2.15.Осигуряване на клетката с програма за съществуване.

Преди милиарди години еволюцията на прокариотните клетки е достигнала до момент, богато в следствие на усложняването на структурата и функцията се е появила нео­бходимост да се изолират от цитоплазмата компонентите, отговорни за предаването на клетъчните свойства и признаци по наследство в поколенията. Така словните процеси в тези структури могат да протичат без да се повлияват от други компоненти, например ензими. Възникнало клетъчното ядро - най-същественото различие между прокариотните и еукариотните клетки.

Клетъчното ядро е открито и описано за първи път от Р. Браун през 1831 г. В растителни клетки.

Клетъчно ядро. Клетъчното ядро на еукариотните клетки представлява най-големия клетъчен органел. То е 10—20 пъти по-голямо от прокариотната клетка. Лесно може да се наблюдава чрез светлинен микроскоп, но след като се оцвети с подходяща боя.

Ако по оперативен път се извади ядрото, клетката загива. Но клетъчното ядро може да се присажда - ако се замени ядрото на ед­на клетка с ядрото на друга, първата клет­ка преживява, но придобива признаци, характерни за втората клетка. Това показва, че ядрото играе много важна роля в живота на клетката, свързана с нейното съществува-не и с формирането на структурни и функционални особености. Съществуват и клет­ки, които нямат ядра - червените кръвни клетки (еритроцитите) и кръвните плочки (тромбоцитите) на бозайниците. Тези клет­ки обаче живеят кратко време, а техните структури не се обновяват, а се „износват".

Броят, разположението и формата на кле­тъчното ядро могат да бъдат разнообраз­ни в различните видове клетки. Обикновено всяка еукариотна клетка има едно ядро, но се срещат специализирани клетки с повече ядра. Те се получават или в резултат на няколко деления на ядрото на едноядрена клет­ка, които не се съпровождат с делене на кле­тъчното тяло, или при сливане на едноядрени клетки. Многоядрени са блажната на ске­летните мускули, клетките на зародишната обвивка, туллорни клетки и др.

Ядрото е разположено най-често в цент­ралната зона на клетката, но може да бъде и в периферията (растителни клетки), като за­ема 1/4-1/3 от клетъчния обем. Обикновено то има сферична форма, но се срещат ядра и с друга форма, например удължено (мускулни влакна), сегментирано (някои левкоцити).

Основни структури на ядрото. Детайлите в устройството на ядрото могат да се разгледат само с помощта на елект-ронен микроскоп (фиг. 2.61; 2.62; 2.63). Ядро­то е отделено от цитоплазмата с ядрена обвивка. Тя е изградена от две липиднобелтъчни мембрани, разделени с тясно между-мембранно пространство. Външната мем­брана на места се свързва със зърнистата ендоплазмена мрежа на цитоплазмата и съ­що като нея е покрита с рибозоми, но вът­решната мембрана е гладка. Важна особе­ност на ядрената обвивка е наличието на множество пори, в които двете мембрани се ели ват.

Ядрената обвивка отделя ядрото от цитоплазмата. През нея се осъществява изби­рателен пренос на различни молекули и йони, подобно на плазмената мембрана. И тук транспортът в едни случаи е пасивен, а в дру­ги - активен, протичащ с разход на енергия. Но обмяната на веществата между двете среди включва и макромолекули и молекулни комплекси. Поради големината и електрични-те заряди, които носят, те не преминават през двойната мембрана, а се пренасят през порите.

Ядрото е изпълнено с ядрен сок, богат на белтъци. В него е разположен оснобният яд­рен компонент - хроматинът (хрома - цвят), чието название е получено поради лесното оцветяване от различни бои, което го праби ви­дим при наблюдение със светлинен микроскоп. Хроматинът е съставен от комплекси на дъл­гите молекули ДНК с различни белтъци. Тези комплекси образуват тънки хроматинови нишки, наречени хромозоми, които са сложно преплетени и пакетирани чрез спирализация и нагъване. Така те се поместват в малкия обем на клетъчното ядро.

Вхромозомите се намира наследствена­та (генетичната) програма на клетката, на организма. ДНК на хромозомите служи ка­то модел, по които се синтезира РНК. Така генетичната програма се прехвърля в РНК.У в ядрото е съсредоточено почти цялото коли­чество ДНК на клетката (повече от 95 %), Малки количества ДНК се съдържат в митохондриите и пластидите.

Общата дължина на молекулите на ДНК в ед­на човешка клетка е около 1,70 м и те са помес­тени в клетъчно ядро с диаметър 10-20 мм.

всяка човешка хромозома съдържа средно 1,5,10⁸ нуклеотида в една двуверижна молекула ДНК.

По бреме на клетъчното делене е необхо­димо в дъщерните клетки да попадне пълни­ят комплект хромозоми, т.е. цялата наслед­ствена програма. За да може това да се осъ-ществи бързо и точно, всяка хромозома до­пълнително се нагъва и спирализира. Така тя силно се скъсява и удебелява. Ето защо хромо­зомите по време на клетъчното делене мо­гат да се наблюдават със светлинен микроскоп.

Сред хроматина се разполага едно или няколко ядърца. Ядърцето е овална структура, която не е ограничена със собствена мембра­на. В сравнение с хроматина то съдържа малко количество ДНК, но е богато на РНК. В не­го се синтезира рибозомната РНК на клетка-та и започва образуването на рибозоми чрез свързване на белтъци с нея. Получените час­тици преминават през порите на ядрената обвивка и в цитоплазмата от тях се доизг­раждат рибозомите. При деленето на клетката ядърцето се разрушава, но с образува-нето на дъщерни клетки, в техните ядра възникват нови ядърца.

Основни функции на ядрото. Те са свързани с описаните основни негови структури - хроматин, ядърца и ядрена обвивка (фиг. 2.63; 2.64). |

Ядрото е мястото в клетката, където генетичната информация (програма) се съхранява - в структурата на ДНК. Тази информация представлява плана за структу­рата на клетъчните белтъци, за реда на аминокиселинните остатъци в техните моле­кули. Това е информация за наследствените качества на клетката и на организма. В яд­рото се синтезират трите вида РНК (рибозомна, транспортна и информационна), с чиято помощ в цитоплазмата се синтези­рат белтъците на клетката. Преди всяко клетъчно делене молекулите на ДНК в яд­рото се удвояват, за да се осигури по ед­но копие от всяка молекула за двете дъщер­ни клетки.

Ето защо ядрото играе първостепенна ро­ля в клетката. Неговото отстраняване прави невъзможна белтъчната синтеза, поради което клетката загива. Присаждането на яд­ро от друг вид клетки боди до синтеза на бел­тъци, характерни за тези клетки, защото програмата е друга. Но ядрото не може да функционира без цитоплазмата. Така че клет­ката може да съществува благодарение на постоянното взаимодействие на двата й основни компонента - цитоплазма и ядро.

Цялата генетична програма, съдържаща се в човешката клетка, е записана в ДНК с 3.10⁹ нуклеотида и може да бъде опакована в кубче с ръб 1,5 мм. Ако си представим, че всеки нуклеотид е записан само с една буква, то с 3.10⁹ букви ще запълним около 1 000 000 печатни страници.

2.16.Хромозоми - носители на клетъчната програма.

Всички клетки в многоклетъчния организъм произлизат от една първична клетка. Много клетъчни деления протичат при растежа и развитието на организма. При нормални условия всички индивиди от определен вид имат едни и същи белези, отличаващи ги от всеки друг вид. Това може да се постигне само ако наследствената (генетичната) програма на организма се предава в пълен комплект от ед­но поколение клетки на следващото. Носите­ли на програмата са хромозомите.

Структура на хромозомите при делене на клетката. Преди всяко петъч­но делене генетичната програма, събрана и „записана" в ДНК на хромозомите на майчи­ната клетка, се удвоява чрез синтеза на но­ви вериги от нуклеотиди и след това се раз­деля в два напълно еднакви комплекта хромозоми, които попадат в двете дъщерни клетки (фиг. 2.65).

При делене на клетката всяка удвоена хромозома силно се скъсява и удебелява в резул­тат на спирализиране и нагъване. Получени­те компактни частици лесно могат да се разполовят надлъжно и генетичният материал да се раздели в два комплекта без опасност от случайно преплитане или омотаване. Проце­сът на превръщане на некомпактната хромозома в компактна протича бързо (около 2 часа) в началото на клетъчното делене и преминава през няколко степени (фиг. 2.66). За това спо­магат белтъците на хроматина, свързани с ДНК. Компактната структура на хромозомата не позволява протичането на характер­ните за ядрото процеси - синтезата на РНК и ДНК. Затова по бреме на клетъчното деле­не не се синтезират белтъци и не се удвояват молекулите на ДНК. Обмяната на веществата в клетката като чели замира за кратко бреме, за да може деленето да протече без смущения.

Благодарение на свързването на ДНК с ядре­ни белтъци, хроматиновите нишки преминават през няколко последователни степени на опаков­ка - от голата ДНК до компактните хромозоми, ко­ито се наблюдават по време на клетъчното деле­не. При тази опаковка общата дължина, на гене­тичния материал се скъсява около 10 000 пъти.

Всяка компактна хромозома се състои от две отделни половинки, разположени успоред­но - сестрински хроматиди, които са свързани само в областта на един стеснен участък - центромер или първично прищъпване (фиг. 2.67). Двете хроматиди са се получили в резултат на удвояването на генетичния ма­териал, предшестващо клетъчното делене. Това удвояване (синтеза на ДНК и ядрени бел­тъци) протича по време, когато структура­та на хромозомата има ниска степен на ком­пактност. При деленето на клетката двете хроматиди на всяка хромозома се разделят и така се превръщат в две еднакви хромозоми, всяка от които попада в дъщерна клетка.

Центромерът разделя хромозомата на хромозомни рамена. В зависимост от неговото местоположение при различните хромозоми дължината на рамената е различна (фиг. 2.68). Всяка хромозома има строго определено мяс­то на центромера. Някои хромозоми имат и вторично прищъпване, което отделя от ед­ното рамо на хромозомата малък краен учас­тък - сателит. От материала на вторично­то прищипване се образува ядърце в ядрото на дъщерната клетка.

Хромозомен набор (кариотип). Как то беше вече отбелязано, компактните хромозоми, които се оформят при клетъчно де­лене, могат да се наблюдават с обикновен мик­роскоп. Всеки вид организъм има свои отличи­телни белези, следователно - своя генетична програма, която е поместена в специфичен брой хромозоми със свое характерно устройство. С други думи броят и формата на хромозомите в клетките на индивидите от един вид са негова характерна, отличителна осо­беност. Тя се нарича кариотип (карион-яд­ро) (фиг. 2.69).

Хромозомният набор при нормални телес­ни клетки е двоен, тъй като в зиготата са се събрали бащиният и майчиният хромозомен на­бор, съответно от сперматозоида и яйцеклет­ката. В двойния хромозомен набор (диплоиден, 2п) всеки вид хромозома е представена от две еднакви (хомоложни) хромозоми. В половите клетки (сперматозоидите и яйцеклетките) Хромозомният набор е единичен (хаплоиден, п), понеже при деленето на клетките - предшественици на сперматозоидите и яйцеклетки­те, той намалява наполовина.

В състава на хромозомния набор се включва една двойка хромозоми, наречени полови, защото определят пола на индивида. В клет­ките на мъжките индивиди двете полови хро­мозоми са различни и се отбелязват като хро­мозоми Х и Y (название, което произлиза от характерната им форма), а в клетките на жен­ските индивиди те са еднакви, означават се като Х и Х. Диплоидният хромозомен набор на човека се състои от 46 хромозоми, разпре­делени в 23 двойки (фиг. 2.70), на мишката -40 хромозоми, на плодобата мушица (Дрозофила) - 8, на царевицата - 20.

Клетките на картофа, пипера, както и тези на шимпанзето имат диплоиден набор от 48 хромозоми. Следователно различните видове животни и растения се различават не само по броя на хромозомите в кариотипа, но и по наследстве­ните фактори, съдържащи се в хромозомите.

Броят на хромозомите в кариотипа не е свър­зан с равнището на организация на организма - някои примитивни организми имат повече хромозоми в кариотипа от организми с висока сте­пен но организация.

Разрушаването на една хромозома от набо­ра, а често дори само отделна нейна структу­ра, води до загиване на клетката.

У един вид червеи кариотипът се състои само от две хромозоми, а у вид радиоларии (микрос­копични морски едноклетъчни) същият съдържа 1600 хромозоми.

В живота на клетката хромозомите са активни структури, които носейки гене­тичната програма, „подават" информация за синтезата на белтъците, т. е. за изг­раждането на нови структури и за проти­чането на клетъчните процеси. При деле­не на клетката обаче те претърпяват вре­менно структурни Промени, които преуста­новяват тяхното функциониране, но позво­ляват белезите на майчината клетка да се предадат много точно и пълно в поколение­то дъщерни клетки.

Прокариотна клетка.

Прокариотните клетки са еволюционно по-дребни от еукариотните. Те са се разбивали паралелно с еукариотните и днес насе­ляват всички среди на нашата планета - су­шата, водата и въздуха. За човека те могат да бъдат много полезни, но и много опасни. Към тях се отнасят същинските бактерии и цианобактериите (синьозелените водорасли).

Същински бактерии. Бактериите са само едноклетъчни, значително по-просто ус­троени от еукариотните клетви. Бактерийната клетка (бактерион - пръчица) е стоти­ци пъти по-малка от еукариотната (0,2-2,0 мм). Огромен е броят на видовете бактерии - предполага се десетки хиляди, но само около две хиляди са изучени. Разграничаването на видовете се прави по редица показатели -форма на клетката, подреждане на клетки-те в клетъчни обединения, наличие на камшичета, начин на получаване на енергия, пигмен­тация (оцветеност), болестотворност и др.

Формата на клетката може да бъде сферич­на, пръчковидна или огъната, което подразде­ля бактериите съответно на коки, бацили и спирили. При размножаването всяка клетка се дели на две и клетъчните поколения при много видове остават обединени. В зависимост от броя на деленията и равнината, в която те протичат, само при сферичните бактерии се различават диплококи (двойки), тетракоки (четворки), стрептококи (верижки), стафилококи (гроздове) и сарцини (пакети) (фиг. 2.71).

Бактерийната клетка е покрита с плазме­на мембрана от липиди и белтъци, построена по общия план на клетъчните мембрани, коя­то изпълнява същите функции. Плазмената мембрана е покрита отвън с клетъчна стена от полизахариди, липиди и белтъци. Тя придава на клетката определена форма и има защит­на функция. За разлика от еукариотната клет­ка, бактерията няма ядро (фиг. 2.72). Съдържа само една хромозома, която е потопена в цитоплазмата, т.е. не е обгърната с ядрена обвивка. Бактерийната хромозома представля-ва пръстеновидна двуверижна молекула ДНК. Цитоплазмата не притежава мембранни органели, ограничени с единична или двойна мемб­рана. Изключение е мезозомата - вгъване на плазмената мембрана в цитоплазмата. Към ко­ето се прикрепва хромозомата. Преди клетъчното делене от мезозомата започва удвояването на ДНК - генетичния материал на бактерията.

Бактерийната клетка се нуждае от много белтъци, тъй като се размножава много чес­то. Те се синтезират .в бактерийните рибозоми, които имат същата структура както еукариотните, но са по-малки, а броят им в клетката е много голям (количеството им може да достигне 40% от клетъчната маса).

Как се снабдява бактерията с енергия? Тя не притежава специализирани органели - митохондрии, но повечето бактерии съдържат целия набор ензими, характерни за митохон-дриите, с чиято помощ разграждат органич­ни вещества и синтезират АТФ при участието на кислород. Тези ензими са разположени в цитозола и в плазмената мембрана. Следователно в енергийно отношение плазмената мембрана на тези бактерии наподобява вът­решната митохондрийна мембрана.

Съществуват и бактерии, които получават енергия за сметка на окисление на неор­ганични вещества, а дори и такива, които фотосинтезират - използват енергията на слън­чевата светлина.

Бактериите се размножават извънредно бързо - едно поколение живее само 20-30 мин. За това време клетките растат и се делят. Това е възможно обаче само при благоприятни условия - наличие на хранителни вещества, кислород, топлина и блага. Някои вещества (ан­тибиотици) силно потискат размножаването им. Ултравиолетовите лъчи на пряката слънчева светлина унищожават бактериите.

Някои видове бактерии могат да съществуват при екстремни (изключителни) условия, при кои­то други организми не могат да преживеят - във вакуум, в разтвори на киселини, при температу­ра +90°С, в силно концентриран разтвор на NаСl и пр.

Характерен белег за повечето бактерийни клетки е наличието на камшичета, с кои­то те се придвижват в течна среда. Камшичетата имат въртеливо движение по часовниковата стрелка при едни видове и обрат­но, при други. Някои бактерии имат и множество къси израстъци, наречени пили, чрез които се свързват помежду си или прилепват към повърхността на животинските клетки.

Честото размножаване позволява наследствената програма на бактериите силно да се изменя под влияние на средата. Това свойство е причина за бързото им приспосовяване. То прави борбата с тях много трудна.

При неблагоприятни условия (недостиг на хранителни вещества, засушаване и др.) някои видове бактерии образуват спори. Клетката се покрива с плътна обвивка и всички кле­тъчни процеси спират до появата на подхо­дящи условия за живот.

Спорите са изключително жизнеспособни-възстановяване на нормалните функции на бак­териите се наблюдава дори след стотици годи­ни преживяване във вид на спори.

При загряване за 10 мин при 80° С (пастьори­зиране) клетките на повечето видове бактерии загиват, но спорите могат да издържат варене, продължаващо часове. Ето защо при домашни условия за надеждно консервиране на храни се налага продължително варене.

Стерилизацията, която се прави в медицина­та и хранителната промишленост, цели унищо­жаването на спорите, освен на бактериите. Тя се извършва с различни средства: обгаряне на пламък до зачервяване, кипене в дестилирана вода или обработка с водна пара (120-150° С и налягане 0,15-0,20 МРа) в течение на 1-2 часа, из­ползване на химични средства - 70% спирт, 5% йодна тинктура, разтвор на сублимат и др.

Цианобактерии. Те са много близки по строеж и функции до същинските бактерии. Притежават всички описани за бактериите структури, но нямат камшичета (фиг. 2.73). Характерна тяхна особеност са множество-то мембранни пластинки (тилакоиди), разположени в цитоплазмата. Те съдържат зеления пигмент хлорофил, с чиято помощ клетката фотосинтезира като поглъща светлинна енергия и я превръща в химична. Подобно на хлоропластите, клетките на цианобактериите използват светлинната енергия за син­теза на АТФ.

Краткият преглед на бактериите показва, че прокариотната клетка притежава основ­ните структури за изпълнение на основни­те функции на дивата клетка - синтеза на белтъци по определена наследствена прог­рама, превръщане и акумулиране на химична енергия или на слънчева енергия в АТФ, из­бирателен пренос на вещества през плазме­ната мембрана. Но тя няма специализирани органели, с които да изпълнява специализи­рани функции.

Значение на бактериите. Бактерии­те имат огромно значение в природата. Те са основен фактор при гниенето - процес на раз­граждане на белтъците, на органичната мате­рия и последващото я минерализиране. В това отношение те играят първостепенна роля в кръговрата на веществата.

В почвата, където съдържанието на бактерии е огромно, те не само осигуряват раз­лагането на животински и растителни от­падъци. Някои видове бактерии са азотфиксиращи - те улавят азота от въздуха и го включват в синтезата на белтъци, обогатявайки почвата с така необходимите за рас­тенията азотни съединения. Такива бактерии живеят и в симбиоза с кореновите клетки на бобовите растения. В селското стопанство за повишаване добивите от различни култу­ри се препоръчва използването на естествени торове, които са силно обогатени на бак­терии. Бактерии населяват и храносмилател­ната система на животните и човека, като в много случаи подпомагат разграждането на целулозата, постъпваща с храната.

Днес се разработват модерни биотехнологични направления, в които се използват раз­лични високопродуктивни бактерии за производство на ензими, витамини, хормони, анти­биотици и др. Бактерии се използват дори за извличане на метали от рудни изкопаеми.

Много видове бактерии са болестотворни. Те предизвикват различни инфекциозни за-болявания у човека и животните, например стомашно-чревни инфекции (тиф, дизенте­рия), загнояване на рани, ангина, възпаление на белите дробове, туберкулоза, тетанус, чума и др. (табл. 2.2).

Цианобактериитеса разпространени широко в замърсени водоеми. По тяхното присъствие се съди за степента на замърсяване на водата.

Вирус - границата между живото и неживото.

След като разгледахме особеностите на еукариотните и прокариотните клетки, бих­ме могли да се запитаме дали по-сложно уст­роените еукариотни клетки са по-приспособени, по-съвършени от прокариотните? Отговорът е „Не!". Всеки преживял вид (бил той бактерийна прокариотна клетка или многоклетъчен бозайник) е прекрасно приспособен към средата, в която съществува и може да се конкурира с другите видове. В тази конку­ренция достойно място заемат просто уст­роените неклетъчни форми - вирусите.

През 1892 г. Д. И. Ивановски направил ин­тересен опит. Той използвал листа от тютюневи растения, заразени с неизвестна дотогава болест, която причинявала появата на петна по листата. Филтрубал извлек от такива листа през филтър, който не пропускал бактерии и установил, че филтратът има инфекциозни свойства. Следователно причини­телят на заболяването е по-малък от бактериите, защото може да премине през филтър, през който бактерийните клетки не преми­нават. По-късно Бееринк предложил название на този инфекциозен агент - „вирус", което на латински означава отрова. С откриване-то на електронния микроскоп устройството на вирусите бе проучено. Размерите им вари­рат от 20 до 300 nм или те са около 50 пъти по-малки от бактериите.

Извън клетката вирусите не могат да се самовъзпроизвеждат, те не притежават рибозоми и не могат сами да синтезират бел­тъци. Като попаднат в клетка (еукариотна или прокариотна), те я „принуждават" да из­гражда нови вирусни частици, поради което можем да ги разглеждаме като паразити.

Устройство и действие на виру­сите. Те са по-просто устроени от бактериите - толкова просто, че не бихме могли да ги наречем клетки.

По своята химична природа вирусите представляват комплекси на нуклеинови ки­селини с белтъци. Съдържат ДНК или РНК.

Сърцевината на вируса заема молекула нуклеинова киселина, която носи неговата гене­тична информация. Тя е защитена с белтъчна обвивка, наречена капсид, а самата вирусна частица носи названието вирион. Вирионите са извънклетъчната форма на вирусите, коя­то не проявява белези на живот.

Най-често вирусът се прикрепва към клет­вата и „инжектира" своята нуклеинова кисе­лина в нея. Прикрепването се осъществява са­мо ако съществува определено сродство между клетката и вируса. Това означава, че не всеки вирус може да зарази която и да е клетка. Не винаги обаче проникването на вируса става по един и същ начин. В някои случаи цялата вирусна частица попада в клетката. Попад­налата в клетката вирусна нуклеинова кисе­лина отправя „команда" за синтеза на вирус­ната белтъчна обвивка. Тази обвивка понякога се състои от повтарящи се еднакви структури (капсомери) (фиг. 2.74).

Щом се изградят капсомерите, те „поз­нават" вирусната нуклеинова киселина, свър­зват се с нея и образуват зрели вирусни час­тици, което унищожава клетката. Този про­цес на самосглобяване е характерен за мно­го биологични структури и има много същес­твено значение в биологичните процеси. Из­вън клетката-хазяин вирусите съществуват като кристални структури, понякога с дос­та словна симетрия (фиг. 2.75).

Един от най-подробно изучените вируси е споменатият вече причинител на заболява-нето по тютюна, наречено тютюнева мозайка (от мозаичния вид на листата на зара­зените растения). Този вирус съдържа РНК и голям брой (2130) капсомери. На фиг. 2.7в е по-казана схема на вирусната частица. Съществуват и по-сложно устроени вируси, напри­мер вируса на едрата шарка.

Невинаги синтезата на вирусни частици се съпровожда с гибел на клетката. Така напри­мер грипните вируси напускат клетката пос­тепенно през клетъчната мембрана и клетка­та не загива. Възможно е също клетката-носи-тел на вируси да претърпи морфологични про­мени. Например някои злокачествени тумори се причиняват от туморни вируси.

Устройство и действие на бактериофазите. Вирусите могат да паразитират както в еукариотните клетки (животински и растителни), така и в прокариотните клетки. Вирусите по бактериите се на­ричат бактериофаги или вируси, изяждащи бактериите. Фагите спадат към вирусите, съдържащи ДНК. Схема и електронномикроскопска снимка на бактериофаг са показани на фиг. 2.77. Вижда се, че бактериофагът се със­тои от глава със словна симетрия, опашка и пипала, чрез които се прикрепя за клетката. Опашката може да се съкращава подобно на мускул. Това подпомага фага да „инжектира" нуклеиновата си киселина в клетката. В то­зи случай фаговите белтъци остават на кле­тъчната повърхност на инфектираната клетка. Като попадне в клетката, фаговата ДНК се вгражда в ДНК на клетката-хазяин и може да остане дълго бреме там, без да се образуват нови бактериофаги и без да се разпространява инфекцията в други клетки. Такива фаги се наричат умерени. При определе­ни условия умерените фаги се активират, започват синтеза на фаговата ДНК и фагови белтъци, образуват се множество фагови частици, клетката се разрушава и новите фаги нападат други клетки. Цикълът на размножаване на фагите е показан на фиг. 2.78.

Вироиди. Възможно ли е да съществуват още по-просто устроени неклетъчни форми от вирусите? Задължително условие ли е образуването на комплекс от нуклеинова кисе­лина и белтък? в 1971 г. Т. Динер успя да изоли­ра инфекциозен агент, който се състои само от РНК. Този тип неклетъчни форми се нари­чат вироиди. Вироидите представляват молекула едноверижна РНК (от 270-380 нуклеотида). Те са около 1000 пъти по-малки от ви­русите. Намерени са в растителни клетки. Предизвикват различни заболявания. Прена­сят се чрез поленовия прашец или пряко през наранената повърхност на растението. Не се знае как РНК на вироидите причинява забо­ляването.

Вирусите най-често предизвикват заболявания, тъй като попадането им в клетката съществено нарушава нейните структури и функции. В табл. 2.2. са посочени някои разп­ространени вируси и причиняваните от тях заболявания.

Най-често вирусните инфекции се предават по така наречения въздушно-капков път: при кихане, кашляне. Проста защита срещу такива ин­фекции е честото сменяне на носните кърпи и проветряване на помещенията.

Има вируси, които се предават само по кръ­вен и полов път. Така се предава вирусът на СПИН. Названието произлиза от съкращението на: Синдром на придобита имунна недостатъч­ност. Друго разпространено название на също­то заболяване е АIDS. Това е вирус, който изби­рателно поразява определени кръвни клетки със съществено значение за имунната защита. Про­никналият в тези клетки вирус може да остане известно време, подобно на описания по-горе случай с фагите, като умерен вирус. През този период не се наблюдават признаци за вирусно инфекция. Това може да трае от няколко месе­ца до няколко години и през това време болният може да не знае, че е вирусоносител и да при­чини заразяване на своя полов партньор.

След като се запознахме с устройството и действието на вирусите, да се върнем към въпроса къде е тяхното място спрямо еукариотните и прокариотните клетки? живи ли са или не? Прости предшественици на живо-та ли са или като повечето паразити са се опростили и приспособили да използват клетката-хазяин за размножаването си? като се имат предвид изброените им особености -наличие на наследствена информация (което ги причислява към живите организми) и отсъствие на способност сами да се възпроизвеждат (което ги отличава от всички известни живи организми), вирусите могат да се разг­леждат като неклептъчни форми на живот.

Най-приемлива за произхода на вирусите е хипотезата за така наречената „избягала" ДНК. Такава ДНК, произлязла от някоя клетка, може да се възпроизвежда в друга клетка, като из­ползва нейния синтетичен апарат, а не този на клетката, от която е произлязла. Ако тази хипо­теза се потвърди, то следва вирусите да се раз­глеждат като произлезли от клетъчните организ­ми, а не като техни предшественици.

Таблица 2.2.

Някои известни бактерийни заболявания при човека

Някои известни вирусни заболявания при човека