materia organica in natura

La materia organica è alla base di tutti gli esseri viventi. Piante e animali, microrganismi e virus: tutti gli esseri viventi sono costituiti da un'enorme quantità di varie sostanze organiche e da un numero relativamente piccolo di sostanze inorganiche. Sono stati i composti del carbonio, a causa della loro grande diversità e capacità di subire numerose trasformazioni chimiche, a costituire la base su cui è nata la vita in tutte le sue manifestazioni. I portatori di quelle proprietà incluse nel concetto di "vita" sono sostanze organiche complesse, le cui molecole contengono catene di molte migliaia di atomi - biopolimeri.

Innanzitutto questo proteine - portatori di vita, la base di una cellula vivente. Polimeri organici complessi: le proteine sono costituite principalmente da carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto e zolfo. Le loro molecole sono formate dalla combinazione di un numero molto elevato di molecole semplici, le cosiddette aminoacidi(vedi Art. "Chimica della vita").

Ci sono molte proteine diverse. Esistono proteine di supporto o proteine strutturali. Tali proteine fanno parte delle ossa, formano cartilagine, pelle, capelli, corna, zoccoli, piume, squame di pesce. Le proteine strutturali sono incluse nella composizione dei muscoli insieme alle proteine che svolgono funzioni contrattili. La contrazione muscolare (il ruolo più importante delle proteine di questo tipo) è la conversione di parte dell'energia chimica di tali proteine in lavoro meccanico. Un gruppo molto ampio di proteine regola le reazioni chimiche negli organismi. Questo enzimi(catalizzatori biologici). Attualmente ce ne sono più di mille. Gli organismi altamente sviluppati sono anche in grado di produrre proteine protettive - i cosiddetti anticorpi, che sono in grado di precipitare o legarsi e quindi neutralizzare sostanze e corpi estranei che sono entrati nel corpo dall'esterno.

Insieme alle proteine, sono le funzioni più importanti della vita acidi nucleici. In un organismo vivente c'è sempre un metabolismo. La composizione di quasi tutte le sue cellule viene costantemente aggiornata. Anche le proteine cellulari vengono aggiornate. Ma dopotutto, per ogni organo, per ogni tessuto, è necessario produrre la propria proteina speciale, con il proprio ordine unico di aminoacidi nella catena. I guardiani di questo ordine sono gli acidi nucleici. Gli acidi nucleici sono una sorta di modello mediante il quale gli organismi costruiscono le loro proteine. Spesso si dice in senso figurato che contengono il codice per la sintesi proteica. Ogni proteina ha il proprio codice, il proprio modello. Gli acidi nucleici hanno un'altra funzione. Sono anche modelli per gli stessi acidi nucleici. Si tratta di una sorta di "dispositivo di memoria", con l'aiuto del quale ogni specie di esseri viventi trasmette di generazione in generazione i codici per costruire le proprie proteine (vedi l'articolo "Chimica della vita").

Le funzioni di supporto nella fauna selvatica non sono svolte solo dalle proteine. Nelle piante, ad esempio, sostanze di supporto e scheletriche: cellulosa e lignina. Anche queste sono sostanze polimeriche, ma di tipo completamente diverso. Lunghe catene di atomi di cellulosa sono costituite da molecole di glucosio appartenenti al gruppo degli zuccheri. Pertanto, la cellulosa è classificata come polisaccaride. La struttura della lignina non è stata ancora definitivamente stabilita. Anche questo è un polimero, apparentemente con molecole reticolate. E negli insetti, la chitina, anch'essa un polisaccaride, svolge funzioni di supporto.

Esiste un ampio gruppo di sostanze (grassi, zuccheri o carboidrati) che trasportano e immagazzinano energia chimica. Essi (insieme alle proteine alimentari) costituiscono un materiale da costruzione di riserva necessario per la formazione di nuove cellule (vedi Art. "Chimica degli alimenti"). Molte sostanze organiche (vitamine, ormoni) negli organismi viventi svolgono il ruolo di regolatori della vita. Alcuni regolano la respirazione o la digestione, altri la crescita e la divisione delle cellule, altri l'attività del sistema nervoso, ecc. Gli organismi viventi contengono numerose sostanze per gli scopi più diversi: la colorazione, a cui il mondo dei fiori deve la sua bellezza, odoroso: attrae o respinge, protegge dai nemici esterni e molti altri. Le piante e gli animali, anche ogni singola cellula, sono laboratori piccoli ma molto complessi in cui migliaia di sostanze organiche nascono, si trasformano e si decompongono. In questi laboratori si svolgono numerose e varie reazioni chimiche secondo una sequenza rigorosamente definita. Le strutture più complesse nascono, crescono e poi si disintegrano...

Il mondo delle sostanze organiche ci circonda, noi stessi siamo costituiti da esse, e tutta la natura vivente, tra la quale viviamo e che utilizziamo costantemente, è costituita da sostanze organiche.

La struttura di un polimero naturale: la proteina della fibroina della seta. Le singole catene polimeriche sono interconnesse da legami idrogeno (linea tratteggiata).

Virus: creatura o sostanza?

Negli ultimi 100 anni, gli scienziati hanno ripetutamente cambiato la loro comprensione della natura dei virus, portatori microscopici di malattie.

Inizialmente, i virus erano considerati sostanze velenose, quindi - una delle forme di vita, quindi - composti biochimici. Oggi si presume che esistano tra il mondo vivente e quello non vivente e siano i principali partecipanti all'evoluzione.

Alla fine del 19° secolo si scoprì che alcune malattie, tra cui la rabbia e l’afta epizootica, causano particelle che sembrano batteri, ma molto più piccole. Poiché erano di natura biologica e si trasmettevano da una vittima all'altra, provocando gli stessi sintomi, i virus iniziarono a essere considerati i più piccoli organismi viventi che trasportano informazioni genetiche.

La riduzione dei virus al livello di entità chimiche senza vita avvenne dopo il 1935, quando Wendell Stanley cristallizzò per la prima volta il virus del mosaico del tabacco. Si è scoperto che i cristalli sono costituiti da componenti biochimici complessi e non possiedono la proprietà necessaria per i sistemi biologici: l'attività metabolica. Nel 1946, lo scienziato ricevette il Premio Nobel per questo lavoro in chimica e non in fisiologia o medicina.

Ulteriori ricerche di Stanley hanno dimostrato chiaramente che qualsiasi virus è costituito da un acido nucleico (DNA o RNA) racchiuso in un rivestimento proteico. Oltre alle proteine protettive, alcuni di essi contengono proteine virali specifiche coinvolte nell’infezione cellulare. Se giudichiamo i virus solo in base a questa descrizione, in realtà assomigliano più a sostanze chimiche che a un organismo vivente. Ma quando il virus entra nella cellula (da cui viene chiamata cellula ospite), il quadro cambia. Si libera del guscio proteico e soggioga l'intero apparato cellulare, costringendolo a sintetizzare il DNA virale o l'RNA e le proteine virali secondo le istruzioni registrate nel suo genoma E. Quindi il virus si autoassembla da questi componenti e appare una nuova particella virale, pronto ad infettare altre cellule.

Questo schema ha costretto molti scienziati a dare uno sguardo nuovo ai virus. Cominciarono a essere considerati come oggetti situati al confine tra il mondo vivente e quello non vivente. Secondo i virologi Mark van Regenmortel (M.H.V. van Regenmortel) dell'Università di Strasburgo in Francia e Brian Mahy (B.W. Mahy) dei Centri per la prevenzione e il controllo delle malattie, questo modo di esistere può essere chiamato "vita in prestito". Un fatto interessante è che mentre per molto tempo i biologi hanno considerato il virus come una “scatola proteica” piena di dettagli chimici, hanno utilizzato la sua capacità di replicarsi nella cellula ospite per studiare il meccanismo di codifica delle proteine. La moderna biologia molecolare deve gran parte del suo successo alle informazioni ottenute dallo studio dei virus.

Gli scienziati hanno cristallizzato la maggior parte dei componenti cellulari (ribosomi, mitocondri, strutture di membrana, DNA, proteine) e oggi li vedono come "macchine chimiche" o come il materiale che queste macchine utilizzano o producono. Una tale visione delle complesse strutture chimiche che assicurano l'attività vitale della cellula ha causato poca preoccupazione ai biologi molecolari sullo stato dei virus. I ricercatori erano interessati solo a loro come agenti in grado di utilizzare le cellule per i propri scopi o fungere da fonte di infezione. Il problema più complesso del contributo dei virus all’evoluzione rimane poco importante per la maggior parte degli scienziati.

Essere o non essere?

Cosa significa la parola "vivere"? La maggior parte degli scienziati concorda sul fatto che oltre alla capacità di riprodursi, gli organismi viventi devono avere anche altre proprietà. Ad esempio, la vita di ogni creatura è sempre limitata nel tempo: nasce e muore. Inoltre, gli organismi viventi hanno un certo grado di autonomia in senso biochimico e, cioè. fanno affidamento in una certa misura sui propri processi metabolici per fornire loro le sostanze e l'energia che li sostengono.

Una pietra, così come una goccia di liquido in cui avvengono processi metabolici, ma che non contiene materiale genetico e non è capace di autoriprodursi, è senza dubbio un oggetto inanimato. Un batterio, invece, è un organismo vivente e, sebbene sia costituito da una sola cellula, è in grado di produrre energia e sintetizzare sostanze che ne garantiscono l'esistenza e la riproduzione. Cosa si può dire in questo contesto del seme? Non tutti i semi mostrano segni di vita. Tuttavia, essendo a riposo, contiene il potenziale che ha ricevuto da una sostanza indubbiamente vivente e che, a determinate condizioni, può realizzarsi. Allo stesso tempo, il seme può essere distrutto in modo irreversibile e quindi il potenziale rimarrà non realizzato. A questo proposito, il virus è più simile a un seme che a una cellula vivente: ha alcune possibilità che potrebbero non realizzarsi, ma non esiste la capacità di esistenza autonoma.

È anche possibile considerare il vivente e come uno stato in cui, in determinate condizioni, passa un sistema costituito da componenti non viventi con determinate proprietà. La vita e la coscienza possono essere citate come esempio di tali sistemi complessi (emergenti). Per raggiungere lo stato appropriato, devono avere un certo livello di difficoltà. Pertanto, un neurone (da solo o anche come parte di una rete neurale) non ha coscienza; ciò richiede un cervello. Ma un cervello intatto può essere biologicamente vivo e allo stesso tempo non fornire coscienza. Allo stesso modo, né i geni cellulari né quelli virali né le proteine di per sé servono come sostanza vivente, e una cellula senza nucleo è simile a una persona decapitata, poiché non ha un livello critico di complessità. Anche il virus non è in grado di raggiungere questo livello. Quindi la vita può essere definita come una sorta di stato emergente complesso che include gli stessi “mattoni” di base di un virus. Se seguiamo questa logica, i virus, pur non essendo oggetti viventi nel senso stretto del termine, non possono ancora essere classificati come sistemi inerti: sono al confine tra viventi e non viventi.

REPLICAZIONE DEL VIRUS

I virus hanno senza dubbio una proprietà inerente a tutti gli organismi viventi: la capacità di riprodursi, sebbene con la partecipazione indispensabile della cellula ospite. La figura mostra la replicazione di un virus il cui genoma è costituito da DNA a doppio filamento. Il processo di replicazione dei fagi (virus che infettano i batteri non nucleari), dei virus a RNA e dei retrovirus differisce da quello mostrato qui solo nei dettagli.

Virus ed evoluzione

I virus hanno una loro storia evolutiva molto lunga, che risale alle origini degli organismi unicellulari. Pertanto, alcuni sistemi di riparazione virale che assicurano l'escissione delle basi errate dal DNA e l'eliminazione dei danni causati dall'azione dei radicali dell'ossigeno, ecc., esistono solo nei singoli virus ed esistono immutati per miliardi di anni.

I ricercatori non negano che i virus abbiano avuto un ruolo nell’evoluzione. Ma, considerandoli materia inanimata, li mettono alla pari con fattori come le condizioni climatiche. Un tale fattore ha influenzato gli organismi che avevano tratti mutevoli e geneticamente determinati dall'esterno. Gli organismi più resistenti a questa influenza sono sopravvissuti con successo, si sono riprodotti e hanno trasmesso i loro geni alle generazioni successive.

Tuttavia, in realtà, i virus non hanno influenzato il materiale genetico degli organismi viventi non indirettamente, ma nel modo più diretto: hanno scambiato con esso il loro DNA e RNA, ad es. erano giocatori biologici. La grande sorpresa per medici e biologi evoluzionisti è stata che la maggior parte dei virus si è rivelata essere creature abbastanza innocue, non associate ad alcuna malattia. Sonnecchiano tranquillamente all'interno delle cellule ospiti o usano il loro apparato per riprodursi senza fretta senza alcun danno alla cellula. Tali virus hanno molti trucchi che consentono loro di evitare l'occhio vigile del sistema immunitario della cellula: per ogni fase della risposta immunitaria hanno preparato un gene che controlla o modifica questa fase a loro favore.

Inoltre, nel processo di convivenza tra una cellula e un virus, il genoma virale (DNA o RNA) "colonizza" il genoma della cellula ospite, fornendole sempre più nuovi geni, che col tempo diventano parte integrante del genoma. di una data specie di organismi. I virus hanno un effetto più rapido e diretto sugli organismi viventi rispetto ai fattori esterni che selezionano le varianti genetiche. Le grandi popolazioni di virus, insieme al loro alto tasso di replicazione e all’alto tasso di mutazione, li rendono un’importante fonte di innovazione genetica, creando costantemente nuovi geni. Qualsiasi gene unico di origine virale, viaggiando, passa da un organismo all'altro e contribuisce al processo evolutivo.

Una cellula il cui DNA nucleare è stato distrutto è un vero e proprio “uomo morto”: è privata del materiale genetico con le istruzioni su come operare. Ma il virus può utilizzare i restanti componenti cellulari intatti e il citoplasma per la sua replicazione. Soggioga l'apparato cellulare e lo costringe a utilizzare i geni virali come fonte di istruzioni per la sintesi delle proteine virali e la replicazione del genoma virale. La capacità unica dei virus di svilupparsi nelle cellule morte è più pronunciata quando gli ospiti sono organismi unicellulari, che abitano principalmente gli oceani. (La stragrande maggioranza dei virus vive sulla terra. Secondo gli esperti, negli oceani non ci sono più di 1030 particelle virali.)

Batteri, cianobatteri fotosintetici e alghe, potenziali ospiti di virus marini, vengono spesso uccisi dalle radiazioni ultraviolette, che ne distruggono il DNA. Allo stesso tempo, alcuni virus ("ospiti" degli organismi) includono un meccanismo per la sintesi di enzimi che ripristinano le molecole danneggiate della cellula ospite e le riportano in vita. Ad esempio, i cianobatteri contengono un enzima coinvolto nella fotosintesi e, sotto l'influenza della luce in eccesso, talvolta viene distrutto, il che porta alla morte cellulare. E poi i virus chiamati cianofagi "accendono" la sintesi di un analogo di un enzima fotosintetico batterico più resistente alle radiazioni UV. Se un virus di questo tipo infetta una cellula appena morta, l'enzima fotosintetico può riportarla in vita. Pertanto, il virus svolge il ruolo di "rianimatore genetico".

Dosi eccessive di radiazioni UV possono anche portare alla morte dei cianofagi, ma a volte riescono a tornare in vita con l'aiuto di riparazioni multiple. Di solito, in ciascuna cellula ospite sono presenti diversi virus e, se danneggiati, possono assemblare il genoma virale pezzo per pezzo. Diverse parti del genoma a possono fungere da fornitori di singoli geni che, insieme ad altri geni, ripristineranno completamente le funzioni del genoma a senza creare un intero virus. I virus sono gli unici tra tutti gli organismi viventi che possono, come l'uccello Fenice, rinascere dalle ceneri.

Secondo l’International Human Genome Sequencing Consortium, tra i 113 e i 223 geni presenti nei batteri e nell’uomo mancano in organismi ben studiati come il lievito Sacharomyces cerevisiae, il moscerino della frutta Drosophila melanogaster e il nematode Caenorhabditis elegans, che si trovano tra i due estremi, organismi viventi. Alcuni scienziati ritengono che il lievito, il moscerino della frutta e il nematode, comparsi dopo i batteri ma prima dei vertebrati, abbiano semplicemente perso i geni corrispondenti ad un certo punto del loro sviluppo evolutivo. Altri credono che i geni siano stati trasferiti a una persona da batteri che sono entrati nel suo corpo.

Insieme ai colleghi dell’Institute for Vaccines and Gene Therapy dell’Oregon Public Health University, ipotizziamo che ci fosse una terza via: i geni erano originariamente di origine virale, ma poi colonizzati da rappresentanti di due diverse linee di organismi, come i batteri e vertebrati. Il gene che il batterio ha donato all'umanità potrebbe essere trasferito alle due linee menzionate dal virus.

Inoltre, siamo sicuri che il nucleo cellulare stesso sia di origine virale. L'aspetto del nucleo (una struttura presente solo negli eucarioti, compreso l'uomo, e assente nei procarioti, come i batteri) non può essere spiegato dal graduale adattamento degli organismi procarioti alle mutevoli condizioni. Potrebbe essersi formato sulla base di un DNA virale preesistente ad alto peso molecolare, che si è costruito una "casa" permanente all'interno di una cellula procariotica. Ciò è confermato dal fatto che il gene della DNA polimerasi (un enzima coinvolto nella replicazione del DNA) del fago T4 (i fagi sono chiamati virus che infettano i batteri) è vicino nella sua sequenza nucleotidica ai geni della DNA polimerasi sia degli eucarioti che dei virus che infettarli. Inoltre, Patrick Forterre dell'Università del Sud di Parigi, che ha studiato gli enzimi coinvolti nella replicazione del DNA, è giunto alla conclusione che i geni che determinano la loro sintesi negli eucarioti sono di origine virale.

virus della lingua blu

I virus colpiscono assolutamente tutte le forme di vita sulla Terra e spesso ne determinano il destino. Allo stesso tempo, si evolvono anche. L’emergere di nuovi virus, come il virus dell’immunodeficienza umana (HIV), che causa l’AIDS, ne è una prova diretta.

I virus cambiano costantemente il confine tra il mondo biologico e quello biochimico. Più avanziamo nello studio dei genomi di vari organismi, più troveremo prove della presenza in essi di geni provenienti da un pool dinamico e molto antico. Il premio Nobel Salvador Luria nel 1969 disse questo sull'influenza dei virus sull'evoluzione: "Forse i virus, con la loro capacità di essere inclusi nel genoma cellulare e di lasciarlo, sono stati partecipanti attivi nel processo di ottimizzazione del materiale genetico di tutti gli esseri viventi in il corso dell'evoluzione. Semplicemente non ce ne siamo accorti." Indipendentemente dal mondo - vivente o non vivente - a cui attribuiremo i virus, è giunto il momento di considerarli non isolatamente, ma tenendo conto della costante connessione con gli organismi viventi.

CIRCA L'AUTORE:
Luis Villareal(Luis P. Villarreal) - Direttore del Centro per lo studio dei virus presso l'Università della California, Irvine. Ha conseguito il dottorato in biologia presso l'Università della California, a San Diego, poi ha lavorato presso l'Università di Stanford nel laboratorio del premio Nobel Paul Berg. È attivamente coinvolto nell'insegnamento, attualmente partecipa allo sviluppo di programmi per combattere la minaccia del bioterrorismo.

I virus differiscono dalla materia inanimata per due proprietà: la capacità di riprodurre forme simili (moltiplicarsi) e il possesso di ereditarietà e variabilità.

I virus sono molto semplici. Ogni particella virale è costituita da RNA o DNA racchiuso in un rivestimento proteico chiamato capside (Fig. 16).

2. Attività vitale dei virus.

Penetrato nella cellula, il virus cambia il suo metabolismo, indirizzando tutte le sue attività alla produzione di acido nucleico virale e proteine virali. All'interno della cellula avviene l'autoassemblaggio di particelle virali da molecole di acido nucleico e proteine sintetizzate. Fino al momento della morte, un numero enorme di particelle virali ha il tempo di essere sintetizzato nella cellula. Alla fine, la cellula muore, il suo guscio scoppia e i virus lasciano la cellula ospite (Fig. 17).

Insediandosi nelle cellule degli organismi viventi, i virus causano molte malattie pericolose: nell'uomo: influenza, vaiolo, morbillo, poliomielite, parotite, rabbia, AIDS e molte altre; nelle piante: malattia del mosaico del tabacco, pomodori, cetrioli, arricciatura delle foglie, nanismo, ecc.; negli animali: afta epizootica, febbre suina e aviaria, anemia infettiva dei cavalli, ecc.

Domande per il test nella sezione "Livello molecolare della fauna selvatica"

Ad ogni opzione verranno poste 10 domande.
Ad ogni domanda si deve rispondere con una frase intera.

Quali elementi sono presenti nei carboidrati? Scrivi la formula generale dei carboidrati.
Quali carboidrati fanno parte degli acidi nucleici (DNA e RNA)?
Annotare i nomi dei disaccaridi più importanti.
Annotare i nomi dei polisaccaridi più importanti.
Quali polisaccaridi si trovano nelle pareti cellulari delle cellule vegetali e fungine?
Quali carboidrati vengono immagazzinati nelle cellule vegetali e animali come sostanze di riserva?
Scrivi la formula generale di un amminoacido.
Quali sono le strutture primarie e secondarie delle proteine?
Quali sono le strutture terziaria e quaternaria delle proteine?
Cos'è la denaturazione?
Quali molecole sono i biopolimeri?
Cosa sono gli enzimi?
Qual è il nome della regione dell'enzima che interagisce con la molecola del substrato?
Dove si trovano le molecole di DNA in una cellula?
Quali sono le basi azotate nei nucleotidi del DNA? RNA?
Quanti legami idrogeno si formano tra le basi azotate complementari nel DNA?
Quali sono le funzioni del DNA e dell'RNA in una cellula?
Quali carboidrati fanno parte dei nucleotidi del DNA? RNA?
Quali molecole organiche, oltre alle proteine, hanno attività catalitica?
Quali tipi di RNA si trovano nella cellula?
Dove si trovano le molecole di RNA nella cellula?
Quali molecole compongono i grassi?
Quanta energia viene rilasciata quando il grasso viene ossidato rispetto ai carboidrati?
Quali molecole sono custodi dell’informazione genetica?
Quali molecole sono il principale materiale da costruzione della cellula? Fonte di energia primaria e secondaria?
Quali carboidrati e quali basi azotate sono presenti nell'ATP?
Quanta energia viene rilasciata quando l'ATP si scompone in molecole AMP e 2 H 3RO4?
Perché il corpo ha bisogno di vitamine per il normale metabolismo?
Quali acidi nucleici si possono trovare nei virus?
Elenca 5 malattie umane causate da virus.

Ricordare!

In che modo i virus sono diversi da tutti gli altri esseri viventi?

Perché l’esistenza dei virus non contraddice i principi fondamentali della teoria cellulare?

Composto da sostanze organiche come cellule (proteine, acidi nucleici)

Si riproducono mediante cellule

Cosa sai delle malattie virali?

Influenza, HIV, rabbia, rosolia, vaiolo, herpes, epatite, morbillo, papilloma, poliomielite.

Rivedi domande e compiti

1. Come sono organizzati i virus?

I virus hanno una struttura molto semplice. Ogni virus è costituito da un acido nucleico (o DNA o RNA) e da una proteina. L’acido nucleico è il materiale genetico del virus. È circondato da uno strato proteico protettivo chiamato capside. Il capside può anche contenere i propri enzimi virali. Alcuni virus, come il virus dell'influenza e l'HIV, hanno un involucro extra formato dalla membrana cellulare della cellula ospite. Il capside del virus, costituito da molte molecole proteiche, ha un elevato grado di simmetria, solitamente avendo una forma elicoidale o poliedrica. Questa caratteristica strutturale consente alle singole proteine del virus di combinarsi in una particella virale completa mediante autoassemblaggio.

2. Qual è il principio di interazione tra un virus e una cellula?

3. Descrivere il processo di penetrazione del virus nella cellula.

I virus "nudi" entrano nella cellula per endocitosi - immersione di una sezione della membrana cellulare nel sito del loro adsorbimento. Altrimenti questo processo è noto come viropexis [virus + greco. pexis, attaccamento]. I virus "vestiti" entrano nella cellula attraverso la fusione del supercapside con la membrana cellulare con la partecipazione di proteine F specifiche (proteine di fusione). Valori di pH acidi favoriscono la fusione dell’involucro virale e della membrana cellulare. Quando i virus nudi entrano nella cellula, si formano i vacuoli (endosomi). Dopo la penetrazione dei virus "vestiti" nel citoplasma, i virioni vengono parzialmente deproteinizzati e la loro nucleoproteina viene modificata (svestizione). Le particelle modificate perdono le loro proprietà infettive; in alcuni casi cambiano la sensibilità alla RNasi, l'azione neutralizzante degli anticorpi (AT) e altri segni specifici dei singoli gruppi di virus.

4. Qual è l'effetto dei virus sulla cellula?

Pensare! Ricordare!

1. Spiega perché un virus può mostrare le proprietà di un organismo vivente solo invadendo una cellula vivente.

Un virus è una forma di vita non cellulare, non ha organelli che svolgono determinate funzioni nelle cellule, non c'è metabolismo, i virus non si nutrono, non si moltiplicano da soli e non sintetizzano alcuna sostanza. Hanno solo ereditarietà sotto forma di un singolo acido nucleico, DNA o RNA, nonché un capside proteico. Pertanto, solo nella cellula ospite, quando il virus inserisce il suo DNA (se è un retrovirus, la trascrizione inversa avviene prima e viene costruita secondo RNA-DNA) nel DNA della cellula, possono formarsi nuovi virus. Durante la replicazione e l'ulteriore sintesi di acidi nucleici e proteine da parte della cellula, allo stesso tempo vengono riprodotte tutte le informazioni del virus introdotte e vengono assemblate nuove particelle virali.

2. Perché le malattie virali hanno il carattere di epidemie? Descrivere le misure per combattere le infezioni virali.

Si diffonde rapidamente, tramite goccioline trasportate dall'aria.

3. Esprimi la tua opinione sul momento della comparsa dei virus sulla Terra nel passato storico, dato che i virus possono moltiplicarsi solo nelle cellule viventi.

4. Spiega perché a metà del XX secolo. i virus sono diventati uno dei principali oggetti della ricerca genetica sperimentale.

I virus si moltiplicano rapidamente, si infettano facilmente, causano epidemie e pandemie e possono fungere da mutageni per l’uomo, gli animali e le piante.

5. Quali difficoltà sorgono quando si cerca di creare un vaccino contro l'infezione da HIV?

Poiché l'HIV distrugge il sistema immunitario umano e il vaccino è costituito da microrganismi indeboliti o uccisi, dai loro prodotti metabolici o dai loro antigeni ottenuti mediante ingegneria genetica o mezzi chimici. Il sistema immunitario non resisterà a questa azione.

6. Spiegare perché il trasferimento di materiale genetico da parte dei virus da un organismo a un altro è chiamato trasferimento orizzontale. Che cosa allora, secondo te, si chiama trasferimento di geni dai genitori ai figli?

Il trasferimento genico orizzontale (HGT) è un processo in cui un organismo trasferisce materiale genetico a un altro organismo che non è il suo discendente. Il trasferimento genico verticale è il trasferimento di informazioni genetiche da una cellula o organismo alla sua progenie utilizzando meccanismi genetici convenzionali.

7. Nel corso degli anni, almeno sette Premi Nobel per la Fisiologia o la Medicina e tre Premi Nobel per la Chimica sono stati assegnati per ricerche direttamente correlate allo studio dei virus. Utilizzando ulteriore letteratura e risorse Internet, preparare un rapporto o una presentazione sugli attuali progressi nella ricerca sui virus.

La lotta dell'umanità contro l'epidemia di AIDS continua. E anche se è troppo presto per trarre conclusioni, si possono ancora individuare alcune tendenze, senza dubbio, ottimistiche. Quindi, i biologi americani sono riusciti a coltivare cellule immunitarie in cui il virus dell'immunodeficienza umana non può moltiplicarsi. Ciò è stato ottenuto utilizzando la tecnica più recente, che consente di influenzare il lavoro dell'apparato ereditario della cellula. Il professore dell'Università del Colorado Ramesh Akkina e i suoi colleghi hanno progettato molecole speciali che bloccano il lavoro di uno dei geni chiave del virus dell'immunodeficienza. Quindi gli scienziati hanno creato un gene artificiale in grado di sintetizzare tali molecole e, con l'aiuto di un virus portatore, lo hanno introdotto nei nuclei delle cellule staminali, che successivamente danno origine a cellule immunitarie già protette dall'infezione da HIV. Tuttavia, solo gli studi clinici dimostreranno l'efficacia di questa tecnica nella lotta contro l'AIDS.

Anche 20 anni fa la malattia era considerata incurabile. Negli anni '90 sono state utilizzate solo preparazioni di interferone alfa a breve durata. L'efficacia di questo trattamento era molto bassa. Negli ultimi dieci anni, il “gold standard” nel trattamento dell’epatite cronica C è stata la terapia antivirale combinata con interferone alfa pegilato e ribavirina, la cui efficacia in relazione all’eliminazione del virus, cioè la cura dell’epatite cronica dell'epatite C, raggiunge in generale il 60-70%. Allo stesso tempo, tra i pazienti infetti da 2 e 3 genotipi virali, è circa il 90%. Allo stesso tempo, il tasso di guarigione nei pazienti infetti dal genotipo del virus C, fino a poco tempo fa, era solo del 40-50%.

1. Caratteristiche dell'attività vitale (dimensioni)

2. Schema della struttura del virus

3. Schema di penetrazione nella cellula, riproduzione

4. Poesie ed enigmi sui virus

4. Indovinelli e poesie

sembro triste,

Al mattino fa male la testa

Starnutisco, sono rauco.

Che è successo?

È... l'influenza

Vile virus questa influenza

Adesso mi fa male la testa

La temperatura è aumentata

E hai bisogno di una pozione

Il bambino ha preso il morbillo?

Non è affatto dolore.

Il dottore ti aiuterà, sbrigati

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Tutto è pronto? sono andato

La tua futura professione

1. Dimostrare che la conoscenza di base dei processi che si verificano a livello molecolare e cellulare dell'organizzazione degli esseri viventi è necessaria non solo per i biologi, ma anche per gli specialisti in altre aree delle scienze naturali.

I biofisici e i biochimici non possono fare a meno di tale conoscenza. I processi fisici e chimici procedono secondo le stesse leggi.

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Biotecnologo dei sistemi. Specialista nella sostituzione di soluzioni obsolete in vari settori con nuovi prodotti nel settore delle biotecnologie. Ad esempio, aiuterà le aziende di trasporto a passare ai biocarburanti anziché al diesel e le imprese di costruzione a utilizzare nuovi biomateriali invece di cemento e calcestruzzo. Utilizzare la biotecnologia per purificare i mezzi liquidi.

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Probabilmente genetica. Avendo a che fare con materiale genetico, possono lavorare in qualsiasi settore legato agli organismi viventi, sia esso l'allevamento o qualsiasi branca della conoscenza medica.

I carboidrati sono costituiti da...

carbonio, idrogeno e ossigeno

carbonio, azoto e idrogeno

carbonio, ossigeno e azoto

Carboidrati, O saccaridi, - uno dei principali gruppi di composti organici. Fanno parte delle cellule di tutti gli organismi viventi. I carboidrati sono costituiti da carbonio, idrogeno e ossigeno. Hanno preso il nome perché la maggior parte di loro ha lo stesso rapporto di idrogeno e ossigeno nella molecola che nella molecola dell'acqua.

La formula generale dei carboidrati: Cn (H 2 O)m. Gli esempi sono glucosio-C6H12O6 e saccarosio- C 12 H 22 O 11. Nella composizione dei derivati dei carboidrati possono essere inclusi anche altri elementi. Tutti i carboidrati sono divisi in semplici o monosaccaridi, e complesso, o polisaccaridi. Tra i monosaccaridi, i più importanti per gli organismi viventi sono il ribosio, il desossiribosio, il glucosio, il fruttosio e il galattosio.

Funzioni dei carboidrati: energetica, costruttiva, protettiva, di immagazzinamento.

Determinare dai polisaccaridi proposti.

amido, glicogeno, chitina...

glucosio, fruttosio, galattosio

ribosio, desossiribosio

I di- e i polisaccaridi si formano combinando due o più monosaccaridi. I disaccaridi hanno proprietà simili ai monosaccaridi. Entrambi sono altamente solubili in acqua e hanno un sapore dolce. I polisaccaridi sono costituiti da un gran numero di monosaccaridi legati da legami covalenti. Questi includono amido, glicogeno, cellulosa, chitina e altri.

Violazione della struttura naturale della proteina.

denaturazione

rinaturazione

degenerazione

Si chiama violazione della struttura naturale della proteina denaturazione. Può verificarsi sotto l'influenza di temperatura, sostanze chimiche, energia radiante e altri fattori. Con un impatto debole, solo la struttura quaternaria si rompe, con una più forte, quella terziaria, e poi quella secondaria, e la proteina rimane sotto forma di catena polipeptidica. Questo processo è parzialmente reversibile: se la struttura primaria non viene distrutta, la proteina denaturata è in grado di ripristinare la sua struttura. Pertanto, tutte le caratteristiche strutturali di una macromolecola proteica sono determinate dalla sua struttura primaria.

La funzione grazie alla quale si verifica l'accelerazione delle reazioni biochimiche nella cellula.

catalitico

enzimatico

entrambe le risposte sono corrette

Enzimi(o biocatalizzatori) sono molecole proteiche che agiscono come catalizzatori biologici, aumentando la velocità delle reazioni chimiche migliaia di volte. Affinché le grandi molecole organiche possano reagire, il semplice contatto non è sufficiente. È necessario che i gruppi funzionali di queste molecole siano uno di fronte all'altro e che nessun'altra molecola interferisca con la loro interazione. La probabilità che le molecole stesse si orientino nel modo giusto è trascurabile. L'enzima, invece, fissa a sé entrambe le molecole nella giusta posizione, aiuta a liberarsi del velo d'acqua, fornisce energia, rimuove le parti in eccesso e rilascia il prodotto finito della reazione. Allo stesso tempo, gli enzimi stessi, come altri catalizzatori chimici, non cambiano a causa delle reazioni passate e svolgono il loro lavoro ancora e ancora. Esistono condizioni ottimali per il funzionamento di ciascun enzima. Alcuni enzimi sono attivi in un ambiente neutro, mentre altri sono attivi in un ambiente acido o alcalino. A temperature superiori a 60ºС, la maggior parte degli enzimi non funziona.

La funzione delle proteine contrattili.

il motore

trasporto

protettivo

Il motore la funzione delle proteine è svolta da speciali proteine contrattili. Grazie a loro, ciglia e flagelli si muovono nei protozoi, i cromosomi si muovono durante la divisione cellulare, i muscoli si contraggono negli organismi multicellulari e altri tipi di movimento negli organismi viventi vengono migliorati.

Il flagello di tutte le cellule eucariotiche è lungo circa 100 µm. Nella sezione trasversale si può vedere che ci sono 9 paia di microtubuli lungo la periferia del flagello e 2 microtubuli al centro. Tutte le coppie di microtubuli sono interconnesse. La proteina che effettua questo legame cambia la sua conformazione a causa dell'energia rilasciata durante l'idrolisi dell'ATP. Ciò porta al fatto che coppie di microtubuli iniziano a muoversi l'uno rispetto all'altro, il flagello si piega e la cellula inizia a muoversi.

La funzione delle proteine, grazie alla quale l'emoglobina trasporta l'ossigeno dai polmoni alle cellule di altri tessuti e organi.

trasporto

il motore

entrambe le risposte sono corrette

È importante trasporto funzione proteica. Quindi, l'emoglobina trasporta l'ossigeno dai polmoni alle cellule di altri tessuti e organi. Nei muscoli, questa funzione è svolta dalla proteina emoglobina. Le proteine del siero del sangue (albumina) promuovono il trasferimento di lipidi e acidi grassi, varie sostanze biologicamente attive. Attaccando l'ossigeno, l'emoglobina passa dal bluastro allo scarlatto. Pertanto, il sangue con molto ossigeno differisce nel colore dal sangue con poco ossigeno. Le proteine di trasporto nella membrana esterna delle cellule trasportano varie sostanze dall'ambiente nel citoplasma.

La funzione di una proteina che mantiene una concentrazione costante di sostanze nel sangue e nelle cellule del corpo. Partecipare alla crescita, alla riproduzione e ad altri processi vitali.

enzimatico

normativo

trasporto

Normativa la funzione è inerente alle proteine - ormoni. Mantengono concentrazioni costanti di sostanze nel sangue e nelle cellule, partecipano alla crescita, alla riproduzione e ad altri processi vitali. In presenza di una sostanza regolatrice inizia la lettura di una determinata sezione del DNA. La proteina prodotta da questo gene inizia una lunga catena di trasformazioni di sostanze che passano attraverso il complesso enzimatico. Alla fine viene prodotta una sostanza normativa che interrompe la lettura o la trasferisce su un altro sito. Allo stesso tempo, sono le informazioni del DNA che determinano quali sostanze produrre, e il prodotto finale della sintesi blocca il DNA e interrompe l’intero processo. Un altro modo: il DNA è bloccato da una sostanza apparsa come risultato dell'attività dei sistemi di controllo del corpo: nervoso o umorale. Naturalmente, in questa catena potrebbero esserci numerosi intermediari. Esiste, ad esempio, un intero gruppo di proteine recettrici che inviano un segnale di controllo in risposta a un cambiamento nell'ambiente esterno o interno.

La molecola del DNA contiene basi azotate...

adenina, guanina, citosina, timina

adenina, guanina, leucina, timina

nessuna risposta corretta

Ci sono quattro tipi di basi azotate nella molecola del DNA: adenina, guanina, citosina e timina. Determinano i nomi dei nucleotidi corrispondenti.

Determinare la composizione del nucleotide.

residuo di acido fosforico, citidina, carboidrati

base azotata, carboidrati, DNA

base azotata, carboidrati, residuo di acido fosforico

Ogni nucleotide è costituito da tre componenti collegati da forti legami chimici. Questi sono una base azotata, un carboidrato (ribosio o desossiribosio) e un residuo di acido fosforico.

Il nome del legame tra adenina e timina nella formazione di una molecola di DNA a doppio filamento.

separare

Doppio

triplicare

La molecola del DNA è una doppia fila di nucleotidi cucito nelle direzioni longitudinale e trasversale i carboidrati, collegati in modo affidabile da gruppi fosfato in due catene, fungono da struttura della sua struttura. Tra le catene "a scala" ci sono basi azotate attratte tra loro da deboli legami idrogeno (nel caso dell'adenina-timina, il legame Doppio).

Determinare la composizione dell'adenosina trifosfato:

adenina, uracile, due residui di acido fosforico

adenina, ribosio, tre residui di acido fosforico

Acido nucleico adenosina trifosfato(ATP) è costituito da un singolo nucleotide e contiene due legami macroergici (ricchi di energia) tra i gruppi fosfato. L'ATP è assolutamente necessario in ogni cellula, poiché svolge il ruolo di un accumulatore biologico, un portatore di energia. È necessario ovunque l'energia venga immagazzinata, rilasciata e utilizzata, cioè in quasi tutte le reazioni biochimiche, poiché tali reazioni si verificano in ogni cellula quasi continuamente, ogni molecola di ATP viene scaricata e caricata di nuovo, ad esempio, nel corpo umano, in media , una volta al minuto. L'ATP si trova nel citoplasma, nei mitocondri, nei plastidi e nei nuclei.

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