علم شیمی. ویروس چیست؟ از چه چیزی تشکیل شده است؟ این ویروس از مولکول های ماده آلی و

سطح مولکولی اولیه ترین و عمیق ترین سطح سازماندهی موجودات زنده است. در حال حاضر، بیش از 100 عنصر شناخته شده است، بیشتر آنها در موجودات زنده یافت می شود: کربوهیدرات (C)، اکسیژن (O)، هیدروژن (H) و نیتروژن (N). ترکیبات کربن است، با بسیاری از اتم ها و گروه های آنها وارد پیوند می شود - زنجیره هایی را تشکیل می دهد که از نظر ترکیب شیمیایی، طول و شکل متفاوت هستند.

مونومرها - گروه هایی از اتم ها، ساختار نسبتاً ساده، بخشی از ترکیبات شیمیایی پیچیده پلیمر - زنجیره ای متشکل از حلقه های متعدد - مونومرها بیوپلیمرها - پلیمرهایی که بخشی از موجودات زنده هستند یک مولکول پلیمری از هزاران مونومر به هم پیوسته (یکسان یا متفاوت) تشکیل شده است. بیوپلیمرها به این بستگی دارند: ساختار مونومرها تعداد مونومرها تنوع مونومرها بیوپلیمرها جهانی هستند، زیرا در همه موجودات زنده بر اساس یک طرح ساخته شده است.

کربوهیدرات ها شامل ...

کربن، هیدروژن و اکسیژن

کربن، نیتروژن و هیدروژن

کربن، اکسیژن و نیتروژن

کربوهیدرات ها، یا ساکاریدها، یکی از گروه های اصلی ترکیبات آلی است. آنها بخشی از سلول های همه موجودات زنده هستند. کربوهیدرات ها از کربن، هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده اند. آنها نام خود را به این دلیل گرفتند که اکثر آنها نسبت هیدروژن و اکسیژن در مولکول مشابه مولکول آب دارند.

فرمول کلی کربوهیدرات ها Cn (H 2 O)m است. مثالها عبارتند از گلوکز- C 6 H 12 O 6 و ساکارز- C 12 H 22 O 11. مشتقات کربوهیدرات ممکن است حاوی عناصر دیگری نیز باشند. تمام کربوهیدرات ها به ساده یا تقسیم می شوند مونوساکاریدها، و پیچیده، یا پلی ساکاریدها. از بین مونوساکاریدها، مهمترین آنها برای موجودات زنده ریبوز، دئوکسی ریبوز، گلوکز، فروکتوز و گالاکتوز است.

توابع کربوهیدرات ها: انرژی، ساختمانی، حفاظتی، ذخیره سازی.

پلی ساکاریدها را از روی آنها شناسایی کنید.

نشاسته، گلیکوژن، کیتین...

گلوکز، فروکتوز، گالاکتوز

ریبوز، دئوکسی ریبوز

دی و پلی ساکاریدها از ترکیب دو یا چند مونوساکارید تشکیل می شوند. دی ساکاریدها از نظر خواص مشابه مونوساکاریدها هستند. هر دو در آب بسیار محلول هستند و طعم شیرینی دارند. پلی ساکاریدها از تعداد زیادی مونوساکارید تشکیل شده اند که با پیوندهای کووالانسی به هم متصل شده اند. این شامل نشاسته، گلیکوژن، سلولز، کیتینو دیگران.

نقض ساختار طبیعی پروتئین.

دناتوره سازی

تجدید طبیعت

انحطاط

نقض ساختار طبیعی یک پروتئین نامیده می شود دناتوره سازی. این می تواند تحت تأثیر دما، مواد شیمیایی، انرژی تابشی و عوامل دیگر رخ دهد. با یک ضربه ضعیف، فقط ساختار چهارتایی متلاشی می شود، با ساختار قوی تر - سوم، و سپس ثانویه، و پروتئین به شکل یک زنجیره پلی پپتیدی باقی می ماند. این فرآیند تا حدی قابل برگشت است: اگر ساختار اولیه از بین نرود، پروتئین دناتوره شده قادر به بازیابی ساختار خود است. بنابراین، تمام ویژگی های ساختاری یک ماکرومولکول پروتئین توسط ساختار اولیه آن تعیین می شود.

عملکردی که واکنش های بیوشیمیایی را در سلول تسریع می کند.

کاتالیزوری

آنزیمی

هر دو پاسخ صحیح است

آنزیم ها(یا کاتالیزورهای زیستی) مولکول های پروتئینی هستند که به عنوان کاتالیزور بیولوژیکی عمل می کنند و سرعت واکنش های شیمیایی را هزاران بار افزایش می دهند. برای واکنش مولکول های آلی بزرگ، تماس ساده برای آنها کافی نیست. لازم است که گروه های عاملی این مولکول ها در مقابل یکدیگر قرار گیرند و هیچ مولکول دیگری در برهمکنش آنها اختلال ایجاد نکند. احتمال اینکه مولکول ها خود را به روش مورد نظر جهت دهی کنند ناچیز است. آنزیم هر دو مولکول را در موقعیت مورد نظر به خود متصل می کند، به ما کمک می کند از شر لایه آب خلاص شویم، انرژی را تامین کنیم، قطعات اضافی را حذف کرده و محصول نهایی واکنش را آزاد کنیم. در عین حال خود آنزیم ها نیز مانند سایر کاتالیزورهای شیمیایی در اثر واکنش های گذشته تغییر نمی کنند و کار خود را بارها و بارها انجام می دهند. شرایط بهینه برای عملکرد هر آنزیم وجود دارد. برخی از آنزیم ها در یک محیط خنثی فعال هستند، برخی دیگر در یک محیط اسیدی یا قلیایی. در دمای بالای 60 درجه سانتیگراد، بیشتر آنزیم ها عمل نمی کنند.

عملکرد پروتئین های انقباضی

موتور

حمل و نقل

محافظ

موتورعملکرد پروتئین ها توسط پروتئین های انقباضی خاص انجام می شود. به لطف آنها، مژک ها و تاژک ها در تک یاخته ها حرکت می کنند، کروموزوم ها در طول تقسیم سلولی حرکت می کنند، ماهیچه ها در موجودات چند سلولی منقبض می شوند و انواع دیگر حرکت در موجودات زنده بهبود می یابد.

طول تاژک تمام سلول های یوکاریوتی حدود 100 میکرومتر است. در یک مقطع، می توانید ببینید که 9 جفت میکروتوبول در امتداد حاشیه تاژک و 2 میکروتوبول در مرکز وجود دارد. همه جفت میکروتوبول ها به هم متصل هستند. پروتئینی که این اتصال را انجام می دهد به دلیل انرژی آزاد شده در طول هیدرولیز ATP، ساختار خود را تغییر می دهد. این منجر به این واقعیت می شود که جفت میکروتوبول ها نسبت به یکدیگر شروع به حرکت می کنند ، تاژک خم می شود و سلول شروع به حرکت می کند.

عملکرد پروتئین ها که به لطف آنها هموگلوبین اکسیژن را از ریه ها به سلول های سایر بافت ها و اندام ها می رساند.

حمل و نقل

موتور

هر دو پاسخ صحیح است

مهم است حمل و نقلعملکرد پروتئین ها بنابراین، هموگلوبین اکسیژن را از ریه ها به سلول های دیگر بافت ها و اندام ها می رساند. در عضلات، این عملکرد توسط پروتئین هموگلوبین انجام می شود. پروتئین های سرم (آلبومین) انتقال لیپیدها و اسیدهای چرب و مواد مختلف بیولوژیکی فعال را افزایش می دهند. با افزودن اکسیژن، هموگلوبین از آبی به مایل به قرمز تغییر می کند. بنابراین رنگ خونی که اکسیژن زیادی دارد با خونی که اکسیژن کمی دارد متفاوت است. پروتئین های انتقال دهنده در غشای خارجی سلول ها مواد مختلفی را از محیط به داخل سیتوپلاسم حمل می کنند.

عملکرد پروتئینی که غلظت ثابتی از مواد را در خون و سلول های بدن حفظ می کند. در رشد، تولید مثل و سایر فرآیندهای حیاتی شرکت کنید.

آنزیمی

نظارتی

حمل و نقل

نظارتیعملکرد ذاتی پروتئین ها - هورمون ها است. آنها غلظت ثابتی از مواد را در خون و سلول ها حفظ می کنند، در رشد، تولید مثل و سایر فرآیندهای حیاتی شرکت می کنند. در حضور یک ماده تنظیم کننده، خواندن بخش خاصی از DNA آغاز می شود. پروتئین تولید شده توسط این ژن زنجیره طولانی تبدیل مواد را آغاز می کند که از مجتمع آنزیمی عبور می کند. در نهایت، یک ماده تنظیم کننده تولید می شود که خواندن را متوقف می کند یا آن را به سایت دیگری منتقل می کند. در این حالت این اطلاعات DNA است که تعیین می کند چه موادی تولید شود و محصول نهایی سنتز DNA را مسدود کرده و کل فرآیند را متوقف می کند. راه دیگر: DNA توسط ماده ای مسدود می شود که در نتیجه فعالیت سیستم های کنترل بدن ظاهر می شود: عصبی یا هومورال. البته ممکن است تعداد زیادی واسطه در این زنجیره وجود داشته باشد. به عنوان مثال، یک گروه کامل از پروتئین های گیرنده وجود دارند که سیگنال کنترلی را در پاسخ به تغییرات محیط خارجی یا داخلی ارسال می کنند.

مولکول DNA حاوی بازهای نیتروژنی ...

آدنین، گوانین، سیتوزین، تیمین

آدنین، گوانین، لوسین، تیمین

جواب صحیحی وجود ندارد

مولکول DNA شامل چهار نوع باز نیتروژنی است: آدنین، گوانین، سیتوزین و تیمین. آنها نام نوکلئوتیدهای مربوطه را تعیین می کنند.

ترکیب نوکلئوتید را تعیین کنید.

باقی مانده اسید فسفریک، سیتیدین، کربوهیدرات

پایه نیتروژنی، کربوهیدرات، DNA

پایه نیتروژنی، کربوهیدرات، باقیمانده اسید فسفریک

هر نوکلئوتید از سه جزء تشکیل شده است که با پیوندهای شیمیایی قوی به هم متصل شده اند. این یک پایه نیتروژن دار، یک کربوهیدرات (ریبوز یا دئوکسی ریبوز) و یک باقیمانده اسید فسفریک است.

نام پیوند بین آدنین و تیمین در تشکیل یک مولکول DNA دو رشته ای.

تنها

دو برابر

سه گانه

مولکول DNA یک ردیف دوگانه از نوکلئوتیدها است، دوخته شدهدر جهت طولی و عرضی چارچوب ساختار آن کربوهیدرات است که به طور ایمن توسط گروه های فسفات در دو زنجیره به هم متصل شده است. بین زنجیره های "نردبان" پایه های نیتروژنی وجود دارد که توسط پیوندهای هیدروژنی ضعیف به یکدیگر جذب می شوند (در مورد آدنین- تیمین، پیوند دو برابر).

تعیین ترکیب آدنوزین تری فسفات:

آدنین، اوراسیل، دو باقیمانده اسید فسفریک

آدنین، ریبوز، سه باقی مانده اسید فسفریک

اسید نوکلئیک آدنوزین تری فسفات(ATP) از یک نوکلئوتید تشکیل شده است و شامل دو پیوند ماکرو انرژی (غنی از انرژی) بین گروه های فسفات است. ATP در هر سلول کاملاً ضروری است، زیرا نقش یک باتری بیولوژیکی - یک حامل انرژی را بازی می کند. هر جا که انرژی ذخیره یا آزاد شود و استفاده شود، یعنی تقریباً در هر واکنش بیوشیمیایی، مورد نیاز است، زیرا چنین واکنش هایی در هر سلول تقریباً به طور مداوم رخ می دهد، هر مولکول ATP تخلیه و شارژ می شود، به عنوان مثال، در بدن انسان به طور متوسط ​​هر بار یک بار. دقیقه ATP در سیتوپلاسم، میتوکندری، پلاستیدها و هسته ها یافت می شود.

ویروس

بخش A از بین چهار کار پیشنهادی، یک پاسخ صحیح را انتخاب کنید

A1. پایین ترین سطح سازماندهی موجودات زنده عبارت است از:

1) اتمی

2) سلولی

3) مولکولی

4) ارگانیسمی

A2. در میان مواد ذکر شده، این یک پلیمر بیولوژیکی نیست:

2) گلوکز

3) گلیکوژن

4) هموگلوبین

A3. مواد معدنی سلول عبارتند از:

1) کربوهیدرات ها و چربی ها

2) اسیدهای نوکلئیک و آب

3) پروتئین ها و چربی ها

4) آب و آب معدنی

A4. مواد آلی یک سلول که ذخیره اطلاعات ارثی و انتقال آن به فرزندان را تضمین می کند، اساس دستگاه ژنتیکی آن:

3) کربوهیدرات ها

4) اسیدهای نوکلئیک

A5. از کربوهیدرات های ذکر شده، یک مونوساکارید عبارت است از:

2) نشاسته

3) ساکارز

4) فروکتوز

A6. مولکول های لیپید شامل موارد زیر است:

1) اسید آمینه

2) مونوساکاریدها

3) آب و مواد معدنی

4) گلیسرول و اسیدهای چرب بالاتر

A7. در مقایسه با اکسیداسیون 1 گرم کربن، اکسیداسیون چربی های هم جرم انرژی تولید می کند:

1) کمتر از نصف

2) دو برابر بیشتر

3) چهار برابر بیشتر

4) به همین مقدار

A8. مواد آلی که مصالح ساختمانی اصلی ساختارهای سلولی هستند و در تنظیم فرآیندهای حیاتی آن نقش دارند عبارتند از:

1) پروتئین ها

3) کربوهیدرات ها

4) اسیدهای نوکلئیک

A9. تمام انواع پروتئین ها به دلیل ترکیبات مختلف در مولکول های آنها تشکیل می شود:

1) 4 اسید آمینه

2) 20 اسید آمینه

3) 28 اسید آمینه

4) 56 اسید آمینه

A10. بالاترین سطح پیکربندی ساختاری فضایی مولکول هموگلوبین:

1) اولیه

2) ثانویه

3) درجه سوم

4) چهارتایی

A11. مونومرهای مولکولهای اسید نوکلئیک عبارتند از:

1) نوکلئوتیدها

2) مونوساکاریدها

3) اسیدهای آمینه

4) اسیدهای چرب بالاتر

A12. DNA حاوی قند است:

2) گلوکز

3) فروکتوز

4) دئوکسی ریبوز

A13. یک جفت نوکلئوتید مکمل را در یک مولکول DNA نشان دهید:

2) A-T

A14. برای ناحیه DNA ACCGTAATG، رشته مکمل را نشان دهید:

1) AAGGTCAGT

2) TGGCTAACC

3) TCTGTTACG

4) TGGCATTATS

A15. ATP شامل:

1) ریبوز، آدنین، سه باقی مانده اسید فسفریک

2) ریبوز، آدنین، یک باقیمانده اسید فسفریک

3) ریبوز، دئوکسی ریبوز، سه باقی مانده اسید فسفریک

4) دئوکسی ریبوز، آدنین، سه باقی مانده اسید فسفریک

A16. ATP نقش مهمی در متابولیسم موجودات دارد زیرا:

1) اساس ساختاری نوکلئوتیدها است

2) حاوی اتصالات ریز انرژی است

3) معمولاً محصول نهایی متابولیسم است

4) می توان آن را به سرعت از محیط اطراف بدن به دست آورد

A17. ویتامین های محلول در آب عبارتند از:

2) ج

A18. از نظر ترکیب شیمیایی، بیشتر آنزیم ها عبارتند از:

2) پروتئین ها

3) کربوهیدرات ها

4) اسیدهای نوکلئیک

2) ویروس ها

3) باکتری ها

4) گیاهان تک سلولی

A20. ویروس ها عبارتند از:

1) غشای سلولزی، سیتوپلاسم، هسته

2) پوسته پروتئین و سیتوپلاسم

3) اسید نوکلئیک و پوسته پروتئین

4) چندین سلول میکروسکوپی

بخش B سه پاسخ صحیح را از میان شش کار پیشنهادی انتخاب کنید

در 1. مولکول DNA با mRNA تفاوت دارد که:

1) به شکل مارپیچ در می آید

2) از دو زنجیره پلی نوکلئوتیدی تشکیل شده است

3) از یک زنجیره پلی نوکلئوتیدی تشکیل شده است

4) قابلیت خود دو برابر شدن را دارد

5) توانایی خود دو برابر شدن را ندارد

6) به عنوان الگویی برای مونتاژ زنجیره پلی پپتیدی عمل می کند

در 2. کربوهیدرات ها وظایف زیر را دارند:

1) سیگنال

2) ساختاری

3) حمل و نقل

4) نظارتی

5) انرژی

6) آنزیمی

محتویات ستون اول و دوم را مطابقت دهید

در ساعت 3. ماده آلی و عملکردی را که در سلول و/یا در بدن انجام می دهد مطابقت دهید

آ	ب	V	جی	د
5	1	4	2	3

توالی صحیح فرآیندهای بیولوژیکی، پدیده ها، اقدامات عملی را ایجاد کنید

در ساعت 4. توالی تشکیل ساختار مولکول پروتئین هموگلوبین را تعیین کنید

الف) چرخاندن مولکول های پروتئین به یک مارپیچ

ب) تشکیل پیوندهای پپتیدی بین اسیدهای آمینه و تشکیل زنجیره پپتیدی

ج) اتحاد چند گلبول

د) چرخاندن مولکول پروتئین به یک توپ

آیا ویروس ها یک موجود است یا یک ماده؟

در طول 100 سال گذشته، دانشمندان بارها درک خود را از ماهیت ویروس ها، ناقلان میکروسکوپی بیماری، تغییر داده اند.

در ابتدا، ویروس ها مواد سمی در نظر گرفته شدند، سپس - یکی از اشکال زندگی، سپس - ترکیبات بیوشیمیایی. امروزه فرض بر این است که آنها بین جهان زنده و بی جان وجود دارند و شرکت کنندگان اصلی در تکامل هستند.

در پایان قرن نوزدهم، مشخص شد که برخی از بیماری‌ها، از جمله هاری و تب برفکی، توسط ذرات مشابه با باکتری‌ها، اما بسیار کوچکتر ایجاد می‌شوند. از آنجایی که آنها ماهیت بیولوژیکی داشتند و از یک قربانی به قربانی دیگر منتقل می شدند و همین علائم را ایجاد می کردند، ویروس ها به عنوان موجودات زنده کوچکی در نظر گرفته شدند که حامل اطلاعات ژنتیکی هستند.

پس از سال 1935، زمانی که وندل استنلی برای اولین بار ویروس موزاییک تنباکو را متبلور کرد، انتقال ویروس ها به اجسام شیمیایی بی جان اتفاق افتاد. کشف شد که کریستال ها از اجزای بیوشیمیایی پیچیده تشکیل شده اند و خاصیت لازم برای سیستم های بیولوژیکی - فعالیت متابولیک را ندارند. در سال 1946، این دانشمند جایزه نوبل را برای این کار در شیمی دریافت کرد، نه در فیزیولوژی یا پزشکی.

تحقیقات بیشتر استنلی به وضوح نشان داد که هر ویروسی از اسید نوکلئیک (DNA یا RNA) بسته بندی شده در یک پوسته پروتئینی تشکیل شده است. علاوه بر پروتئین های محافظ، برخی از آنها دارای پروتئین های ویروسی خاص هستند که در عفونت سلولی نقش دارند. اگر ویروس ها را فقط با این توصیف قضاوت کنیم، آنگاه آنها واقعاً بیشتر شبیه به مواد شیمیایی هستند تا موجودات زنده. اما وقتی ویروس وارد یک سلول می شود (پس از آن سلول میزبان نامیده می شود)، تصویر تغییر می کند. پوشش پروتئینی خود را می ریزد و کل دستگاه سلولی را تحت سلطه خود در می آورد، و آن را مجبور می کند تا DNA یا RNA ویروسی و پروتئین های ویروسی را مطابق دستورالعمل های ثبت شده در ژنوم خود سنتز کند، سپس، ویروس از این اجزا به خودی خود جمع می شود و یک ذره ویروسی جدید ظاهر می شود. آماده برای آلوده کردن سلول های دیگر است.

این طرح بسیاری از دانشمندان را وادار کرد تا نگاه جدیدی به ویروس ها بیندازند. آنها شروع کردند به عنوان اشیایی که در مرز بین جهان زنده و بی جان قرار دارند. به گفته ویروس شناسان M.H.V. از دانشگاه استراسبورگ در فرانسه و B.W Mahy از مراکز پیشگیری و کنترل بیماری، این شیوه زندگی را می توان «زندگی قرضی» نامید. یک واقعیت جالب این است که در حالی که زیست شناسان مدت هاست یک ویروس را به عنوان یک "جعبه پروتئین" پر از قطعات شیمیایی می بینند، از توانایی آن برای تکثیر در سلول میزبان برای مطالعه مکانیسم کدگذاری پروتئین استفاده کرده اند. زیست شناسی مولکولی مدرن بیشتر موفقیت خود را مدیون اطلاعات به دست آمده از مطالعه ویروس ها است.

دانشمندان اکثر اجزای سلولی (ریبوزوم ها، میتوکندری ها، ساختارهای غشایی، DNA، پروتئین ها) را متبلور کرده اند و امروزه آنها را یا به عنوان "ماشین های شیمیایی" یا به عنوان ماده ای که این ماشین ها استفاده می کنند یا تولید می کنند، می بینند. این دیدگاه از ساختارهای شیمیایی پیچیده ای که حیات یک سلول را تضمین می کند دلیلی است که زیست شناسان مولکولی چندان نگران وضعیت ویروس ها نیستند. محققان فقط به عنوان عواملی که قادر به استفاده از سلول ها برای اهداف خود یا به عنوان منبع عفونت هستند به آنها علاقه مند بودند. موضوع پیچیده تر در مورد سهم ویروس ها در تکامل برای اکثر دانشمندان بی اهمیت است.

بودن یا نبودن؟

کلمه "زنده" به چه معناست؟ اکثر دانشمندان موافقند که موجودات زنده علاوه بر توانایی تولید مثل خود، باید خواص دیگری نیز داشته باشند. به عنوان مثال، زندگی هر موجودی همیشه در زمان محدود است - به دنیا می آید و می میرد. علاوه بر این، موجودات زنده دارای درجه خاصی از خودمختاری در معنای بیوشیمیایی هستند، یعنی. تا حدی به فرآیندهای متابولیکی خود تکیه می کنند که مواد و انرژی برای آنها فراهم می کند که از وجود آنها پشتیبانی می کند.

سنگ و همچنین یک قطره مایع که در آن فرآیندهای متابولیکی رخ می دهد، اما حاوی مواد ژنتیکی نیست و قادر به تولید مثل نیست، بدون شک یک جسم بی جان است. یک باکتری یک موجود زنده است و اگرچه تنها از یک سلول تشکیل شده است، اما می تواند انرژی تولید کند و موادی را سنتز کند که وجود و تولید مثل آن را تضمین می کند. در این زمینه در مورد بذر چه می توان گفت؟ هر دانه ای نشانه های حیات را نشان نمی دهد. با این حال، در حالت استراحت، دارای پتانسیلی است که از یک ماده بدون شک زنده دریافت می کند و تحت شرایط خاصی می تواند تحقق یابد. در عین حال، بذر را می توان به طور برگشت ناپذیری از بین برد، و سپس پتانسیل تحقق نیافته باقی می ماند. از این نظر، ویروس بیشتر یادآور یک دانه است تا یک سلول زنده: قابلیت های خاصی دارد که ممکن است محقق نشود، اما توانایی وجود مستقل را ندارد.

همچنین می توان زندگی را حالتی در نظر گرفت که تحت شرایط خاصی، سیستمی متشکل از اجزای غیر زنده با ویژگی های معین به آن می گذرد. نمونه هایی از چنین سیستم های پیچیده (ظهور) شامل زندگی و آگاهی است. برای رسیدن به وضعیت مناسب، آنها باید سطح معینی از دشواری داشته باشند. بنابراین، یک نورون (به خودی خود یا حتی به عنوان بخشی از یک شبکه عصبی) هوشیاری ندارد و این به مغز نیاز دارد. اما یک مغز دست نخورده می تواند به معنای بیولوژیکی زنده باشد و در عین حال آگاهی را تامین نکند. به همین ترتیب، نه ژن‌ها یا پروتئین‌های سلولی و نه ویروسی به‌عنوان ماده زنده عمل نمی‌کنند، و سلولی که هسته ندارد، از این نظر که سطح پیچیدگی حیاتی ندارد، شبیه به یک فرد سر بریده است. این ویروس همچنین قادر به رسیدن به این سطح نیست. بنابراین زندگی را می توان به عنوان نوعی حالت اضطراری پیچیده، از جمله همان "بلوک های سازنده" اساسی که یک ویروس در اختیار دارد، تعریف کرد. اگر از این منطق پیروی کنیم، ویروس ها، که به معنای دقیق کلمه اشیاء زنده نیستند، هنوز نمی توانند به عنوان سیستم های بی اثر طبقه بندی شوند: آنها در مرز بین زنده و غیر زنده هستند.

تکثیر ویروس

ویروس ها، بدون شک، دارای خاصیت ذاتی در همه موجودات زنده هستند - توانایی تولید مثل، اگرچه با مشارکت ضروری سلول میزبان. شکل، تکثیر ویروسی را نشان می دهد که ژنوم آن DNA دو رشته ای است. فرآیند تکثیر فاژها (ویروس‌هایی که باکتری‌های بدون هسته را آلوده می‌کنند)، ویروس‌های RNA و رتروویروس‌ها با مواردی که در اینجا توضیح داده شده است فقط با جزئیات متفاوت است.

ویروس ها و تکامل

ویروس ها تاریخچه تکاملی بسیار طولانی خود را دارند که به منشا موجودات تک سلولی باز می گردد. بنابراین، برخی از سیستم‌های ترمیم ویروسی که قطع کردن بازهای نادرست از DNA و از بین بردن آسیب ناشی از رادیکال‌های اکسیژن و غیره را تضمین می‌کنند، فقط در ویروس‌های فردی یافت می‌شوند و برای میلیاردها سال بدون تغییر وجود دارند.

محققان این موضوع را انکار نمی کنند که ویروس ها نقشی در تکامل داشته اند. اما با در نظر گرفتن مواد بی جان، آنها را با عواملی مانند شرایط آب و هوایی همتراز می کنند. چنین عاملی بر ارگانیسم هایی که دارای ویژگی های متغیر و تعیین شده ژنتیکی از بیرون بودند، تأثیر گذاشت. ارگانیسم هایی که در برابر این تأثیر مقاومت بیشتری داشتند با موفقیت زنده ماندند، تولید مثل کردند و ژن های خود را به نسل های بعدی منتقل کردند.

با این حال، در واقعیت، ویروس ها بر مواد ژنتیکی موجودات زنده تأثیر می گذارند نه به طور غیر مستقیم، بلکه به مستقیم ترین روش ممکن - آنها DNA و RNA خود را با آن مبادله می کنند، یعنی. بازیکنانی در زمین بیولوژیکی بودند. شگفتی بزرگ برای پزشکان و زیست شناسان تکاملی این بود که اکثر ویروس ها موجودات کاملاً بی خطری هستند که با هیچ بیماری مرتبط نیستند. آنها بی سر و صدا در داخل سلول های میزبان می خوابند یا از دستگاه خود برای تولید مثل آرام خود بدون هیچ آسیبی به سلول استفاده می کنند. چنین ویروس هایی ترفندهای زیادی دارند که به آنها اجازه می دهد از چشم مراقب سیستم ایمنی سلول فرار کنند - برای هر مرحله از پاسخ ایمنی، آنها ژنی دارند که این مرحله را به نفع خود کنترل یا تغییر می دهد.

علاوه بر این، در طول همزیستی سلول و ویروس، ژنوم ویروسی (DNA یا RNA) ژنوم سلول میزبان را "کلونیزه" می کند و ژن های جدید بیشتری را برای آن تامین می کند که در نهایت به بخشی جدایی ناپذیر از ژنوم یک سلول تبدیل می شود. نوع ارگانیسم داده شده ویروس‌ها نسبت به عوامل خارجی که گونه‌های ژنتیکی را انتخاب می‌کنند، تأثیر سریع‌تر و مستقیم‌تری بر موجودات زنده دارند. تعداد زیادی از جمعیت های ویروسی، همراه با نرخ تکثیر بالا و نرخ جهش بالا، آنها را به منبع اصلی نوآوری ژنتیکی تبدیل می کند و دائماً ژن های جدید را ایجاد می کند. برخی از ژن‌های منحصربه‌فرد با منشاء ویروسی، در حال حرکت، از یک موجود زنده به ارگانیسم دیگر منتقل می‌شوند و به روند تکاملی کمک می‌کنند.

سلولی که DNA هسته‌ای آن از بین رفته است واقعاً «مرده» است: از مواد ژنتیکی با دستورالعمل‌هایی برای فعالیت محروم است. اما ویروس می تواند از اجزای سلولی سالم و سیتوپلاسم برای تکثیر خود استفاده کند. این دستگاه سلولی را تحت سلطه خود در می آورد و آن را مجبور می کند تا از ژن های ویروسی به عنوان منبع دستورالعمل برای سنتز پروتئین های ویروسی و تکثیر ژنوم ویروسی استفاده کند. توانایی منحصربه‌فرد ویروس‌ها برای رشد در سلول‌های مرده زمانی به وضوح نشان داده می‌شود که میزبان‌ها موجودات تک سلولی باشند، در درجه اول آنهایی که در اقیانوس‌ها ساکن هستند. (اکثریت قریب به اتفاق ویروس ها در خشکی زندگی می کنند. به گفته کارشناسان، بیش از 1030 ذره ویروسی در اقیانوس جهانی وجود ندارد.)

باکتری‌ها، سیانوباکتری‌های فتوسنتزی و جلبک‌ها، میزبان‌های بالقوه ویروس‌های دریایی، اغلب توسط پرتوهای فرابنفش کشته می‌شوند که DNA آنها را از بین می‌برد. در همان زمان، برخی از ویروس ها ("ساکنان" موجودات زنده) مکانیسم سنتز آنزیم هایی را فعال می کنند که مولکول های آسیب دیده سلول میزبان را بازیابی کرده و آن را به زندگی باز می گرداند. به عنوان مثال، سیانوباکتری ها حاوی آنزیمی هستند که در فتوسنتز نقش دارد و زمانی که در معرض نور اضافی قرار می گیرند، گاهی از بین می روند و منجر به مرگ سلولی می شوند. و سپس ویروس‌هایی به نام سیانوفاژ سنتز آنزیم فتوسنتزی باکتریایی را که در برابر اشعه ماوراء بنفش مقاوم‌تر است، «روشن» می‌کنند. اگر چنین ویروسی یک سلول تازه مرده را آلوده کند، یک آنزیم فتوسنتزی می تواند آن را زنده کند. بنابراین، ویروس نقش یک "احیای ژن" را بازی می کند.

دوزهای بیش از حد اشعه ماوراء بنفش می تواند منجر به مرگ سیانوفاژها شود، اما گاهی اوقات آنها با کمک چندین ترمیم به زندگی باز می گردند. معمولاً در هر سلول میزبان چندین ویروس وجود دارد و اگر آسیب ببینند، می‌توانند ژنوم ویروس را تکه تکه جمع کنند. بخش‌های مختلف ژنوم a می‌توانند به‌عنوان تامین‌کننده ژن‌های منفرد عمل کنند، که همراه با سایر ژن‌ها، عملکرد ژنوم a را به‌طور کامل بدون ایجاد یک ویروس کامل بازیابی می‌کنند. ویروس ها تنها موجودات زنده ای هستند که مانند پرنده ققنوس می توانند از خاکستر دوباره متولد شوند.

بر اساس کنسرسیوم بین‌المللی توالی ژنوم انسانی، بین 113 تا 223 ژن مشترک بین باکتری‌ها و انسان‌ها در موجودات کاملاً مطالعه‌شده مانند مخمر ساچارومایسس سرویزیه، مگس میوه مگس سرکه مگس سرکه و کرم گرد Caenorhabditis elegans وجود ندارد. موجودات زنده برخی از دانشمندان بر این باورند که مخمر، مگس میوه و کرم گرد، که بعد از باکتری ها اما قبل از مهره داران ظاهر شدند، به سادگی ژن های مربوطه را در مرحله ای از رشد تکاملی خود از دست دادند. برخی دیگر معتقدند که این ژن ها توسط باکتری هایی که وارد بدن او شده اند به انسان منتقل شده است.

ما به همراه همکاران در مؤسسه علوم بهداشتی دانشگاه اورگان برای واکسن‌ها و ژن‌درمانی پیشنهاد می‌کنیم که راه سومی وجود دارد: ژن‌ها در ابتدا منشأ ویروسی داشتند، اما سپس اعضای دو اصل و نسب مختلف ارگانیسم‌ها مانند باکتری‌ها و مهره‌داران را مستعمره کردند. . ژنی که این باکتری به بشریت اعطا کرد می توانست به دو دودمان ذکر شده توسط ویروس منتقل شود.

علاوه بر این، ما مطمئن هستیم که هسته سلول خود منشا ویروسی دارد. ظاهر هسته (ساختاری که فقط در یوکاریوت ها، از جمله انسان، یافت می شود، و در پروکاریوت ها، مانند باکتری ها وجود ندارد) را نمی توان با سازگاری تدریجی موجودات پروکاریوتی با شرایط در حال تغییر توضیح داد. این می تواند بر اساس DNA ویروسی با وزن مولکولی بالا که از قبل یک "خانه" دائمی برای خود در داخل سلول پروکاریوتی ساخته بود، تشکیل شده باشد. این امر با این واقعیت تأیید می شود که ژن DNA پلیمراز (آنزیمی که در تکثیر DNA نقش دارد) فاژ T4 (فاژها ویروس هایی هستند که باکتری ها را آلوده می کنند) در توالی نوکلئوتیدی خود به ژن های DNA پلیمراز هر دو یوکاریوت و ویروس هایی که آنها را آلوده می کنند نزدیک است. . علاوه بر این، پاتریک فورتره از دانشگاه پاریس جنوبی، که آنزیم‌های دخیل در همانندسازی DNA را مطالعه کرد، به این نتیجه رسید که ژن‌هایی که سنتز آنها را در یوکاریوت‌ها تعیین می‌کنند، منشأ ویروسی دارند.

ویروس زبان آبی

ویروس ها کاملاً بر تمام اشکال حیات روی زمین تأثیر می گذارند و اغلب سرنوشت آنها را تعیین می کنند. در همان زمان، آنها نیز تکامل می یابند. شواهد مستقیم از ظهور ویروس های جدید مانند ویروس نقص ایمنی انسانی (HIV) که باعث ایدز می شود، به دست می آید.

ویروس ها دائماً مرز بین دنیای بیولوژیکی و بیوشیمیایی را تغییر می دهند. هر چه بیشتر در مطالعه ژنوم موجودات مختلف پیشرفت کنیم، شواهد بیشتری در مورد وجود ژن ها از یک استخر پویا و بسیار قدیمی کشف خواهیم کرد. برنده جایزه نوبل سالوادور لوریا در مورد تأثیر ویروس ها بر تکامل در سال 1969 گفت: "شاید ویروس ها با توانایی خود در ورود و خروج از ژنوم سلولی، شرکت کنندگان فعالی در روند بهینه سازی مواد ژنتیکی همه موجودات زنده در طول تکامل باشند ما متوجه آن نشدیم." صرف نظر از اینکه ما ویروس ها را به کدام جهان - زنده یا بی جان - نسبت می دهیم، زمان آن فرا رسیده است که آنها را نه جدا از هم، بلکه با در نظر گرفتن ارتباط مداوم آنها با موجودات زنده در نظر بگیریم.

درباره نویسنده:
لوئیس ویارئال(Luis P. Villarreal) - مدیر مرکز مطالعه ویروس ها در دانشگاه کالیفرنیا، ایروین. او دکترای خود را در زیست شناسی از دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو دریافت کرد، سپس در دانشگاه استنفورد در آزمایشگاه پل برگ، برنده جایزه نوبل، کار کرد. او فعالانه در فعالیت های آموزشی شرکت دارد و در حال حاضر در توسعه برنامه هایی برای مبارزه با تهدید بیوتروریسم مشارکت دارد.

یاد آوردن!

ویروس ها چه تفاوتی با سایر موجودات زنده دارند؟

چرا وجود ویروس ها با اصول اولیه نظریه سلولی در تضاد نیست؟

از مواد آلی مانند سلول ها (پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک) تشکیل شده است.

با استفاده از سلول ها تولید مثل کنید

چه بیماری های ویروسی را می شناسید؟

آنفولانزا، HIV، هاری، سرخجه، آبله، تبخال، هپاتیت، سرخک، پاپیلوما، فلج اطفال.

سوالات و تکالیف را مرور کنید

1. ویروس ها چگونه کار می کنند؟

ویروس ها ساختار بسیار ساده ای دارند. هر ویروس از یک اسید نوکلئیک (یا DNA یا RNA) و یک پروتئین تشکیل شده است. اسید نوکلئیک ماده ژنتیکی ویروس است. توسط یک پوسته پروتئینی محافظ - کپسید احاطه شده است. کپسید همچنین ممکن است حاوی آنزیم های ویروسی خود باشد. برخی از ویروس ها مانند ویروس آنفولانزا و HIV دارای یک پوشش اضافی هستند که از غشای سلولی سلول میزبان تشکیل می شود. کپسید ویروس، متشکل از مولکول های پروتئینی، دارای درجه بالایی از تقارن است که معمولاً شکل مارپیچی یا چند وجهی دارد. این ویژگی ساختاری به پروتئین های ویروسی منفرد اجازه می دهد تا از طریق خودآرایی به یک ذره ویروسی کامل ترکیب شوند.

2. اصل برهمکنش ویروس و سلول چیست؟

3. فرآیند نفوذ ویروس به سلول را شرح دهید.

ویروس های "برهنه" از طریق اندوسیتوز - غوطه ور شدن بخشی از غشای سلولی در محل جذب آنها به سلول نفوذ می کنند. در غیر این صورت، این فرآیند به عنوان viropexis [ویروس + یونانی شناخته می شود. pexis، پیوست]. ویروس‌های پوشیده شده با ادغام سوپر کپسید با غشای سلولی با مشارکت پروتئین‌های F خاص (پروتئین‌های همجوشی) وارد سلول می‌شوند. مقادیر اسیدی pH باعث ادغام پوشش ویروسی و غشای سلولی می شود. هنگامی که ویروس های "برهنه" به سلول نفوذ می کنند، واکوئل ها (اندوزوم ها) تشکیل می شوند. پس از نفوذ ویروس های "لباس پوشیده" به سیتوپلاسم، پروتئین زدایی جزئی ویریون ها و اصلاح نوکلئوپروتئین آنها (برهنه کردن) رخ می دهد. ذرات اصلاح شده خاصیت عفونی خود را از دست می دهند، در برخی موارد، حساسیت به RNase، اثر خنثی کننده آنتی بادی ها (AT) و سایر ویژگی های خاص برای گروه های جداگانه ویروس ها تغییر می کند.

4. تاثیر ویروس ها بر سلول چیست؟

فکر! یاد آوردن!

1. توضیح دهید که چرا یک ویروس تنها با حمله به سلول زنده می تواند خواص یک موجود زنده را نشان دهد.

ویروس یک شکل غیر سلولی حیات است، هیچ اندامکی ندارد که عملکردهای خاصی را در سلول ها انجام دهد، متابولیسم وجود ندارد، ویروس ها تغذیه نمی شوند، خود به خود تکثیر نمی شوند و هیچ ماده ای را سنتز نمی کنند. آنها فقط به شکل یک اسید نوکلئیک منفرد - DNA یا RNA و همچنین یک کپسید از پروتئین ها وراثت دارند. بنابراین، تنها در سلول میزبان، زمانی که ویروس DNA خود را ادغام می کند (اگر یک ویروس رترو باشد، ابتدا رونویسی معکوس رخ می دهد و از RNA-DNA ساخته می شود) به DNA سلول، می توان ویروس های جدیدی تشکیل داد. در طول تکثیر و سنتز بیشتر اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها توسط سلول، تمام اطلاعات ویروس وارد شده توسط آن نیز تکثیر می شود و ذرات ویروسی جدید جمع می شوند.

2. چرا بیماری های ویروسی ماهیت اپیدمی دارند؟ اقدامات لازم برای مبارزه با عفونت های ویروسی را شرح دهید.

آنها به سرعت توسط قطرات موجود در هوا پخش می شوند.

3. نظر خود را در مورد زمان ظهور ویروس ها بر روی زمین در گذشته تاریخی با در نظر گرفتن اینکه ویروس ها فقط در سلول های زنده تکثیر می شوند، بیان کنید.

4. توضیح دهید که چرا در اواسط قرن 20th. ویروس ها به یکی از اهداف اصلی تحقیقات ژنتیکی تجربی تبدیل شده اند.

ویروس ها به سرعت تکثیر می شوند، به راحتی آلوده می شوند، باعث بیماری های همه گیر و همه گیر می شوند و می توانند به عنوان جهش زا برای انسان، حیوانات و گیاهان عمل کنند.

5. هنگام تلاش برای ایجاد واکسن علیه عفونت HIV چه مشکلاتی پیش می آید؟

از آنجایی که اچ آی وی سیستم ایمنی انسان را از بین می برد و واکسن از میکروارگانیسم های ضعیف یا کشته شده، محصولات متابولیکی آنها یا از آنتی ژن های آنها که با مهندسی ژنتیک یا روش های شیمیایی به دست می آید ساخته می شود. سیستم ایمنی در برابر این عمل مقاومت نخواهد کرد.

6. توضیح دهید که چرا انتقال مواد ژنتیکی توسط ویروس ها از موجودی به موجود دیگر را انتقال افقی می نامند. پس به نظر شما انتقال ژن از والدین به فرزندان چه نام دارد؟

انتقال افقی ژن (HGT) فرآیندی است که در آن یک موجود زنده ماده ژنتیکی را به موجود دیگری که از نسل او نیست منتقل می کند. انتقال عمودی ژن، انتقال اطلاعات ژنتیکی از یک سلول یا ارگانیسم به فرزندان آن با استفاده از مکانیسم های ژنتیکی مرسوم است.

7. در طول سال ها، حداقل هفت جایزه نوبل در فیزیولوژی یا پزشکی و سه جایزه نوبل در شیمی برای تحقیقات مستقیماً مرتبط با مطالعه ویروس ها اعطا شده است. با استفاده از منابع اضافی و منابع اینترنتی، گزارش یا ارائه ای در مورد پیشرفت های فعلی در تحقیقات ویروس تهیه کنید.

مبارزه بشریت با اپیدمی ایدز ادامه دارد. و اگرچه هنوز برای نتیجه گیری زود است، اما هنوز می توان روندهای قطعی و بدون شک خوش بینانه را ردیابی کرد. بنابراین، زیست شناسان آمریکایی موفق به رشد سلول های ایمنی شدند که در آنها ویروس نقص ایمنی انسانی نمی تواند تولید مثل کند. این با استفاده از آخرین فناوری به دست آمد که به فرد اجازه می دهد بر عملکرد دستگاه ارثی سلول تأثیر بگذارد. رامش آکینا، استاد دانشگاه کلرادو و همکارانش مولکول های ویژه ای طراحی کرده اند که کار یکی از ژن های کلیدی ویروس نقص ایمنی را مسدود می کند. سپس دانشمندان یک ژن مصنوعی ساختند که قادر به سنتز چنین مولکول‌هایی بود و با کمک یک ویروس حامل، آن را به هسته سلول‌های بنیادی وارد کردند که متعاقباً باعث ایجاد سلول‌های ایمنی محافظت شده از عفونت HIV می‌شود. با این حال، تنها آزمایشات بالینی نشان می دهد که این تکنیک تا چه حد در مبارزه با ایدز موثر خواهد بود.

فقط 20 سال پیش، این بیماری غیرقابل درمان در نظر گرفته شد. در دهه 90، فقط از آماده سازی کوتاه مدت اینترفرون آلفا استفاده می شد. اثربخشی این درمان بسیار کم بود. در طول دهه گذشته، "استاندارد طلایی" در درمان هپاتیت C مزمن، درمان ضد ویروسی ترکیبی با اینترفرون آلفا و ریباویرین پگیله شده بوده است که اثربخشی آن در از بین بردن ویروس، یعنی درمان هپاتیت C، به طور کلی به 60 می رسد. 70 درصد همچنین در بین بیماران آلوده به ژنوتیپ های 2 و 3 ویروس حدود 90 درصد است. در عین حال، میزان درمان در بیماران آلوده به ژنوتیپ ویروس C، تا همین اواخر، تنها 40-50٪ بود.

1. ویژگی های عملکردهای حیاتی (ابعاد)

2. طرح ساختار ویروس

3. طرح نفوذ سلولی و تولید مثل

4. شعر و معما در مورد ویروس ها

4. معماها و اشعار

غمگین به نظر میرسم -

صبح سرم درد میکنه

دارم عطسه می کنم، خشن هستم.

چه اتفاقی افتاده است؟

این آنفولانزا است

این آنفولانزا یک ویروس یواشکی است

الان سرم درد میکنه

دما افزایش یافته است

و به مقداری دارو نیاز دارید

آیا فرزند شما به سرخک مبتلا شده است؟

اصلا غم نیست

دکتر کمک خواهد کرد، عجله کنید

کودک ما شفا خواهد یافت

من میرم واکسن بزنم

من با افتخار به دکتر مراجعه خواهم کرد

یک سرنگ و یک آمپول به من بدهید

همه آماده است؟ من رفتم

حرفه آینده شما

1. ثابت کنید که دانش پایه در مورد فرآیندهایی که در سطوح مولکولی و سلولی سازماندهی موجودات زنده رخ می دهد، نه تنها برای زیست شناسان، بلکه برای متخصصان دیگر رشته های علوم طبیعی نیز ضروری است.

بیوفیزیکدانان و بیوشیمی دانان بدون چنین دانشی قادر به انجام این کار نخواهند بود. فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی طبق قوانین مشابه پیش می روند.

2. چه حرفه هایی در جامعه مدرن مستلزم آگاهی از ساختار و عملکردهای حیاتی موجودات پروکاریوتی است؟ یک پیام کوتاه (بیش از 7-10 جمله) در مورد حرفه ای که بیشتر شما را تحت تأثیر قرار داده است آماده کنید. انتخابتان را توضیح دهید.

بیوتکنولوژیست سیستم ها متخصص جایگزینی راه حل های قدیمی در صنایع مختلف با محصولات جدید صنعت بیوتکنولوژی. به عنوان مثال، به شرکت‌های حمل‌ونقل کمک می‌کند به جای گازوئیل به سوخت زیستی روی بیاورند و به شرکت‌های ساختمانی به جای سیمان و بتن به سمت مواد زیستی جدید روی بیاورند. از بیوتکنولوژی برای خالص سازی محیط مایع استفاده کنید.

3. «این متخصصان در مؤسسات تحقیقاتی دامپزشکی و پزشکی، مؤسسات دانشگاهی و مؤسسات مرتبط با بیوتکنولوژی مورد نیاز هستند. آنها در آزمایشگاه های کلینیک ها و بیمارستان ها، در ایستگاه های پرورش زراعی، در آزمایشگاه های دامپزشکی و بیمارستان ها بدون کار نمی مانند. گاهی اوقات آنها هستند که می توانند مطمئن ترین و دقیق ترین تشخیص را انجام دهند. تحقیقات آنها برای تشخیص زودهنگام سرطان ضروری است. حدس بزنید در این جملات در مورد کدام حرفه صحبت می کنیم. حرفت را ثابت کن

احتمالا ژنتیکه با کار با مواد ژنتیکی، آنها می توانند در هر زمینه ای که مربوط به موجودات زنده باشد، خواه انتخاب یا هر شاخه ای از دانش پزشکی کار کنند.