Обмен веществ характерен для бактериофага вируса табачной мозаики
Обновлено: 26.04.2024
1. Какова роль бактерий в природе? Приведите не менее четырех значений.
1) Являются редуцентами, разрушают органические вещества до неорганических.
2) Вызывают болезни (холера, сифилис).
3) Автотрофные бактерии являются продуцентами (вырабатывают органические вещества).
4) Являются симбионтами (клубеньковые бактерии, бактерии в толстом кишечнике человека).
2. Назовите основные признаки строения и жизнедеятельности бактерий. Назовите не менее 4-х особенностей.
1) У бактерий нет оформленного ядра, их ДНК имеет кольцевую форму.
2) У бактерий нет никаких органоидов, кроме рибосом.
3) У бактерий нет митоза и мейоза, они размножаются делением надвое.
4) Клеточная стенка бактерий состоит из муреина (пептидогликана).
5) Клетка прокариот по диаметру в 10 раз меньше клетки эукариот.
3. В каких отраслях хозяйства используются бактерии?
1) В пищевой промышленности: для получения напитков, молочно-кислых продуктов, при квашении, солении, виноделии, сыроделии.
2) В сельском хозяйстве: для приготовления силоса.
3) В коммунальном хозяйстве: для очистки сточных вод
4) В генной инженерии, микробиологии: для получения витаминов, гормонов, лекарств, кормовых белков.
4. Осуществление земляных работ при строительстве одного из объектов привело к вскрытию скотомогильника 100-летней давности. Спустя некоторое время в данной местности был объявлен карантин в связи с эпидемией сибирской язвы, возбудителем которой являются бактерии. Как с точки зрения биологии можно объяснить эту ситуацию?
В скотомогильнике были захоронен скот, зараженный сибирской язвой. Бактерии пережили столетнее отсутствие пищи в виде спор. Споры микроскопические, после вскрытия скотомогильника они распространились по ветру и заразили скот.
5. Как предохранить продукты питания от гниения?
1) Охладить, заморозить - обмен веществ в бактериях и грибах пойдет очень медленно.
2) Пастеризовать, стерилизовать - многие бактерии и грибы погибнут.
3) Засушить, засолить, замариновать - бактериям и грибам будет не хватать воды.
4) Использовать консерванты.
6. Организмы каких царств состоят из клеток, изображенных на рисунке под буквами А и Б? Ответ обоснуйте, приведите соответствующие доказательства.
На рисунке А изображен организм из царства Бактерии. Доказательства: нет ядра, ДНК лежит прямо в цитоплазме, нет органоидов. На рисунке Б изображен организм царства Растения. Доказательства: есть крупная центральная вакуоль, хлоропласты, клеточная стенка.
3 - Бактерий относят к прокариотам, а водоросли и грибы - к эукариотам.
4 - Эукариоты могут быть как одноклеточными, так и многоклеточными организмами.
6 - Автохемотрофы - это автотрофы, которые используют энергию окислительно-восстановительных реакций для синтеза органических веществ из неорганических.
8. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их. Дайте правильную формулировку. (1) В клетках прокариот отсутствует оформленное ядро. (2) Бактерии, как представители доядерных организмов, имеют нуклеоид. (3) Для бактерий, как и для всего живого, характерны обмен веществ и превращение энергии. (4) Для всех бактерий характерен анаэробный тип обмена веществ. (5) По типу питания их делят на автотрофов и гетеротрофов. (6) Все автотрофные бактерии синтезируют органические вещества из неорганических, используя энергию света. (7) Фотосинтез у автотрофных бактерий протекает в хлоропластах, как и у растений.
4 - Для бактерий может быть характерен как анаэробный, так и аэробный тип обмена веществ.
6 - Фотосинтезирующие бактерии для синтеза органических веществ используют энергию света, а хемосинтезирующие - энергию окислительно-восстановительных реакций.
7 - Фотосинтез у бактерий происходит на мезосомах, выростах плазматической мембраны.
9. Лекарственный препарат представляет собой фермент, который катализирует разрушение муреина клеточной стенки возбудителя. На какую группу организмов действует этот препарат? Почему для клеток человека он нетоксичен? Ответ обоснуйте.
1. Этот препарат действует на бактерии. Из муреина у бактерий состоит клеточная стенка.
2. Для человека он не токсичен, потому что в состав клеток человека муреин не входит.
10. Благодаря каким особенностям бактерии широко применяются в биотехнологиях? Назовите не менее трех признаков.
1) высокая скорость размножения;
2) способность синтезировать биологически активные вещества;
3) способность к мутациям и возможность получения новых высокопродуктивных штаммов;
4) относительно простые способы выращивания бактерий
11. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.
(1) Классификацией, то есть группировкой по сходству и родству, занимается отрасль биологии – систематика. (2) Клеточные организмы делят на два надцарства: прокариоты и эукариоты. (3) Прокариоты – доядерные организмы. (4) К прокариотам относят бактерии, цианобактерии и водоросли. (5) К эукариотам относят только многоклеточные организмы. (6) Клетки прокариот, как и эукариот, делятся митозом. (7) Группа прокариот – хемобактерии – используют энергию, выделяемую при окислении неорганических веществ, для синтеза органических веществ из неорганических.
4 – водоросли относят к эукариотам;
5 – к эукариотам относят как одноклеточные, так и многоклеточные организмы;
6 – у прокариот митоз отсутствует, клетки делятся надвое.
12. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.
(1) Эукариотические клетки имеют обособленное ядро. (2) В пластидах и митохондриях эукариотических клеток содержатся рибосомы. (3) В цитоплазме прокариотических и эукариотических клеток находятся рибосомы, комплекс Гольджи и эндоплазматическая сеть. (4) Клеточная стенка растительных клеток содержит целлюлозу, клеточная стенка животных клеток – гликоген. (5) Бактериальная клетка размножается с помощью спор. (6) Эукариотическая клетка делится митозом и мейозом. (7) Споры грибов предназначены для размножения.
3 - в цитоплазме прокариотических клеток не содержатся комплекс Гольджи и эндоплазматическая сеть;
4 - животные клетки не имеют клеточной стенки;
5 - бактериальная клетка размножается с помощью деления надвое; с помощью спор она переносит плохие условия и распространяется
13. Рассмотрите предложенную схему классификации форм жизни. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.
14. Почему портятся продукты питания? Назовите основные способы обработки продуктов для предупреждения гниения и принципы, на которых они основаны.
1) Продукты питания портятся из-за того, что поедаются бактериями и грибами.
2) При стерилизации бактерии, грибы и их споры убиваются высокой температурой.
3) При пастеризации бактерии и грибы убиваются непродолжительным воздействием высокой температуры.
4) При замораживании в морозильнике вода превращается в лёд и обмен веществ бактерий и грибов останавливается.
5) При охлаждении в холодильнике обмен веществ бактерий и грибов замедляется.
6) При засаливании (соленые огурцы) и засахаривании (варенье) в растворе создается высокое осмотическое давление, вода выходит из бактерий и грибов в раствор и их обмен веществ замедляется.
7) При высушивании обмен веществ бактерий и грибов замедляется из-за недостатка воды.
8) При обработке пищи консервантами (веществами, ядовитыми для бактерий и грибов), обмен веществ бактерий и грибов замедляется из-за воздействия консерванта.
15. Какие бактерии человек использует для получения пищевых продуктов?
1) Молочнокислые – для получения кисломолочных продуктов.
2) Уксуснокислые – для получения уксуса.
16. Чем бактерии отличаются от одноклеточных водорослей? Назовите не менее четырех отличий.
1) У бактерий нет оформленного ядра, а у водоросли есть.
2) Клеточная стенка бактерии состоит из муреина, а у водорослей она из целлюлозы.
3) У бактерий одна хромосома кольцевидной формы, а у водоросли несколько хромосом линейной формы.
4) У бактерий нет органоидов (митохондрий, пластид, аппарата Гольджи, ЭПС, лизосом и т.п.).
17. Лекарственный препарат нарушает целостность муреиновой клеточной стенки, таким образом разрушая клетки бактерий. Можно ли с помощью данного препарата вылечить грипп или амёбную дизентерию? Ответ поясните.
1) грипп вызывается вирусом, а дизентерия – амебами (одноклеточными животными, простейшими)
2) на них данный препарат (антибиотик) не подействует, поскольку они не имеют клеточной стенки из муреина
18. Клетка организма какого царства изображена на рисунке? Обоснуйте свой ответ. Какая структура обозначена на рисунке вопросительным знаком? Какую функцию она выполняет?
1) на рисунке изображена клетка бактерий, потому что она не содержит ядра (ДНК лежит в цитоплазме) и мембранных органоидов;
2) вопросительным знаком обозначена плазмида (дополнительная кольцевая ДНК);
3) плазмида (дополнительная кольцевая ДНК) несет дополнительные гены, повышающие приспособленность клетки к различным условиям
Развитие людей до момента рождения имеет ряд особенностей, и исходя из этого его принято разделять на два больших этапа – развитие эмбриона и развитие … плода. Эти два этапа имеют свои особенности. Заполните сравнительную таблицу относительно указанных критериев.
СРОЧНО. ПОМОГИТЕ. ДАЮ 10 БАЛОВ(ИЗВИНИТЕ БОЛЬШЕ НЕТ) У МЕНЯ ОСТАЛОСЬ ДО АТТЕСТАЦИИ ОСТАЛОСЬ МАЛО ВРЕМЕНИ ПОМОГИТЕ. Установите соответствие между … особенностями внешнего строения и отрядами насекомых животногоОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ОТРЯД ЖИВОТНОГОА) лижущий или колющий ротовой аппарат---- 1) ПрямокрылыеБ) вторая пара крыльев преобразована в орган равновесия---- 2) ПерепончатокрылыеВ) общественные насекомые---- 3) ДвукрылыеГ) грызуще-лижущий ротовой аппарат---- Д) развитие с неполным превращением---- Установите соответствие между животным и органом, с помощью которого оно дышитЖИВОТНОЕ ОРГАНЫ ДЫХАНИЯА) скат---- Б) лосось---- 1) жабры В ) жерлянка---- 2) легкиеГ) ящерица----Д) морская змея----Установите соответствие между особенностями внешнего строения и видом паразитических червейОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВИД ЖИВОТНОГОА) тело состоит из головки, шейки и члеников---- 1) Бычий цепеньБ) размеры тела до 20 см---- 2) Человеческая аскаридаВ) питательные вещества всасываются поверхностью тела---- Г) пища попадает в пищеварительную систему через рот----Д) раздельнополые животные----Е) гермафродиты----Установите соответствие между моллюском и средой его обитанияМОЛЛЮСК СРЕДА ОБИТАНИЯА) обыкновенная беззубка---- 1) воднаяБ) осьминог---- 2) наземно-воздушнаяВ) голый слизень----Г) большой прудовик---- Д) виноградная улитка----Е) задняя часть пищевода образует зоб----Д) кровеносная система замкнутого типа----Е) мидияУстановите соответствие между особенностями строения животных и группами, к которым их относят в зависимости от вида потребляемой пищи.ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ГРУППЫ ЖИВОТНЫХА) кишечник во много раз длиннее тела---- 1) растительноядныеБ) однокамерный железистый желудок---- 2) хищникиВ) слепая кишка короткая или редуцирована----Г) желудок имеет несколько отделов----Д) хорошо развиты клыки---- Е) клыки отсутствуют---- Установите соответствие между особенностями внешнего и внутреннего строения и хордовым животнымОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВИД ЖИВОТНОГОА) вдоль спинной стороны тела у взрослого животного тянется хорда---- 1) рыбы Б) в состав скелета входит позвоночник---- 2) ланцетникВ) в полости тела лежат почки---- Г) органы выделения – извитые трубочки----Д) плавательн6ый пузырь наполнен смесью газов----Е) передняя часть нервной трубки видоизменена в головной мозг----Установите соответствие между особенностями внешнего строения и классом хордовых животныхОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ КЛАСС ЖИВОТНОГОА) кожа голая слизистая---- 1) ЗемноводныеБ) кожа сухая, покрытая чешуйками---- 2) ПресмыкающиесяВ) для дыхания служат легкие и кожа----Г) голова соединяется с туловищем при помощи шеи----Д) имеется третье веко – полупрозрачная мигательная перепонка---- Установите соответствие между особенностями внешнего строения и видом животногоОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВИД ЖИВОТНОГОА) костный скелет---- 1) Белая акулаБ) плавательный пузырь является выростом кишечника---- 2) Речной окуньВ) жаберные крышки отсутствуют----Г) характерно яйцеживорождение----Д) хрящевой скелет---- Установите соответствие между особенностями внешнего и внутреннего строения и хордовым животнымОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВИД ЖИВОТНОГОА) передняя часть нервной трубки видоизменена в головной мозг---- Б) в состав скелета входит позвоночник---- 1) ланцетникВ) в полости тела лежат почки---- 2) рыбы Г) органы выделения – извитые трубочки----Д) плавательн6ый пузырь наполнен смесью газов----Е) вдоль спинной стороны тела у взрослого животного тянется хорда---- Установите соответствие между особенностями внешнего строения и видом паразитических червейОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВИД ЖИВОТНОГОА) гермафродиты---- 1) Бычий цепеньБ) пища попадает в пищеварительную систему через рот---- 2) Человеческая аскаридаВ) питательные вещества всасываются поверхностью тела---- Г) размеры тела до 20 см---- Д) раздельнополые животные----Е) тело состоит из головки, шейки и члеников---- Выберите три правильных ответаДля пресмыкающихся животных характерно:1) Наружный скелет2) Цевка3) Кожа сухая с роговыми чешуйками4) Трехкамерное сердце5) Сохраняется хорда у взрослого животного 6) Парные легкие, имеющие ячеистое строениевыберите три правильных ответа. Особенности, характерные для рыб:1) кожа голая со слизистыми железами2) внутренний скелет3) отделы тела – голова, туловище, хвост4) двухкамерное сердце 5) зеленые железы6) два круга кровообращенияОсобенности, характерные для земноводных:1) кожа голая со слизистыми железами2) трехкамерное сердце3) наружный скелет4) кожа сухая с роговыми чешуйками5) живорождении е6) оплодотворение наружное
1-тапсырма. Түсініктерге анықтама бер Азықтық тізбек - . Продуценттер Консументтер – Редуценттер - .. - .
. В первом браке возможно рождение сына-гемофилика с ихтинозом (xAhY),потому что в генотипе ребёнка содержится X-хромосома, полученная в результа … те кроссинговера, с двумя рецессивноми аллелями, и отцовская Y-хромосома, не содержащая аллелей этих двух генов.
Міграція - це * 1 Розділення популяцій одного виду 2 Переміщення особин на нові території 3 Виживання більш пристосованиї організмів
Сокращение мышцы, возникающее при раздражении серией сверхпороговых импульсов, в которых интервал между импульсами больше, чем длительность одиночного … сокращения, называется:1) гладкий тетанус2) зубчатый тетанус3) одиночное сокращение4) оптимальный тетанус5) пессимальный тетанус
1)Как называется явление возникающее при раздражении сверх пороговых импульсов, в которых интервал между импульсами больше чем длительность одиночного … сокращения?
Сокращение мышцы, при котором оба ее конца неподвижно закреплены, называется: 1) изотоническим 2) ауксотоническим3) пессимальным4) изометрическим5) оп … тимальным
1) Вирусы – это паразиты, они могут жить и размножаться только в живых клетках.
2) Вирусы – это неклеточная форма жизни. Вирусные частицы (вирионы) – это не клетки: они на порядок меньше клеток и гораздо проще по строению.
3) Вирусы содержат либо ДНК, либо РНК, но не обе молекулы одновременно.
2. Как размножаются вирусы?
1) Для размножения вирусам необходима живая клетка.
2) Проникнув в клетку, вирус предоставляет ей свою нуклеиновую кислоту (наследственную информацию).
3) Клетка сама синтезирует вирусные белки и размножает вирусные нуклеиновые кислоты.
4) Происходит самосборка вирусных частиц и их выход из клетки.
3. На основании чего вирусы относят к живым организмам?
Вирусы представляют собой простейшую форму жизни на Земле и занимают пограничное положение между неживой и живой материей. Так как вирусы обладают наследственностью и изменчивостью, а также способностью к размножению, их можно отнести к живым организмам. Кроме того, в состав вируса входят нуклеиновые кислоты и белки, свойственные именно живым организмам.
4. Какова роль вирусов в природе?
А) Вызывают инфекционные заболевания (грипп, герпес, СПИД и т.д.).
Б) Некоторые вирусы могут встраивать свою ДНК в хромосомы клетки-хозяина, вызывая мутации.
В) Вирусы могут переносить ДНК между разными видами.
5. Объясните, почему вирусы неспособны к собственному обмену веществ и размножаются только внутри клетки.
1) у вирусов отсутствуют необходимые ферменты и органоиды (рибосомы), обеспечивающие обмен веществ (синтез собственных белков);
2) отсутствие собственных ферментов делает невозможным процесс репликации, что не позволяет вирусам размножаться вне клетки
2 - Вирусы относят к империи вирусов (к группе неклеточных организмов).
3 - Вирусные частицы могут содержать ДНК или РНК, вирусные частицы не имеют целлюлозной оболочки.
4 - Вирусы обладают наследственностью и обменом веществ только внутри живой клетки. Вирусы не обладают раздражимостью.
7. Назовите объект, изображенный на рисунке. Укажите названия и функции структур, изображенных на рисунке цифрами 1, 2, 3.
1) Изображен бактериофаг (вирус) - неклеточная форма жизни.
2) 1 – головка, покрытая капсидом (белковой капсулой), внутри находится нуклеиновая кислота.
3) 2 – белковый чехол хвоста, через него нуклеиновая кислота впрыскивается в бактерию
4) 3 – хвостовые нити (фибриллы), они удерживают бактериофаг на бактерии
8. Что изображено на картинке? По каким признакам вы можете проклассифицировать данный объект? Как его применяют в медицине?
1) Бактериофаг (вирус бактерий).
2) Не имеет клеточного строения. Состоит только из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки (капсида). Может содержать ДНК или РНК, но не может содержать их обеих.
3) Бактериофаги можно использовать для лечения бактериальных заболеваний.
9. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их. (1) Вирусы - внутриклеточные паразиты. (2) Генетический аппарат всех вирусов представлен молекулой ДНК. (3) Они синтезируют свои нуклеиновые кислоты и белки из соответствующих мономеров клетки хозяина. (4) Вирусы относят к прокариотам. (5) Оболочка вируса образована комплексом полисахаридов. (6) Вирусы - возбудители многих опасных заболеваний: бешенства, гепатита и др. (7) Вирусы паразитируют в клетках растений, животных, человека. (8) Особая группа вирусов - бактериофаги - поражает клетки бактерий.
2 - генетический аппарат вируса может быть представлен молекулами РНК или ДНК;
4 - вирусы - это неклеточная форма жизни;
5 - оболочка вируса образована белками (иногда липидами и белками)
Вирусы открыты Д.И.Ивановским (1892 г., вирус табачной мозаики).
Вирусы – это внутриклеточные паразиты, они могут жить и размножаться только в живых клетках. Вирусы паразитируют на клетках организмов всех царств живой природы. Вирусы бактерий называются бактериофаги.
Если вирусы выделить в чистом виде, то они существуют в форме кристаллов (у них нет собственного обмена веществ, размножения и других свойств живого). Из-за этого многие ученые считают вирусы промежуточной стадией между живыми и неживыми объектами.
Вирусы – это неклеточная форма жизни. Вирусные частицы (вирионы) – это не клетки:
- вирусы гораздо меньше клеток;
- вирусы гораздо проще клеток по строению – состоят только из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, состоящей из множества одинаковых молекул белка.
- вирусы содержат либо ДНК, либо РНК.
Синтез компонентов вируса:
- В нуклеиновой кислоте вируса содержится информация о вирусных белках. Клетка делает эти белки сама, на своих рибосомах.
- Нуклеиновую кислоту вируса клетка размножает сама, с помощью своих ферментов.
- Затем происходит самосборка вирусных частиц.
Значение вирусов:
- вызывают инфекционные заболевания (грипп, герпес, СПИД и т.д.)
- некоторые вирусы могут встраивать свою ДНК в хромосомы клетки-хозяина, вызывая мутации.
Синдром приобретенного иммунного дефицита вызывается вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). ВИЧ паразитирует на белых клетках крови (лейкоцитах лимфоцитах), это приводит к разрушению иммунной системы.
Вирус СПИДа очень нестоек, на воздухе легко разрушается. Заразиться им можно только при половых контактах без презерватива и при переливании зараженной крови.
Ещё можно почитать
Задания части1
Выберите один, наиболее правильный вариант. Доклеточные формы жизни изучает наука
1) вирусология
2) микология
3) бактериология
4) гистология
Выберите один, наиболее правильный вариант. Клетки каких организмов поражаются бактериофагом?
1) лишайников
2) грибов
3) прокариот
4) простейших
Выберите один, наиболее правильный вариант. Вирус иммунодефицита поражает в первую очередь
1) эритроциты
2) тромбоциты
3) фагоциты
4) лимфоциты
Выберите один, наиболее правильный вариант. В какой среде вирус СПИДа, как правило, погибает
1) в лимфе
2) в грудном молоке
3) в слюне
4) на воздухе
Выберите один, наиболее правильный вариант. Вирусы обладают такими признаками живого, как
1) питание
2) рост
3) обмен веществ
4) наследственность
ВИРУСЫ
Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Вирусы:
1) не обладают собственным обменом веществ
2) являются внутриклеточными паразитами
3) способны размножаться только внутри животных клеток
4) не содержат нуклеиновых кислот
5) могут быть уничтожены применением антибиотиков
6) не способны к самостоятельному синтезу белка
ВИРУС РИС
1. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие признаки характерны для указанного природного объекта?
1) характерен хемотрофный тип питания
2) образован нуклеиновой кислотой и белками
3) ведет паразитический образ жизни
4) образует споры при неблагоприятных условиях среды
5) отсутствует собственный обмен веществ
6) образует симбиоз с бактериальной клеткой
2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие признаки характерны для биологического объекта, изображённого на рисунке?
1) генетический материал представлен молекулами РНК
2) клеточная стенка из муреина
3) наличие мелких рибосом
4) наличие клеточного центра
5) является возбудителем СПИДа
6) имеет наружную белково-липидную мембрану
ВИРУС - БАКТЕРИЯ
1. Установите соответствие между особенностями организмов и представителями: 1) Вирус иммунодефицита, 2) Кишечная палочка. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) Нет клеточной стенки
Б) Наследственный материал заключён в кольцевой ДНК
В) Наследственный материал заключён в РНК
Г) Может иметь жгутик
Д) Внутриклеточный паразит
Е) Симбионт человека
2. Установите соответствие между признаками биологического объекта и объектом, к которому относится данный признак: 1) бактериофаг, 2) кишечная палочка. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) состоит из нуклеиновой кислоты и капсида
Б) клеточная стенка из муреина
В) вне организма находится в виде кристаллов
Г) может находиться в симбиозе с человеком
Д) имеет рибосомы
Е) имеет хвостовой канал
3. Установите соответствие между признаком организма и группой, для которой он характерен: 1) прокариоты, 2) вирусы.
А) клеточное строение тела
Б) наличие собственного обмена веществ
В) встраивание собственной ДНК в ДНК клетки хозяина
Г) состоит из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки
Д) размножение делением надвое
Е) способность к обратной транскрипции
4. Установите соответствие между характеристиками и природными объектами: 1) вирусы, 2) бактерии. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) только паразитический образ жизни
Б) способность к синтезу белковых молекул
В) образование спор для перенесения неблагоприятных условий среды
Г) отсутствие собственного обмена веществ
Д) наличие клеточной стенки
Е) деление клетки надвое
ВИРУС-БАКТЕРИЯ РИС.
1. Установите соответствие между функциями и организмами, для которых они характерны. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) имеет оболочку из муреина
Б) является облигатным клеточным паразитом
В) способен к спорообразованию
Г) размножается бинарным делением
Д) состоит из ДНК или РНК и капсида
Е) способен кристаллизоваться
2. Установите соответствие между характеристиками и формами жизни, изображенными на рисунке. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) при неблагоприятном воздействии образует споры
Б) является облигатным внутриклеточным паразитом
В) имеет нуклеоид
Г) цитоплазматическая мембрана образует мезосомы
Д) генетический аппарат представлен молекулами ДНК или РНК
Е) имеет белково-липидную мембрану и капсид
3. Установите соответствие между характеристиками и формами жизни, представленными на рисунках. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) не имеет собственного метаболизма
Б) поддерживает собственный гомеостаз
В) может быть автотрофной и гетеротрофной
Г) содержит ДНК или РНК в качестве носителя наследственной информации
Д) размножается только внутри клеток хозяина
Е) может самостоятельно передвигаться
4. Установите соответствие между характеристиками и формами жизни, представленными на рисунках 1 и 2. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) представляет собой неклеточную форму жизни
Б) имеет нуклеоид и рибосомы
В) размножается только в живых клетках
Г) размножается делением
Д) не имеет собственного обмена веществ
Е) неблагоприятные условия переживает в состоянии споры
5. Установите соответствие между характеристиками и формами жизни, представленными на рисунках. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) нахождение нуклеиновой кислоты внутри белкового капсида
Б) размножение в клетках бактерий
В) может быть автотрофом или гетеротрофом
Г) не имеет рибосом
Д) размножается делением надвое
Е) не имеет собственного обмена веществ
Установите соответствие между признаками и организмами, обозначенными на рисунке цифрами 1-3. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) содержит линейные хромосомы
Б) имеет белковый капсид
В) клеточная стенка из муреина
Г) содержит хроматофор
Д) способен к обратной транскрипции
Е) мелкие рибосомы 70S типа
ВИРУС В ОТЛ. ОТ БАКТЕРИЙ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Вирусы, в отличие от бактерий
1) имеют неоформленное ядро
2) размножаются только в других клетках
3) не имеют мембранных органоидов
4) осуществляют хемосинтез
5) способны кристаллизоваться
6) образованы белковой оболочкой и нуклеиновой кислотой
СОБИРАЕМ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Вирусы, в отличие от бактерий
1) имеют неоформленное ядро
2) образованы белковой оболочкой и нуклеиновой кислотой
3) относятся к свободноживущим формам
4) размножаются только в других клетках
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
1. Установите правильную последовательность стадий размножения ДНК-содержащих вирусов. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) выход вируса в окружающую среду
2) синтез белка вируса в клетке
3) внедрение ДНК в клетку
4) синтез ДНК вируса в клетке
5) прикрепление вируса к клетке
2. Установите последовательность этапов жизненного цикла бактериофага. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) биосинтез ДНК и белков бактериофага бактериальной клеткой
2) разрыв оболочки бактерии, выход бактериофагов и заражение новых бактериальных клеток
3) проникновение ДНК бактериофага в клетку и встраивание его в кольцевую ДНК бактерии
4) прикрепление бактериофага к оболочке бактериальной клетки
5) сборка новых бактериофагов
3. Установите последовательность этапов проникновения и паразитирования в клетке вирусных частиц. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.
1) прикрепление вируса своими отростками к оболочке клетки
2) проникновение ДНК вируса в клетку
3) растворение оболочки клетки в месте прикрепления вируса
4) синтез вирусной ДНК и белков
5) выход вирусных частиц из клетки-хозяина
6) формирование новых вирионов
4. Установите последовательность процессов, происходящих при заражении человека вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) высвобождение РНК из капсида
2) трансляция вирусных белков
3) проникновение вируса в лейкоциты
4) встраивание ДНК в хромосому лейкоцита
5) обратная транскрипция
5. Установите последовательность этапов развития РНК-содержащего вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) с момента его проникновения в лимфоцит. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) синтез вирусной ДНК на РНК вируса (обратная транскрипция)
2) проникновение вирусной РНК в цитоплазму лимфоцита
3) синтез иРНК и вирусных белков в лимфоците
4) самосборка вирусных частиц
5) встраивание вирусной ДНК в хромосому лимфоцита
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Обмен веществ как свойство живого характерен для
1) вирусов растений
2) простейших
3) почвенных бактерий
4) вирусов животных
5) бактериофагов
БОЛЕЗНИ
1. Установите соответствие между инфекционным заболеванием и его возбудителем: 1) бактерии, 2) вирусы, 3) простейшие. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) лямблиоз
Б) куриная холера
В) мозаичная болезнь табака
Г) коровья оспа
Д) малярия
Е) туберкулез
2. Установите соответствие между заболеванием и его возбудителем: 1) грибы, 2) гельминты, 3) вирусы. Запишите цифры 1-3 в правильном порядке.
А) аскаридоз
Б) головня злаков
В) мучнистая роса
Г) ветряная оспа
Д) грипп
Какие из перечисленных симптомов характерны для гриппа? Выберите три верных признака из шести и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) высокая температура
2) воспалённые глаза
3) головная боль
4) выпадение волос
5) повышенный аппетит
6) слабость
Обзор
Джамбо-фаги вызывают образование внутри бактериальной клетки структуры из специального вирусного белка, похожей на клеточное ядро. Внутри такого псевдоядра находится вирусная ДНК, которую белковая оболочка надежно оберегает от защитных систем CRISPR/Cas и эндонуклеаз рестрикции.
Автор
Редактор
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.
Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.
Загадочные джамбо-фаги
По состоянию на 2020 год в базе GenBank хранятся геномы более чем 150 джамбо-фагов. Большая часть из них относится к семейству Myoviridae и имеет длинные белковые хвосты, способные к сокращениям, а остальные принадлежат к семейству Siphoviridae, и хвосты у них не сокращаются. Стоит отметить, что джамбо-фаги довольно широко распространены в природе, однако долгое время они ускользали от внимания вирусологов из-за слишком большого размера вирусных частиц, который не позволял изолировать их с помощью стандартных протоколов для работы с бактериофагами [1].
В геномах джамбо-фагов наряду с генами, кодирующими структурные белки капсида и белки, необходимые для репликации генома, содержится множество генов, гомологи которых в других организмах на данный момент не известны. Например, в геноме фага φKZ, поражающего синегнойную палочку Pseudomonas aeruginosa, из более чем 300 идентифицированных генов лишь для 35 удалось найти родственников в геномах других организмов. Кроме того, даже у джамбо-фагов, поражающих одну и ту же бактерию, зачастую сходство по последовательностям минимально [1].
В больших, по меркам вирусов прокариот, геномах джамбо-фагов закодирован впечатляющий арсенал белков и РНК, необходимых для репликации, транскрипции и трансляции, что делает их в значительной мере независимыми от клеточных белков. Например, джамбо-фаг XacN1, инфицирующий бактерию Xanthomonas citri, кодирует 56 собственных тРНК, соответствующих всем 20 аминокислотам — абсолютный рекорд по количеству тРНК среди вирусов! Поскольку потребности джамбо-фагов в клеточных белках минимальны, спектр бактерий, заражаемых джамбо-фагами, весьма широк по сравнению с фагами, имеющими геномы меньшего размера [1].
Бактериофаги, у которых есть цитоскелет
Удивительно, но в геномах джамбо-фагов закодированы собственные цитоскелетные белки! Цитоскелет, состоящий из микротрубочек, актиновых и промежуточных филаментов, долгое время считался уникальной чертой эукариот, пока в 1991 году у кишечной палочки не описали гомолог тубулина (основного компонента микротрубочек), известный как FtsZ. Как и тубулин у эукариот, бактериальный тубулин участвует в процессе деления клетки. В 2012 году гомологи тубулина нашли у фага C-st, поражающего бактерию Clostridium botulinum (по размеру генома, однако, этот фаг до джамбо-фагов не дотягивает: длина его генома составляет около 186 т.п.о.). Чуть позже другой гомолог тубулина, получивший название PhuZ, был описан у упомянутого ранее джамбо-фага 201φ2-1, который инфицирует бактерию Pseudomonas chlororaphis. Белок PhuZ оказался весьма консервативным среди джамбо-фагов [2]. Но зачем бактериофагам так нужен белок цитоскелета, если у них и собственных клеток нет? Ответ оказался весьма неожиданным.
Исследования структуры PhuZ показали, что этот белок формирует трехцепочечные правозакрученные филаменты весьма сложного строения (рис. 1).
Рисунок 1. Белок PhuZ джамбо-фага 201φ2-1 в мономерной форме (а) и в виде филамента (б). Каждый филамент состоит из трех цепей (протофиламентов), окрашенных разными цветами.
При полимеризации PhuZ, как и в случае эукариотического тубулина, важную роль играет ГТФ: мономеры присоединяются к растущему филаменту в комплексе с ГТФ, после чего ГТФ гидролизуется до ГДФ. Наблюдение за поведением PhuZ, сшитого с зеленым флуоресцентным белком (GFP), в клетках бактерии Pseudomonas chlororaphis, инфицированных фагом 201φ2-1, показало, что для филаментов PhuZ характерны многие свойства, присущие эукариотическим микротрубочкам. Подобно микротрубочкам и некоторым бактериальным белкам цитоскелета, филаменты PhuZ полярны: растущие концы (плюс-концы), к которым присоединяются новые мономеры, обращены к центру клетки, в то время как не меняющиеся минус-концы закреплены у полюсов клеток. Кроме того, филаменты PhuZ стали первыми известными прокариотическими элементами цитоскелета, для которых характерна присущая микротрубочкам динамическая нестабильность: филаменты быстро переключаются с полимеризации на деполимеризацию, и наоборот. Ученые предполагают, что, как и в случае с микротрубочками, динамическую нестабильность филаментов PhuZ обеспечивает гидролиз ГТФ, который происходит при присоединении очередного мономера. Кроме того, как и у микротрубочек, на концах длинных филаментов PhuZ находятся ГТФ-кэпы, стабилизирующие филаменты и способствующие их росту [1].
Коробочка с сюрпризом: где джамбо-фаги хранят свою ДНК
И все же, зачем бактериофагам мог понадобиться свой собственный аналог тубулина? Ответить на этот вопрос помогла покадровая съемка бактериальных клеток Pseudomonas chlororaphis, чья плазмида кодирует флуоресцентно-меченный PhuZ, до и после инфицирования джамбо-фагом 201φ2-1 [3]. До момента заражения в цитоплазме клеток обнаруживались филаменты PhuZ, которые, хотя и демонстрировали динамическую нестабильность, были разбросаны по клетке случайным образом. После инфицирования фагом картина изменилась кардинальным образом: ранее неупорядоченные филаменты собрались в двухполюсную структуру, похожую на веретено деления, где минус-концы филаментов были заякорены у полюсов клетки, а растущие обращены в ее центр. В то же время окрашивание вирусной ДНК помогло показать, что после впрыскивания фагом своего генома в клетку у одного из ее полюсов, флуоресцентный сигнал от этой ДНК постепенно усиливался, видимо, из-за ее репликации. Параллельно с репликацией вирусная ДНК перемещалась в центр клетки за счет веретена из PhuZ, где в конце концов оформилась в большую структуру, первоначально названную инфекционным нуклеоидом, а сейчас более известную как фаговое ядро. При этом бактериальная ДНК оказывалась оттесненной фаговым ядром на периферию клетки, где постепенно разрушалась. Именно веретено из филаментов PhuZ сначала перемещает вирусную ДНК в центр клетки, а затем стабилизирует ее центральное положение до самого конца — до момента лизиса клетки. Эксперименты с мутантным PhuZ, лишенным способности к гидролизу ГТФ, показали, что в отсутствие веретена вирусная ДНК не достигает центра клетки, из-за чего эффективность производства новых вирусных частиц сокращается почти вдвое [1].
Рисунок 2. Локализация белка gp105 джамбо-фага 201φ2-1 в клетках бактерии Pseudomonas chlororaphis до инфицирования фагом (сверху) и после (снизу). gp105 сшит с GFP (зеленый цвет) и синтезируется с плазмидного вектора. ДНК окрашена синим, клеточная мембрана — красным. В присутствии вирусной ДНК gp105 образует вокруг нее сферическую оболочку. Вирусное псевдоядро локализовано строго в центре бактериальной клетки за счет биполярного веретена из белка PhuZ.
Однако в отличие от ядерной оболочки, которая представляет собой двуслойную мембрану, оболочка вирусного псевдоядра состоит из белка gp105 — самого обильно синтезируемого белка фага 201φ2-1. Внутри вирусного псевдоядра, помимо генетического материала фага, находятся белки, участвующие в репликации и транскрипции. Примечательно, что, когда вирусная ДНК фага достигает центра клетки, ее белковая оболочка начинает вращаться вокруг центральной оси — по-видимому, это обеспечивается за счет динамической нестабильности филаментов PhuZ, контактирующих с псевдоядром. Сменяющие друг друга рост и укорочение филаментов, взаимодействующих с белковой оболочкой, и заставляют псевдоядро вращаться (рис. 3) [1].
Рисунок 3. При инфицировании клетки джамбо-фагом филаменты PhuZ (красный) постепенно перемещают созревающее псевдоядро (зеленый, отмечено желтой стрелкой) в центр клетки (два левых столбца). Как видно по снимкам в правом столбце, центрально локализованное псевдоядро вращается под действием филаментов PhuZ. mpi — минуты после инфицирования.
На данный момент псевдоядра описаны у трех джамбо-фагов, поражающих бактерий рода Pseudomonas — 201φ2-1, φKZ и φPA3, а также у джамбо-фага PCH45, инфицирующего бактерии рода Serratia и филогенетически далекого от джамбо-фагов, поражающих псевдомонад. У всех этих вирусов имеется белок, образующий оболочку вокруг их геномной ДНК в цитоплазме бактерии, и белок, аналогичный тубулину. По-видимому, способность к образованию фагового ядра и специального веретена, обеспечивающего его центральную локализацию, является консервативной стратегией размножения джамбо-фагов [1].
В свежем исследовании ученых с биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова показано, что фаговый генетический материал отделен от бактериального в период всего инфекционного цикла. На примере фага φKZ продемонстрировано, что после впрыскивания генетического материала в бактерию вирусная ДНК попадает в особые круглые компартменты, располагающиеся вблизи клеточной стенки бактерии. Число круглых компартментов соответствует количеству фагов, одновременно атаковавших одну и ту же клетку (рис. 4) [5].
Рисунок 4. Микрофотография клетки Pseudomonas aeruginosa, инфицированной джамбо-фагом φKZ, через 40 минут после инфицирования. Черные стрелки указывают на округлые компартменты, белая — на остатки бактериальной ДНК, голубая — на псевдоядро, красная — на собранные капсиды.
Почти одновременно с появлением круглых компартментов бактериальный нуклеоид перемещается из центра клетки к полюсу, противоположному точке впрыскивания фаговой ДНК, и так и остается на периферии клетки, при этом геномная ДНК бактерии постепенно разрушается. Точный механизм перемещения бактериальной ДНК пока детально не исследовался. Стоит отметить, что, по некоторым данным, полного разрушения бактериального генома не происходит, поскольку хозяйская ДНК покрывается специальными белками, защищающими ее от ДНКаз. Круглый компартмент же постепенно перемещается в центр клетки и, в конце концов, становится зрелым псевдоядром [5]. К заполненным капсидам в цитоплазме присоединяются хвосты, в результате чего образуются зрелые вирионы, которые выходят наружу после лизиса клетки (рис. 5).
Рисунок 5. Жизненный цикл джамбо-фага. После впрыскивания в клетку геном джамбо-фага оказывается внутри круглого компартмента, который за счет филаментов PhuZ постепенно перемещается в центр и становится псевдоядром. Центральное положение псевдоядра поддерживается филаментами PhuZ. Внутри псевдоядра происходит репликация вирусных геномов и транскрипция, причем вирусные мРНК каким-то образом выходят из ядра в цитоплазму, где бактериальные рибосомы синтезируют вирусные белки. Собранные вблизи клеточной мембраны капсиды пришвартовываются к вращающемуся ядру и наполняются генетическим материалом фага. После этого в цитоплазме к капсидам присоединяются хвосты — так формируются зрелые вирионы джамбо-фагов. Выход новых вирионов наружу происходит после лизиса клетки.
В той же работе с помощью электронной томографии было исследовано содержимое фагового псевдоядра. Оказалось, что фаговая ДНК в нем находится в виде филаментов, состоящих из одной-двух двойных спиралей ДНК. Авторам исследования также удалось рассмотреть глобулярные домены, связанные с фаговой ДНК. Возможно, эти глобулы образованы белками, аналогичными гистонам эукариот (рис. 6) [5].
Рисунок 6. Внутреннее содержимое инфицированной клетки Pseudomonas aeruginosa, визуализированное с помощью электронной томографии. P-N — сеть филаментов псевдоядра; на вставке (б) — ее 3D-реконструкция. Белая стрелка указывает на филамент из фаговой ДНК, белые треугольники — на белковые глобулы в составе филаментов псевдоядра.
Фаговое ядро как защитная стратегия
Бактерии обладают внушительным арсеналом средств защиты от бактериофагов и других мобильных генетических элементов: системы рестрикции-модификации, разнообразные системы CRISPR/Cas, система BREX и многие другие системы, список которых постоянно пополняется . Но и фаги не лыком шиты. В частности, многие из них продуцируют особые белки анти-CRISPR, подавляющие работу CRISPR/Cas на разных этапах.
Подробнее о защитных системах бактерий и способах их преодоления бактериофагами читайте в статьях [6–9].
Однако джамбо-фаги и тут не остались в стороне. В начале 2020 года две исследовательские группы почти одновременно сообщили, что джамбо-фаги устойчивы почти ко всем системам CRISPR/Cas, хотя не имеют белков анти-CRISPR. Выяснилось, что псевдоядро джамбо-фагов служит универсальным защитным механизмом против систем CRISPR/Cas, нацеленных на разрушение ДНК: его белковая оболочка просто не пропускает нуклеазы Cas внутрь! Кроме того, по крайней мере в случае фага φKZ, белковая оболочка вокруг вирусной геномной ДНК обеспечивает защиту еще и от эндонуклеаз рестрикции [10]. Казалось бы, эти фаги просто непобедимы!
Рисунок 7. Благодаря наличию псевдоядра, не подпускающего защитные бактериальные белки к фаговой ДНК, джамбо-фаги устойчивы к действию систем CRISPR/Cas и эндонуклеаз рестрикции, разрушающих ДНК. Однако рестриктазе EcoRI, сшитой с фаговым внутренним белком псевдоядра ORF152, все же удается проходить через защитную белковую оболочку. Системы CRISPR/Cas, действующие на уровне РНК, эффективно подавляют размножение джамбо-фагов: нуклеаза Cas13 разрушает вирусные мРНК, вышедшие из псевдоядра в цитоплазму, и тем самым блокирует синтез вирусных белков.
Системы CRISPR/Cas VI типа эффективны не только против фагов, инфицирующих Pseudomonas, но и против джамбо-фага, поражающего Serratia. Вероятно, наличие мощной неспецифической защиты от систем CRISPR/Cas, кроме систем VI типа, действующих на уровне РНК, является общей чертой джамбо-фагов [10], [12].
Несмотря на уже полученные интереснейшие результаты, многие аспекты биологии джамбо-фагов остаются неизвестными. Как регулируется транспорт белков в псевдоядре? Каким образом фаговые мРНК выходят из псевдоядра в цитоплазму? Все ли джамбо-фаги способны к образованию псевдоядра? На эти и многие другие вопросы ответа пока нет. Однако новые публикации, раскрывающие всё новые и новые особенности биологии джамбо-фагов, выходят все чаще, и можно не сомневаться, что в ближайшие годы мы узнаем об этих таинственных вирусах еще много неожиданного.
Читайте также: