§ 36. Царство Вирусы

Определения и обозначения

Вирус — неклеточная форма жизни, способная размножаться только внутри клетки хозяина. Иначе говоря, вирус не устроен как клетка и не может самостоятельно создать себе потомство. Это определение помогает отличать вирусы от клеточных организмов.

Вирусная частица — отдельный вирус вне клетки: наследственный материал, заключённый в белковую оболочку. Её также можно представить как упакованную частицу, которая переносит сведения для создания новых вирусов. Понятие помогает описывать вирус до того, как он попал в клетку.

Капсид — белковая оболочка вируса, защищающая его наследственный материал. Капсид окружает внутреннюю часть вируса и помогает сохранять её. Это название нужно, чтобы точно обозначить одну из основных частей вирусной частицы.

Клетка-хозяин — клетка, внутри которой вирус использует её ресурсы для образования новых вирусных частиц. Хозяином она называется потому, что предоставляет вирусу необходимые вещества и клеточные структуры. Без такой клетки вирус не может создать новые частицы.

Как это устроено

Вирусы считают неклеточными, потому что в их строении нет главных частей клетки: цитоплазмы и органоидов. Цитоплазма — внутреннее содержимое клетки, а органоиды выполняют в ней разные задачи. Вирусная частица устроена гораздо проще, поэтому её нельзя назвать маленькой клеткой. Отсутствие клеточных частей объясняет, почему вирус зависит от других организмов.

Внутри вируса находится наследственный материал — ДНК или РНК, а снаружи его окружает белковая оболочка. Наследственный материал хранит сведения, нужные для создания новых вирусных компонентов. Капсид защищает эти сведения, пока частица находится вне клетки. У некоторых вирусов поверх него есть дополнительные оболочки, но основное устройство остаётся тем же.

Вне клетки вирус не получает энергию и не производит новые частицы, потому что у него нет клеточного аппарата для этих процессов. Сам по себе он не может добывать вещества и превращать их в энергию, как это делают клетки. Поэтому вирусная частица за пределами клетки не размножается. Для продолжения своего существования вирусу нужна клетка-хозяин.

Новые вирусные частицы появляются в несколько этапов. Сначала вирус проникает в клетку, а его наследственный материал начинает направлять создание вирусных компонентов. Для этого используются вещества и ресурсы самой клетки-хозяина. Затем компоненты собираются вместе, и образуются новые частицы, способные покинуть клетку и попасть в другие клетки.

Вирусы могут поражать клетки человека, животных, растений и бактерий. Причина в том, что вирусы приспособлены к проникновению в клетки разных организмов и использованию их ресурсов. Вирус, заражающий бактерию, называют бактериофагом. Это слово составлено из частей, связанных со значением «пожиратель бактерий», но бактериофаг не поедает бактерию, а заражает её клетку.

Сравнение вируса и клетки

Сравнивайте организмы по одному признаку за раз: так легче заметить главное отличие. Например, наследственный материал есть и у вируса, и у клетки, но наличие его не означает, что вирус является клеткой. Для проверки смотрите также на строение и способность самостоятельно получать энергию.

Разбор задач

Задача 1

Ученик увидел изображение частицы с наследственным материалом внутри белковой оболочки. Нужно назвать её основные части. Описание подходит к вирусной частице, поскольку в нём указаны её внутреннее содержимое и оболочка.

1. Определяем, что наследственный материал находится внутри частицы. Это может быть ДНК или РНК.
2. Находим белковую оболочку, которая окружает и защищает наследственный материал. Она называется капсидом.
3. Называем обе части, не смешивая их: оболочка не является наследственным материалом. Вместе эти элементы составляют основные части вирусной частицы.

Ответ: наследственный материал — ДНК или РНК — и белковая оболочка, капсид. У некоторых вирусов бывают и дополнительные оболочки, но они не меняют ответ об основных частях.

Задача 2

Объясните, почему вирус не может образовать новые частицы, находясь вне клетки. Важно связать это с особенностями его строения, а не просто повторить, что вирусу нужна клетка. Сначала выясним, чего вирусу не хватает для самостоятельной работы.

1. У вируса нет клеточного строения, цитоплазмы и органоидов. Значит, он не может сам выполнять многие процессы, которые происходят в клетке.
2. Вне клетки вирус не получает энергию и не производит необходимые вещества. Одного наследственного материала недостаточно, чтобы собрать новые частицы.
3. Для создания вирусных компонентов нужны ресурсы клетки-хозяина. Поэтому вне клетки частица не размножается, а новые вирусы образуются только после проникновения в клетку.

Ответ: вирус не может образовать новые частицы вне клетки, потому что у него нет собственного клеточного аппарата и он не использует ресурсы самостоятельно. Создавать и собирать вирусные компоненты помогает клетка-хозяин.

Задача 3

Вирус проник в клетку растения. Опишите последовательность событий, которая может привести к появлению новых вирусных частиц. Речь идёт о размножении вируса, а не о делении клетки. Чтобы ответить, нужно расположить основные этапы по порядку.

1. Сначала вирус проникает в клетку растения, а его наследственный материал оказывается внутри. Это начало процесса, потому что без попадания в клетку ресурсы хозяина недоступны.
2. Наследственный материал вируса направляет создание вирусных компонентов. При этом клетка предоставляет необходимые вещества и использует свои ресурсы.
3. Созданные компоненты собираются в новые вирусные частицы. Они могут выйти из клетки и затем попасть в другие клетки, где процесс способен повториться.

Ответ: проникновение вируса в клетку, создание компонентов с использованием ресурсов клетки, сборка новых частиц. Их образование зависит от клетки-хозяина, поэтому вирус не размножается самостоятельно.

Типичные ошибки

Ошибка: называть вирус клеткой. Так могут сказать, потому что вирус способен заражать клетки и содержит наследственный материал. Но у него нет клеточного строения, цитоплазмы и органоидов. Проверьте себя вопросом: есть ли у объекта части, характерные для клетки?

Ошибка: считать, что у каждого вируса одновременно есть ДНК и РНК. Путаница возникает потому, что оба типа наследственного материала встречаются у вирусов. Обычно вирус содержит один из них, а не оба сразу. Чтобы проверить ответ, вспомните формулировку «ДНК или РНК».

Ошибка: утверждать, что вирус самостоятельно питается и размножается. Вирус может попасть в клетку, и это иногда создаёт впечатление самостоятельности. Однако новые частицы создаются с помощью ресурсов клетки-хозяина, а вне клетки вирус не размножается. Проверка простая: спросите, может ли частица сама получать энергию и производить компоненты.

Ошибка: путать вирусную частицу вне клетки с размножающимся вирусом. Частица содержит наследственный материал, поэтому кажется, что она может сразу создавать копии. Но вне клетки она не получает энергию и не собирает новые частицы. Чтобы проверить себя, уточните, находится ли вирус внутри клетки-хозяина.

Связь с другими темами

Для изучения вирусов пригодится знание о клетке как основной структурной единице организмов. Клетка содержит наследственный материал и имеет части, которых нет у вируса. Это позволяет сравнивать клеточную жизнь с неклеточной формой.

Тема связана с изучением бактерий: некоторые вирусы заражают бактериальные клетки. Такие вирусы называют бактериофагами. Поэтому знания о бактериях помогают понять, какие клетки могут быть хозяевами вирусов.

Представление о вирусах понадобится при изучении инфекционных заболеваний и иммунитета. Оно помогает понять, почему вирус зависит от клеток организма и как может распространяться инфекция. Эти знания также связаны с профилактикой заражения и сохранением здоровья.

Что запомнить

• Вирусы не имеют клеточного строения.
• Вирусная частица содержит наследственный материал и белковую оболочку.
• Наследственным материалом вируса служит ДНК или РНК.
• Вне клетки вирус не размножается.
• Для образования новых вирусных частиц необходима клетка-хозяин.
• Бактериофаг — вирус, поражающий бактерии.