Подробное решение параграф §45 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Теремов А.В., Петросова Р.А. Углубленный уровень 2017
Ст. 243
Рассмотрите рис. 177–180. Какие вещества входят в состав вирусов? Вспомните, какие заболевания вызывают вирусы.
Вирусы устроены достаточно просто. Отдельные частицы вирусов – вирионы – состоят из нуклеиновой кислоты и белков. Генетический аппарат вирусов может быть представлен молекулой ДНК или РНК. Нуклеиновая кислота составляет сердцевину вируса и защищена белковой оболочкой, которую называют капсидом, причём она может быть упакована в капсиде спирально или свёрнута в клубок. Капсид вируса построен из множества субъединиц белка и в зависимости от их расположения имеет различную конфигурацию.
Зпболевания, которые вызываю вирусы: Герпес, грипп, ВИЧ, полиомиелит.
Ст. 248
Вопросы и задания
1. Кем и когда были открыты вирусы? Используя рис. 177–179, сравните строение различных вирусов. Отметьте черты сходства и различия.
Вирусы открыл в 1892 г. русский учёный Дмитрий Иосифович Ивановский при изучении мозаичной болезни табака.
Форма вирусов разнообразна: многогранная в виде икосаэдра (вирус полиомиелита) или додекаэдра (вирус герпеса), палочковидная или нитевидная (вирус табачной мозаики), булавовидная (бактериофаги), округлая форма (вирус гриппа). Большинство вирусов имеют симметричную структуру. Некоторые вирусы обладают более сложным строением, кроме сердцевины и капсида у них может быть ещё дополнительная белково — липидная мембрана.
2. Чем может быть представлен генетический аппарат вирусов? На какие две группы их можно разделить? Приведите примеры таких вирусов.
Генетический аппарат вирусов может быть представлен молекулой ДНК или РНК.
ДНК — содержащие вирусы: герпес, гепатит В.
РНК — содержащие вирусы (ретровирусы): грипп, ВИЧ.
3. Как происходит проникновение бактериофага и ВИЧ в клетку — хозяина? В чём их сходство и различие? Какие вещества участвуют в этих процессах?
В головке большинства фагов в качестве нуклеиновой кислоты содержится ДНК. На конце хвоста располагаются хвостовые нити (отростки), которые контактируют с рецепторными участками на поверхности бактериальной клетки и закрепляют бактериофаг. Базальная пластинка хвоста содержит фермент, разрушающий клеточную стенку бактерии, что обеспечивает проникновение ДНК вируса. По хвостовому каналу ДНК вируса вспрыскивается в клетку бактерии. Она встраивается в бактериальную ДНК, подавляя при этом синтез бактериальных белков. Вместо них синтезируются ДНК, РНК и белки бактериофага. В бактериальной клетке происходит сборка новых частиц бактериофага, которые покидают погибшую бактерию и внедряются в новые.
Вирионы ВИЧ имеют округлую форму и диаметр 100–120 нм. Наружная белково — липидная мембрана, позаимствованная от клетки — хозяина, пронизана собственными белками вируса. Они играют важную роль в процессе проникновения вируса в клетку — мишень. Под мембраной располагается белковый капсид, образующий промежуточную оболочку. Под ним сердцевина вируса – нуклеоид, белковая оболочка которого имеет форму усечённого конуса. Внутри нуклеоида находятся две молекулы РНК и фермент обратная транскриптаза (ревертаза). Этот фермент катализирует реакцию обратной транскрипции в клетках. Процесс поражения клетки — мишени протекает следующим образом. На поверхности клетки имеются специфические белки — рецепторы, с которыми способны связываться наружные белки вируса. При контакте с клеткой — мишенью белок вируса выдёргивается и освобождается «остриё» – другой белок, который способен повреждать клеточную мембрану. Вирусная мембрана сливается с клеточной, и содержимое вируса поступает в клетку. После проникновения вируса с помощью фермента обратной транскриптазы на матрице вирусной РНК синтезируется вначале одна цепь вирусной ДНК, а затем в процессе репликации – вторая цепь. В результате этого процесса вирусная ДНК замыкается в кольцо и встраивается в геном клетки — мишени. На матрице вирусной ДНК начинаются процессы транскрипции и трансляции, синтезируются вирусные РНК и белки. После завершения процессов синтеза происходит сборка
4. В чём суть процесса обратной транскрипции? Какой фермент катализирует этот процесс? Какое значение это имеет для жизненного цикла вируса?
Этапы обратной транскрипции могут варьироваться в зависимости от семейства вирусов, т.е. от вида их нуклеиновых кислот. Рассмотрим сначала те вирусы, которые используют ревертазу. Здесь процесс ОТ делится на 3 этапа: 1) Синтез « — » цепи РНК на матрице «+» цепи РНК.
2) Разрушение «+» цепи РНК в комплексе РНК — ДНК с помощью фермента РНКазы Н.
3) Синтез двухцепочечной молекулы ДНК на матрице « — » цепи РНК. Такой способ размножения вирионов характерен для некоторых онкогенных вирусов и вируса иммунодефицита человека (ВИЧ).
Еще один способ обратной транскрипции осуществляется на основе действия РНК — синтетазы. В этом случае отсутствует третья стадия ОТ – образование двухцепочечной ДНК, а вместо этого на матрице вирусной « — » цепи РНК синтезируется «+» цепь РНК и наоборот.
Процесс ОТ имеет первостепенное значение в жизненном цикле многих вирусов (в первую очередь ретровирусов, таких как ВИЧ). РНК вириона, атаковавшего клетку эукариот, становится матрицей для синтеза первой цепочки ДНК, на которой не трудно достроить и вторую цепь. Полученная двухцепочечная ДНК вируса встраивается в геном эукариот, что приводит к активации процессов синтеза белков вириона и появлению большого количество его копий внутри зараженной клетки. В этом и заключается основная миссия ревертазы и ОТ в целом для вируса.
5. Используя рис. 180, опишите жизненный цикл ВИЧ.
Первая стадия – проникновение вируса.
Вторая стадия – После проникновения наследственного материала ВИЧ в клетку происходит процесс обратной транскрипции, то есть перенос информации с вирусной РНК на ДНК.
Третья стадия – транскрипция и трансляция.
6. Почему вирусные ДНК могут длительное время сохраняться в клетке — хозяине и передаваться дочерним клеткам?
Потому что, вирусные ДНК изменяют ДНК хозяев и организм не распознает их, как чужеродные, поэтому они могут длительное время сохраняться и передаваться дочерним клеткам.