие показывает, почему заражение возможно только при встрече вируса с подходящей клеткой.

Бактериофаг — вирус, заражающий бактерии. У него обычно различают головку с наследственным материалом и хвостовую часть, помогающую прикрепиться к бактерии и доставить материал внутрь. Такое строение связано с тем, что вирусу нужно попасть именно в клетку бактерии.

Как это устроено

Клеточный организм состоит из клеток, в которых идут жизненные процессы. У вируса клеточного строения нет: он не имеет цитоплазмы — внутренней среды клетки — и органоидов, выполняющих в ней разные задачи. Поэтому вирус устроен проще клетки и не может выполнять все клеточные процессы самостоятельно.

Внутри вирусной частицы находится наследственный материал, то есть информация о её устройстве. У одного вируса это ДНК, у другого — РНК; нельзя считать, что у всех вирусов один и тот же тип материала. Капсид защищает эту информацию, а у некоторых вирусов снаружи есть дополнительная оболочка, которая окружает капсид.

Чтобы создавать новые частицы, клетке нужны вещества и работающие клеточные механизмы. У вируса собственного аппарата для этого нет, поэтому его наследственный материал использует ресурсы клетки-хозяина. Именно по этой причине вне подходящей клетки вирус не размножается самостоятельно.

Заражение начинается с распознавания подходящей клетки: вирус может прикрепиться не к любой клетке, а лишь к той, с которой способен взаимодействовать. После прикрепления он доставляет внутрь свой наследственный материал. Это первый шаг к образованию новых вирусных частиц.

Внутри клетки вирусная информация направляет создание компонентов новых частиц. Затем эти компоненты собираются в целые вирусы, которые выходят из клетки и могут заражать другие подходящие клетки. У бактериофага головка и хвост помогают прикрепиться к бактерии и передать ей наследственный материал, поэтому его строение связано с заражением определённого типа клеток.

Сравнение вируса и клеточного организма

Сравнивайте объекты по одной строке за раз: так легче увидеть, что наследственный материал есть и у вируса, и у клеточного организма, но строение у них разное. Особое внимание уделите строкам об обмене веществ и размножении — они объясняют зависимость вируса от клетки-хозяина.

Разбор задач

Задача 1. Назовите две особенности строения, по которым вирус отличается от клетки. Чтобы ответить, нужно сравнить не размер объектов, а наличие основных частей. Затем назовите признаки, которые прямо показывают отсутствие клеточного строения.

1. У клетки есть цитоплазма, а у вируса её нет.
2. У клетки имеются органоиды, а у вируса они отсутствуют.
3. Наследственный материал вируса заключён в оболочку, а не находится внутри клетки.

Ответ: у вируса нет цитоплазмы и органоидов. Это две особенности, отличающие его от клетки. Наличие наследственного материала само по себе не делает вирус клеткой.

Задача 2. У вируса обнаружена белковая оболочка и РНК. Можно ли утверждать, что все вирусы имеют такое же наследственное вещество? В условии описан один конкретный вирус, поэтому важно не переносить его признак на все вирусы. Для решения нужно вспомнить возможные варианты наследственного материала.

1. Определите, что именно сообщает условие: у исследуемого вируса найдена РНК.
2. Сравните частный пример с общим правилом: вирусный наследственный материал бывает представлен ДНК или РНК.
3. Проверьте, не подменили ли вы слова «этот вирус» словами «все вирусы».

Ответ: нет, так утверждать нельзя. У описанного вируса наследственный материал — РНК, но у других вирусов им может быть ДНК. У каждого конкретного вируса используют один из этих типов.

Задача 3. Вирус попал в организм, но не встретил подходящих клеток. Почему тогда не образуются новые вирусные частицы? Нужно связать возможность размножения не с самим попаданием в организм, а с тем, что происходит после него. Вспомните, для чего вирусу нужна клетка-хозяин.

1. Для начала размножения вирусу нужно распознать и прикрепиться к подходящей клетке.
2. Вирус не имеет собственного клеточного аппарата и не может сам произвести новые частицы.
3. Без подходящей клетки вирус не использует её ресурсы и механизмы для сборки потомства.

Ответ: новые вирусные частицы не образуются, потому что вирус не встретил подходящую клетку-хозяина. Он не может размножаться в любой клетке или самостоятельно. Для размножения необходимо успешное заражение клетки, к которой вирус способен прикрепиться.

Типичные ошибки

Ошибка: называть вирус клеткой. Так могут говорить, потому что вирус содержит наследственный материал и способен образовывать новые частицы. Но у него нет клеточного строения, цитоплазмы и органоидов. Проверьте себя: если объект не состоит из клетки, называть его клеткой нельзя.

Ошибка: считать, что вирусы размножаются делением. Это представление переносят с клеток, которые образуют новые клетки. Вирусные компоненты сначала создаются внутри клетки-хозяина, а затем собираются в частицы. Проверьте способ размножения: вирус не делится на две готовые частицы.

Ошибка: утверждать, что у всех вирусов только ДНК или только РНК. В описании одного вируса указан определённый тип материала, и его ошибочно принимают за правило для всех. На самом деле наследственный материал вируса может быть ДНК или РНК. Для самопроверки различайте конкретный пример и общий вывод.

Ошибка: считать, что вирус может размножаться в любой клетке. Можно подумать, что любая клетка организма одинаково подходит вирусу. Но вирус должен распознать клетку, прикрепиться к ней и использовать её для размножения. Проверьте ответ вопросом: указана ли подходящая клетка-хозяин?

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что клетка — основная структурная единица клеточных организмов и содержит наследственный материал. Сравнение с клеткой помогает увидеть, почему вирусы относят к неклеточным формам жизни и чем их размножение отличается от клеточного.

Знания о вирусах пригодятся при изучении инфекционных заболеваний и иммунитета. Понимание того, что вирусу нужна подходящая клетка-хозяин, также помогает разобраться, почему профилактика заражения имеет значение: она направлена на то, чтобы снизить вероятность передачи вируса.

Что запомнить

• Вирусы не имеют клеточного строения.
• Вирусная частица содержит ДНК или РНК.
• Капсид — белковая оболочка вируса.
• Некоторые вирусы имеют дополнительную наружную оболочку.
• Вирусы размножаются только внутри клеток-хозяев.
• Бактериофаги заражают бактерии.