Иммунитет умнее мозга. Главная система нашего организма

В «ядерных» клетках-эукариотах хромосомы, имеющие вид длинных тонких нитей, собираясь вместе, образуют ядро. Изначально этот термин был предложен для обозначения структур, выявляемых в клетках-эукариотах, но в последнее время все чаще говорят о бактериальных или вирусных хромосомах. Давайте договоримся, что мы слово «хромосома» вообще употреблять не станем, а станем просто говорить о молекулах ДНК и РНК. Сейчас мы упомянули о хромосомах только для того, чтобы это слово, встреченное в других источниках знаний, не ставило бы вас в тупик.

Участок молекулы ДНК или РНК, содержащий информацию об одном отдельном белке, то есть – об одном признаке организма, называют геном. Чем сложнее организм, тем большее количество генов содержится в его «досье», которое называется геномом. Геном человека содержит около 28 000 генов, а у крошки-цирковируса (вируса из семейства цирковидовых) – генов всего два. Кстати говоря, название семейства происходит не от слова «цирк», а от латинского слова «circus», означающего «круг». Дело в том, что одноцепочечная молекула ДНК этих вирусов замкнута в кольцо. В цирках же если и обитают какие-то вирусы, то это вирусы хорошего настроения, до изучения которых у вирусологов пока еще руки не дошли.

Считывание информации с молекулы нуклеиновой кислоты происходит довольно просто – по молекуле «ползет» молекула специально уполномоченного фермента, которая считывает информацию и на ее основании синтезирует молекулу белка или же РНК-матрицу для синтеза белковых молекул. На небольшой РНК-матрице удобнее производить молекулы белка, чем на огромной ДНК-матрице, опять же молекула ДНК, кодирующая данный белок, присутствует в клетке в единственном экземпляре, а РНК-матриц можно «наштамповать» сколько угодно.

В любой живой клетке на основе наследственной информации постоянно что-то да синтезируется.

Сказки про Кощея Бессмертного все помнят? «На море на океане есть остров, на том острове дуб стоит, под дубом сундук зарыт, в сундуке – заяц, в зайце – утка, в утке – яйцо, в яйце – игла, смерть Кощея». Игла – это ДНК, яйцо – клеточное ядро, заяц и утка обозначают цитоплазму, а сундук – это клеточная мембрана, которая ограничивает содержимое клетки и отделяет клетку от внешней среды. Есть клетки, не имеющие ядра и каких-либо клеточных органов, называемых органеллами или органоидами. Но без оболочки, внутренней среды и досье с наследственной информацией клетки быть не может.

Клеточная мембрана – это «умная» оболочка, которая пропускает в клетку нужные вещества и не пропускает ненужные или вредные. По-научному это явление называется избирательной проницаемостью.

Клеточные мембраны образованы двойным слоем фосфолипидов. Давайте вспомним из курса химии, что липидами называются жиры и жироподобные вещества, а фосфолипидами называются липиды, молекулы которых содержат остатки фосфорной кислоты.[4 - Фосфорная или ортофосфорная кислота имеет формулу H

PO

.]

Через двойной слой фосфолипидов в клетку самостоятельно, без посторонней помощи, могут проникать только жирорастворимые вещества – жиры или, к примеру, спирты. Вода и все водорастворимые вещества, в том числе и любые ионы, сами по себе проходить через мембрану не могут, для них нужны специальные транспортные каналы. Каналы образуются белковыми молекулами, которые находятся в толще клеточных мембран. В фосфолипидных оболочках без участия белков канал устроить невозможно – простое отверстие тут же затянется подобно тому, как затягивается отверстие, сделанное в пленке жира на поверхности воды.

Белковые молекулы могут образовывать пору или канал для прохождения водорастворимых веществ или же занимаются активным транспортом – захватывают нужные молекулы на одной стороне мембраны и переносят к другой стороне. Молекулы-транспортники пронизывают всю толщу клеточной мембраны, выходя обеими своими концами за ее пределы.

На наружной поверхности мембран находятся рецепторы – белковые молекулы, способные связываться с молекулами определенных веществ. Через рецепторы эти вещества оказывают на клетку определенное воздействие. Существуют особые рецепторы, называемые маркерами, которые представляют собой нечто вроде «визитной карточки» клетки. По маркерам клетки опознаются другими клетками, а также вирусами.

Рибосомы – это сферические образования, не имеющие своей отдельной мембраны. По сути рибосомы являются скоплением молекул РНК, синтезирующих белки из аминокислот, в соответствии с информацией, записанной в РНК-матрице. Молекула ДНК – слишком громоздкая матрица, гораздо удобнее для синтеза белковых молекул маленькие матрицы РНК, и это удобство оправдывает затраты на их изготовление на основании той информации, что записана в молекуле РНК. К тому же матрица-ДНК в клетке всего одна, а РНК-копий можно изготовить сколько угодно, в результате чего синтез белков будет более интенсивным. Рибосомы присутствуют во всех без исключения клетках, они есть и у эукариот, и у прокариот. Количество рибосом в клетке может достигать десятков миллионов. Иначе и быть не может, ведь живой клетке постоянно нужны белки.[5 - Аминокислоты (аминокарбоновые кислоты) – это органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы. Из остатков молекул аминокислот состоят молекулы белков.]

В цитоплазме находится множество рибосом – сферических образований, не имеющих своей отдельной мембраны. Рибосомы образованы скоплениями молекул РНК, которые занимаются синтезом белков по РНК-матрицам. Рибосомы присутствуют во всех без исключения клетках. Количество рибосом в одной клетке зависит от потребности в белках и может достигать нескольких миллионов.

На этом наше беглое знакомство с клеткой можно считать завершенным. Многое, разумеется, осталось за рамками, но нам с вами, как вирусологам, бо2льших знаний пока не требуется. А если что и нужно будет дополнить, то мы сделаем это по ходу разговора.

Важно понимать следующее:

? в любой клетке есть молекулы ДНК, в которых записана наследственная информация;

? у любой клетки есть защитная оболочка – клеточная мембрана, обладающая избирательной проницаемостью;

? на поверхности клеточных мембран расположены маркеры – белковые молекулы, служащие для распознавания клеток.

Та-да-да-дам!

Дорогие друзья! Наступил торжественный момент, которого многие из вас давно ждали. Начинается ваше путешествие в неповторимый и прекрасный мир вирусов! Помните о том, что вы вступаете на чужую территорию, часть населения которой может быть настроена враждебно по отношению к вам. Будьте внимательны и осторожны! Следуйте инструкциям и, что бы ни произошло, не поддавайтесь панике. И берегите себя. Ведь лучше вас с этой задачей никто не справится.

Возможно, вас удивило название этой главы. «Организмами на краю жизни» называют вирусы самые осторожные из ученых, которые, с одной стороны, не могут признать вирусы живыми существами, а, с другой, не могут назвать их неживыми.

«Живые или неживые?» это вопрос посложнее, чем гамлетовское «быть или не быть?». Несмотря на столетнее знакомство, ученые до сих пор не пришли к единому мнению о том, можно ли считать вирусы живыми.

«Они живые! – убеждают левые радикалы. – Вирусы способны размножаться? Способны! Способны приспосабливаться к условиям окружающей среды? Способны! Наследственностью обладают? Обладают! Значит – они живые!». К месту можно вспомнить и то, что некоторые бактерии, например – большинство риккетсий и хламидии, не способные размножаться вне клеток-хозяев, «единогласно» считаются живыми организмами.

«Ну какие же они живые? – возражают правые консерваторы. – Самостоятельно, без использования чужих ресурсов, вирусы воспроизводиться способны? Не способны! Собственный обмен веществ и энергии они имеют? Не имеют! Значит, живыми их считать нельзя! Вирусы – это не форма жизни, а комплексы органических молекул, взаимодействующие с живыми организмами. Точка!»[6 - Органические вещества – класс химических соединений, объединяющий почти все химические соединения, в состав которых входит углерод (за исключением карбидов, угольной кислоты, карбонатов, оксидов углерода и цианидов).]

«Они живые, но не совсем», – шутят те, кому давно надоели эти споры. Но, как вы понимаете, быть не совсем живым это все равно что быть не совсем беременной.

Давайте разбираться. К концу этой главы вы сможете вынести собственное суждение о вирусах и о том, к какой фундаментальной науке следует отнести вирусологию – к биологии, которая изучает все живое, или же к химии, которая занимается молекулами.

Вирусы бывают разными, простыми и сложными, мелкими и крупными, стойкими и не очень, но обобщенно можно сказать, что любой вирус представляет собой наследственную информацию – молекулу ДНК или РНК, упакованную в защитную белковую оболочку, называемую капсидом.

Обратите внимание на то, что вирусы содержат нуклеиновую кислоту одного типа – или ДНК, или РНК. Этим вирусы отличаются от клеточных организмов, которые содержат нуклеиновые кислоты обоих типов и у которых носителем наследственной информации является только ДНК.

Вирусы, не имеют клеточного строения и этим отличаются от всех других организмов.

У вирусов нет органоидов.

У вирусов нет собственного обмена веществ и энергии. Вирусы не способны самостоятельно мобилизовать энергию и синтезировать белки, у них отсутствуют соответствующие системы.

? У вирусов нет запасов питательных веществ.

? У вирусов нет структур, обеспечивающих их размножение.

? Вирусы не способны к росту и бинарному (двоичному) делению.

Вирус – это «матрица в шкатулке», молекула нуклеиновой кислоты в капсиде. И ничего больше (за исключением структур, обеспечивающих внедрение вирусной нуклеиновой кислоты в клетку).

Вирус – не клетка, запомните это раз и навсегда. Но вирус можно называть «микроорганизмом» или «микробом». Разумеется, при условии, что вы считаете вирусы живыми существами.

Вирусы

Вирусы являются абсолютными внутриклеточными паразитами. Ключевое слово «абсолютными». Вне клетки вирус не способен размножаться. Можно сказать, что вирус живет только тогда, когда находится в клетке. Вирус вне клетки – это просто молекула нуклеиновой кислоты в белковой оболочке. Те, кто склонен считать вирусы живыми существами, делают акцент на их внутриклеточном паразитизме, а те, кто считает вирусы комплексами органических молекул, выдвигают на передний план их внеклеточное существование. Или, может, лучше сказать – внеклеточное нахождение?

Знакомо ли вам слово «вирион»? И, если знакомо, то знаете ли вы, что оно означает? В наше время научные термины в моде, в тренде. Зачем говорить «повышение цены снижает объем продаж товара», если можно сказать звучно: «повышение цены отрицательно коррелирует с объемом продаж товара»? Отр-р-рицательно кор-р-релирует! Кр-р-р-р-расота!

В средствах массовой информации и частных беседах можно встретить словосочетания вроде «вирион холеры», «вирусы и вирионы гепатита С» или «вириональная устойчивость».

Запоминайте, если не знаете.

Холерными виБрионами называются бактерии, вызывающие холеру. Вибрион – это бактерия, имеющая вид слегка изогнутой палочки.

А вирионом называется полноценная вирусная частица, состоящая из нуклеиновой кислоты и капсида, и находящаяся вне живой клетки.

Почему полноценная? Потому что с капсидом. Внутри капсида нуклеиновая кислота вируса неактивна, то есть – не служит матрицей для синтеза своих копий. В зависимости от вида вируса, капсид может остаться снаружи, а может разрушиться уже внутри клетки. Но в любом случае внутри клетки он уже не нужен. Клетка защищает вирус лучше, чем любой капсид.

Нужно оговорить вот что.

Вне клетки вирусы существуют в виде вирона – нуклеиновой кислоты, упакованной в капсид (а то и в двойной капсид, но об этом будет сказано позже). В клетке вирус существует в виде свободной нуклеиновой кислоты, которая служит матрицей для синтеза новых вирусов. Новые вирусы образуются «в полном комплекте», в виде вириона – с наличием капсида и всех прочих наворотов, присущих данному виду вирусов. Новые вирионы покидают клетку и отправляются на поиски других клеток-жертв.

Таков цикл размножения вирусов. Но ради простоты мы не будем постоянно уточнять «в виде вириона», «в виде нуклеиновой кислоты», а будем просто говорить о вирусах. Вы же можете самостоятельно понимать, о чем в данном случае идет речь – о вирионе или же о свободной от оков капсида нуклеиновой кислоте.

Вирусы поражают все типы организмов – растения, животных, простейших, грибы, бактерии и археи. Грубо говоря, если существует клетка, то найдется и вирус, способный в ней паразитировать. На сегодняшний день известно несколько тысяч вирусов, но этот перечень далеко не полон, к нему постоянно добавляются новые виды. Есть мнение, что вирусы представляют собой самую многочисленную биологическую форму на нашей планете и счет их видам идет на сотни тысяч, если не на миллионы.

В биологии паразитом называется организм, использующий другой организм (который называется хозяином) в качестве источника питания и среды обитания. Паразит всегда наносит вред своему хозяину, поскольку в лучшем случае крадет у него часть питательных ресурсов. А в худшем случае паразит может отравлять организм хозяина продуктами своей жизнедеятельности или разрушать клетки, в которых он паразитирует, как это делают вирусы.