Неклеточный уровень жизни (молекулярно-генетический)

Любая живая система, как бы сложно она не была  организованна, состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, липидов. С этого уровня начинаются основные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и энергии, передача наследственной информации и др. В основе этих процессов лежат химические реакции разной степени сложности.

L01_F001.jpg
Основные формы жизни и их представители

1.    Рибозимы

В последнее время получены указания на то, что молекулы РНК способны выполнять как функцию самовоспроизведения, так и катализа, сопровождающуюся высокоспецифичным узнаванием субстрата. Такие молекулы могли возникнуть на заре эволюции путем спонтанной рекомбинации коротких цепочек олигонуклеотидов, возникавших в первичном бульоне. Впоследствии большинство видов РНК утратило способность к самостоятельному осуществлению вышеперечисленных функций, передав их белкам, которые могли осуществлять те же реакции в 100 раз быстрее. Способность к  каталитической функции, как и возможность высокоспецифического распознавания  сохранилась в рибосомальной РНК и в редко встречающихся реликтовых РНК. Такие молекулы назвали рибозимами, соединив части слов «рибонуклеотид» и «энзим» (фермент).

2.   Прионы

В 1954 г. исландский профессор Бьорн Сигурдсон прочитал три лекции в Лондонском университете, в которых сообщил о массовых инфекционных заболеваниях овец с необычными признаками:

  • Очень длинный инкубационный период (годы).
  • Медленно прогрессирующее течение заболевания.
  • Необычность повреждения органов и тканей. Поражаются только головной и спинной мозг, где формируются пустоты, придающие этим тканям вид губки. Поэтому данные заболевания получили название губкообразных энцефалопатий (болезнь бешенства коров и овец).
  • Обязательный летальный исход (смерть).

В 1957 г. американский исследователь Карлтон Гайдушек обнаружил, что болезнь Куру (Крейцфельда-Якоба) у папуасов-людоедов на острове Новая Гвинея обладает теми же признаками.

L01_F002.jpg 
Структура приона из мозга хомячка.

В 1982 г. американский биохимик Стенли Прузинер показал, что инфекционность обусловлена измененным прионным белком массой 27-30 КДа. В организме есть нормальные прионные белки, которые участвуют в передаче нервных импульсов и поддержании циркадианных (околосуточных) ритмов клеток, тканей, органов и организма. Прионы устойчивы к термическим и химическим воздействиям, могут попасть в организм при употреблении мяса больных животных. Инфекционный прион превращает нормальные прионы в инфекционные, в результате чего в нервной ткани развиваются процессы, напоминающие ускоренное старение.

3.    Плазмиды

  • внехромосомные факторы наследственности, представляющие собой 2-х цепочечные кольца ДНК с молекулярной массой 106-108;
  • генетические элементы, способные стабильно существовать в клетке в автономном, не связанном с хромосомами, состоянии. Не исключено, что они способны к автономной репликации. Эписома - плазмида, способная соединяться с хромосомой.

Примеры:

  • фактор F (фертильности, плодовитости) у бактерий
  • R-факторы (устойчивость к химикатам) у бактерий

4.    Вироиды

Известно еще несколько молекулярных патогенов, подобных вирусам. Особое значение среди них имеют вироиды, которые несмотря на свое название резко отличаются от вирусов. Они много меньше самых малых вирусных частиц и лишены белковой оболочки. Вироиды состоят из однонитевой молекулы РНК, которая автономно реплицируется в зараженных клетках. Они являются возбудителями болезней многих растений (пальм, хризантем, картофеля и др.).

Впервые вироиды обнаружены в 1971 г. в ядрах инифицированных клеток, при репликации они используют ферментные системы клетки-хозяина. РНК вироида может иметь различную структуру (шпильки, кольца и др.).

В живых организмах встречаются и другие молекулярные патогены, не относящиеся к вироидам. Существование структур, подобных вироидам, но построенных из ДНК, предполагается и у животных. Они называются субвирусными частицами.

5.    Вирусы

Открыты в 1892 г. микробиологом и ботаником Д.И. Ивановским при исследовании табачной мозаики.

Основные сведения о вирусах:

  • Представляют собой простейшую форму жизни на Земле, занимающую пограничное положение между неживой и живой материей;
  • Репродуктивная система не способна к автономной работе (без репродуктивной системы клетки - хозяина).
  • Система автономного энергообеспечения отсутствует.

В состав вирусов входят:

  • нуклеиновые кислоты (либо ДНК, либо РНК):
  • белковая оболочка (капсид), которая защищает нуклеиновую кислоту и может включать в себя липиды и углеводы.

Будучи внутриклеточными паразитами, вирусы способны вызывать заболевания бактерий, растений и животных.



 Уровни организации живых систем | Описание курса | Клеточный уровень жизни 
   


Подпишись на рассылку!
Новости, обзоры, акции
Выберите рассылку: