РАЗНООБРАЗИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ ФОРМ ЖИЗНИ. НЕКЛЕТОЧНЫЕ ФОРМЫ КАК ВОЗБУДИТЕЛИ ИНФЕКЦИОННЫХ БОЛЕЗНЕЙ

Большинство живых существ на Земле состоит из клеток (одной или многих). Однако, имеются и неклеточные формы жизни – вирусы и бактериофаги

2.1. Неклеточные формы жизни (вирусы)

Вирусы открыл Д.И. Ивановский в 1892 г при изучении мозаичной болезни листьев табака. Вирусы представляют собой частицы, состоящие из белковой капсулы (капсида) и заключенной в нее нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК). Занимают промежуточное положение между живой и неживой природой. Вне клетки вирусы не проявляют признаков жизни и называются вирионом. Они способны размножаться только после попадания их нуклеиновой кислоты в клетку. Нуклеиновая кислота вируса используя ферментные системы клетки, способна реализоваться, синтезировать белки и образовывать новые вирусные частицы. Вирусы вызывают инфекционные заболевания у растений, животных и человека. Размеры их колеблются в границах от 20 до 300 нм.

Отдельную группу составляют вирусы бактерий – бактериофаги или фаги, которые обуславливают лизис (растворение) бактерий (рис.2.1.).

Бактериофаги используют в исследованиях по генетике и молекулярной биологии, в диагностике инфекционных заболеваний, определении бактерий. Препараты бактериофагов используют для профилактики и лечения некоторых инфекционных болезней.

Рис.2.1. Схема строения вируса (а) и бактериофага (б); 1— нуклеиновая кислота; 2 — белковая оболочка; 3 — полый стержень; 4 — базальная пластинка; 5 — отростки (нити).

Неканонические вирусы (субвирусные агенты).

Вироиды – инфекционные агенты, которые вызывают некоторые заболевания у растений. По химической природе они являют собой небольшие молекулы РНК из 200- 400 нуклеотидов. РНК вирионов не кодирует белков. Однако они способны реплицироваться в живой клетке, используя ее ферментные системы. Вироиды могут изменятся и приспосабливаться к условиям существования. Они устойчивы к нагреванию, облучению, действия формалина, нуклеаз, противовирусных препаратов.

Существует мнение, что вироиды являют собой небольшие интронные участки про-РНК вырезанные в процессе сплайсинга, которые приобрели способность к репликации (так называемые «беглецы-интроны»).

2.2. Прионы

Прионы – это белковые молекулы, которые способны паразитировать в клетках человека и животных, вызывая ряд нейродегенеративных заболеваний. Открыты американским биологом Стенли Прузинером в 1982 г.

Прионы не содержат нуклеиновых кислот и, таким образом, отличаются от всех известных микроорганизмов, таких как бактерии, грибки, вирусы и вирусоподобные частицы.

Белок – прион обозначается как PrPsc. Он гомологичен обычному клеточному белку – PrPc, который находится в клетках нервной системы, некоторых тканей и лимфоцитах. PrPsc и PrPc имеют одинаковую первичную структуру, но различаются по вторичной и третичной структурах. Они кодируются геном PrP весьма сходным у всех млекопитающих. Ныне известно 18 мутаций человеческого гена PrP, которые связаны с различными прионовыми болезнями.

Прионы образуются путем посттрансляционной модификации нормального клеточного белка PrPс, при его встрече с молекулой PrPsc. Молекула PrPс, сталкиваясь с молекулой PrPsc, меняет свою конфигурацию и становится инфекционной. Таким образом единичный прион превращает полипептиды клетки с близкой ему структурой в свое подобие.

Все прионы имеют высокую инфекционность. Они устойчивы к различным физико-химическим воздействием: кипячению в течении 30-60 мин., высушиванию, замораживанию, химической обработке спиртами, формальдегидом, кислотами, УФ-облучению, гамма-облучению. Поэтому их очень тяжело инактивировать, обезвредить.

Для прионов не существует видового барьера, они имеют длительный инкубационный период. Инкубационный период, например, возбудителя бешенства крупного рогатого скота (губчатой энцефалопатии) - 6 лет.

Человек может быть инфицирован прионами двумя способами:

1. Наследственная передача по Менделю (аутосомно-доминантный тип наследования через предварительную генную ауторепликацию инфекционного агента).

2. При употреблении мяса, а также при медицинских манипуляциях (прививках, операциях, пункциях).

Прионы в настоящее время интенсивно изучаются. Причиной столь пристательного внимания является не только теоретический интерес, но и неизлечимость прионовых болезней на сегодняшний день. Однако в природе прионовых болезней еще много неясного.

Профилактика прионовых болезней предусматривает:

- ограничение использования лечебных препаратов животного происхождения;

- остановка производства гормонов гипофиза животных;

- усиление контроля при трансплантации тканей;

- использование резиновых перчаток при работе с биологическими жидкостями больных.

2.3 Клеточные формы жизни

Клеточная теория и ее значение для медицины

Клеточная теория – одно из наиболее важных биологических обобщений, согласно которому все организмы имеют клеточное строение. Клеточная теория наряду с законом превращения энергии и эволюционной теории Чарльза Дарвина является одним из трех великих открытий естествознания XIX века.

Клеточное строение впервые наблюдал Р. Гук (1665) у растений и впервые применил термины «клетка». Значительный вклад в изучении клетки внес Антон Левенгук, открывший в 1874 г одноклеточные организмы – инфузории, амебы, бактерии. Он также наблюдал эритроциты крови и сперматозоиды. В начале XIX века целенаправленно изучается внутреннее содержимое клетки.

В 1825 г. Ян Пуркине открыл ядро в яйцеклетке птиц. В 1831 г Р.Броун впервые описал ядро в клетках растений, а в 1833 г он пришел к выводу, что ядро является обязательной частью растительной клетки. М. Шлейден в 1838 г установил, что тело растений состоит из клеток, обязательными компонентами которых является ядро. Томас Шванн на основе собственных исследований и данных литературы в 1839 г сделал ряд выводов, которые легли в основу клеточной теории.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ Т. ШВАННА:

· Все ткани растений и животных состоят из клеток;

· Все клетки образуются и растут по одним и тем же законам;

· Общий принцип развития для элементарных частей организма – клеткообразование.

Клеточная теория получила дальнейшее развитие в работах Р.Вирхова (1858), который предположил:

- клетки образуются из предшествующих материнских клеток;

- вне клетки нет жизни.

И.Д. Чистяков (1874) и Э. Страсбург (1875) открыли деление клетки – митоз, и таким образом, подтвердили предположение Р. Вирхова.

Еще до появления клеточной теории Т.Шванна, К.Бер (1827) открыл яйцеклетку млекопитающих и показал, что многоклеточные организмы начинают свое развитие с одной клетки – оплодотворенной яйцеклетки (зиготы). Следовательно, клетка – не только единица строения, но и единица развития живых организмов.

ОСНОВЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СОВРЕМЕННОЙ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ:

· Клетка – наименьшая структурно-функциональная единица живого;

· Все клетки сходны по строению, химическому составу и обмену веществ

· «каждая клетка из клетки», т.е. новая клетка образуется исключительно

из исходной материнской путем деления;

· Клетка – единица развития живых организмов, так как многие организмы

развиваются из одной клетки – зиготы, споры;

· В многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой

функции и образуют ткани: из тканей образуются органы, которые тесно

связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным системам

регуляции.

ЗНАЧЕНИЕ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ ДЛЯ МЕДИЦЫНЫ

Создание клеточной теории стало одним из решающих доказательств единства живой природы и дало мощный толчок для развития живой природы на клеточном уровне. В связи с этим клеточная теория сыграла огромную мобилизирующую роль в развитии биологии как науки, а также послужила фундаментом для развития таких дисциплин как эмбриология, гистология, анатомия и физиология.

Клеточная теория стала важной вехой в развитии не только биологии, но и медицины.

В 1858 г вышла в свет работа немецкого ученого Р. Вирхова «Целлюлярная патология». В этой работе Р.Вирхов впервые высказал новые взгляды на причину патологических процессов в организме человека. Он отбросил традиционные представления о том, что причиной болезней является изменение жидкостей организма, борьба нематериальных сил и противопоставил этим представлениям идею о том, что причиной всех патологических процессов является изменения в строении и функции клетки.

Исследования Р.Вирхова знаменовали появлению новой науки – патологии, которая является основой теоретической и клинической медицины

Идея Р.Вирхова о клеточной патологии как первопричине болезненного состояния организма получила полное экспериментальное подтверждение, дальнейшее развитие. По большому счету, если отбросить представление об автономии клетки, то она не потеряла своего значения и в настоящее время.

Уже давно ни у кого не вызывает сомнения тот факт, что клетка не только единица строения, но и основное звено патологического процесса. Практически все врожденные и приобретенные болезни связаны с нарушением структуры и функции клеток. Широко распространенными причинами болезней являются нарушения в структуре и функции лизосом, митохондрий, плазматических мембран, рецепторов, наследственного аппарата клетки.

Изучение этих причин с использованием современных методов исследования дает материал для понимания механизма патологического процесса, разработки методов диагностики, лечения и профилактики болезней человека.

Для врача – в его практической деятельности очень важно всегда помнить о том, что процессы, которые происходят в клетке, нельзя рассматривать оторвано от организма как целостной системы с ее нервной и гуморальной регуляцией и всегда уметь выделять основные факторы риска для здоровья, которым подвергается организм больного в повседневной жизни и работе.

Клетка (CELLULA, CYTOS) – СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЕДИНИЦА ЖИЗНИ, СПОСОБНАЯ К САМООБНОВЛЕНИЮ, САМОВОСПРОИЗВЕДЕНИЮ И РАЗВИТИЮ.

Клетка может существовать как отдельный организм (бактерии, простейших, некоторые грибы, водоросли) и в составе многоклеточных организмов.

Размеры клеток варьируют в пределах 0,1- 0,23мкм (некоторые бактерии) до 155мм (яйцо страуса в скорлупе). Средние размеры клеток 10-100мкм.

Различают округлые, овальные, многогранные, звездочные, дисковидные и другие формы клеток (рис. 2.2.)

Рис.2.2. Различные формы клеток одноклеточных и многоклеточных организмов: а-бактерии (1-кокки, 2-диплококки, 3-стрептококки, 4-вибрионы, 5-спириллы, 6-бактерии со джгутиками); б-одноклеточные ядерные организмы (7-хлорклла, 8-хламидомонада, 9-стаурастум); в-животные клетки (10-эпителия трахеи, 11-эритроциты, 12-нервная клетка сетчатки глаза с отростками); г-растительная клетка (13-эпидермальная клетка чешуи лука).

По наличию или отсутствию ядра выделяют прокариотические и эукариотические клетки. Этот термин происходит от греческого слова karion, что означает ядро. Соответственно этому, все живые организмы разделяют на две основные группы: эукариоты и прокариоты.

Прокариоты – это древнейшие одноклеточные организмы, не имеющие оформленного ядра (рис. 2.3.). К ним относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. Большинство прокариот имеет размер 1-5 мкм. Из внутриклеточных органелл имеются рибосомы, но меньших размеров, чем у эукариот. Мембрана клетки образует выпячивания плазмолеммы (мезосомы), выполняющие функции мембранных органоидов. На них расположены ферменты, обеспечивающие протекание процессов обмена веществ и энергии (ассимиляции и диссимиляции). Генетический материал прокариотических клеток (нуклеоид) представлен в виде кольцевой молекулы ДНК, связанный с небольшим количеством негистоновых белков. ДНК прокариот часто называют хромосомой, хотя структурно она существенно отличается от хромосом эукариот. В цитоплазме бактерий могут содержаться автономные генетические элементы – плазмиды. Размножаются прокариоты путем деления.

Рис. 2.3. Строение прокариотической клетки.

Эукариоты – все организмы, кроме бактерий и цианобактерий. Они обладают, в отличии от прокариот, оформленным клеточным ядром, ограниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой (рис 2.4.).

Рис. 2.4. Строение эукариотической клетки

В цитоплазме эукариотических клеток имеются различные органоиды, выполняющие специфические функции (рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть и др.). Размножаются они митотическим или мейотическим делением (в последнем случае при образовании половых клеток или при образовании спор у растений). Средний размер эукариотических клеток порядка 23мкм.

Сравнительная характеристика прокариотических и эукариотических клеток представлена в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Отличительные признаки про- и эукариотических клеток

Не смотря на многообразие форм, все клетки имеют сходный химический состав и единый принцип организации, они обладают всеми свойствами живой системы. Вне клетки не существует настоящей жизнедеятельности. Поэтому ей пренадлежит роль структурной и функциональной единицы жизни.

Дата добавления: 2014-10-02; просмотров: 679; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!