Віруси та бактерії: чим віруси відрізняються від бактерій?

Віруси та бактерії оточують нас скрізь — у повітрі, воді, ґрунті, на різних поверхнях і навіть всередині нашого тіла. Вони настільки поширені, що від них неможливо повністю ізолюватися.

Та попри те, що ці мікроорганізми часто згадують разом, вони кардинально відрізняються один від одного: за будовою, поведінкою, способом існування та впливом на людину.

У цій статті ми розповімо вам, як відрізняти віруси та бактерії, як правильно оцінювати ризики для здоров’я й розрізняти інфекції.

Що таке віруси?

Віруси — це мікроскопічні частинки, які існують на межі між живою та неживою природою. Вони не вміють самостійно розмножуватися й не мають власного метаболізму, тому для існування потребують живу клітину — рослинну, тваринну або бактеріальну. А потрапивши всередину цієї клітини, вірус перепрограмовує її, змушуючи працювати на себе й створювати нові вірусні частинки.

Унікальність вірусів полягає в тому, що поза клітиною вони нагадують інертні структури. Але щойно знаходять «господаря» — вони активуються та запускають повний цикл інфікування.

Цікаві факти про віруси

1. Віруси є найчисельнішими біологічними структурами на планеті. Наприклад, у літрі морської води може бути кілька мільярдів вірусних частинок.

2. Деякі віруси вражають навіть бактерії — їх називають бактеріофагами.

3. Найбільші відомі віруси (мімівіруси) за розміром можуть конкурувати з найменшими бактеріями.

4. Віруси можуть зберігатися на поверхнях від кількох годин до кількох тижнів, залежно від їхнього типу та умов.

5. Частина нашого геному містить фрагменти давніх вірусів, які колись заражали клітини наших предків.

Хто відкрив віруси?

Першим, хто довів існування вірусів, був вчений Дмитро Івановський. У 1892 році він досліджував тютюнову мозаїку (хворобу рослин) і виявив, що її збудник проходить через пори фільтра, які затримують бактерії. Це означало, що існує щось ще менше й невідоме.

А згодом голландський мікробіолог Мартінус Бейєрінк підтвердив це відкриття та ввів термін «вірус», назвавши його «живою заразною рідиною». Після цього почалася нова епоха мікробіології.

З чого складаються віруси?

Попри різноманітність форм і розмірів, будова вірусу доволі проста:

1. Генетичний матеріал — ДНК або РНК. Він містить інструкції для створення нових вірусних частинок.

2. Капсид — білкова оболонка, що захищає генетичний матеріал.

3. Ліпідна оболонка (є не у всіх вірусів) — додатковий шар, утворений із мембрани клітини-господаря. Віруси з такою оболонкою більш чутливі до дезінфектантів.

4. Білкові шипи — структури на поверхні вірусу, які допомагають йому впізнавати та «чіплятися» за клітину.

Усі ці компоненти створені лише для одного завдання — знайти клітину, проникнути в неї й змусити виробляти нові копії вірусу.

Як розмножуються віруси?

Віруси не можуть розмножуватися самостійно — для цього їм потрібна жива клітина. Через це процес їхнього «розмноження» насправді є захопленням клітини та використанням її ресурсів. Загалом цикл складається з кількох етапів:

1. Прикріплення — вірус знаходить підходящу клітину та «чіпляється» до її поверхні за допомогою білкових шипів.

2. Проникнення — вірус або вводить свій генетичний матеріал усередину клітини, або потрапляє туди цілком.

3. Перепрограмування клітини — вірусний генетичний матеріал змушує клітину призупинити її нормальну роботу й перейти на виготовлення вірусних білків та копій вірусної ДНК або РНК.

4. Збирання нових вірусів — всередині клітини формуються тисячі нових вірусних частинок.

5. Вихід із клітини — віруси залишають клітину. Інколи вони руйнують її повністю (літичний цикл), а інколи виходять поступово, зберігаючи її певний час живою (лізогенний цикл).

Види вірусів

Віруси можна класифікувати за кількома критеріями.

1. За типом генетичного матеріалу:

• ДНК-віруси (герпес);

• РНК-віруси (грип, коронавірус).

2. За формою:

• сферичні,

• паличкоподібні,

• складної будови.

3. За наявністю оболонки:

• оболонкові (грип, ВІЛ),

• безоболонкові (аденовіруси, ротавіруси).

4. За тим, кого вони заражають:

• рослинні,

• тваринні,

• бактеріальні (фаги).

Що таке бактерії?

Бактерії — це одноклітинні живі організми, значно складніші за віруси. На відміну від вірусів, бактерія має повноцінну клітинну будову, самостійно росте, ділиться, отримує та витрачає енергію. Вони живуть практично всюди: під льодом, у вулканічних джерелах, у ґрунті, на людській шкірі та навіть у космосі всередині апаратів.

Бактерії можуть бути корисними (наприклад, ті, що живуть у кишківнику й допомагають травленню) або шкідливими (якщо викликають інфекційні захворювання). Та загалом більшість бактерій — нейтральні або навіть необхідні для життя на Землі.

Цікаві факти про бактерії

1. Бактерії — одні з найдавніших організмів на планеті. Їхній вік оцінюють у понад 3,5 мільярда років.

2. У тілі людини живуть трильйони бактерій. Разом вони утворюють мікробіом, без якого ми не могли б існувати.

3. Деякі бактерії здатні виживати в екстремальних умовах: при температурах понад 100°С або в умовах абсолютної кислоти.

4. Бактерії діляться кожні 20-30 хвилин, тому за кілька годин одна клітина може дати величезну колонію.

5. На відміну від вірусів, бактерії можна вбити антибіотиками.

Хто відкрив бактерії?

Бактерії вперше побачив нідерландський дослідник Антоні ван Левенгук у XVII столітті. Він створив один із перших мікроскопів, який дозволяв збільшувати зображення до небачених на той час масштабів. Розглядаючи краплину води, він побачив «маленьких тварин, що рухалися» — саме так він описав перші відомі бактерії.

Особливості будови бактерії

Будова бактерій значно складніша за вірусну, адже саме завдяки їй вони можуть самостійно жити, дихати та розмножуватися:

1. Клітинна стінка — жорсткий шар, що захищає бактерію від ушкоджень і підтримує її форму.

2. Цитоплазматична мембрана — напівпроникна оболонка, через яку клітина отримує поживні речовини та виводить продукти обміну.

3. Цитоплазма — внутрішнє середовище, де відбуваються всі хімічні реакції життя.

4. Нуклеоїд — ділянка, де зберігається генетичний матеріал (ДНК).

5. Рибосоми — «фабрики» з виробництва білків.

6. Пілі та фімбрії — ниткоподібні виступи, які допомагають бактерії прикріплюватися до поверхонь.

7. Жгутики (не у всіх) — структура для руху.

8. Капсула (не у всіх) — додатковий захисний шар, який робить бактерію стійкішою до зовнішніх впливів.

Як розмножуються бактерії?

Більшість бактерій розмножуються поділом навпіл:

1. Бактерія зростає та накопичує поживні речовини.

2. ДНК копіюється.

3. Клітина ділиться на дві ідентичні дочірні клітини.

За сприятливих умов поділ може відбуватися кожні 20-30 хвилин. Тому популяція бактерій здатна зростати вибухово.

Чим живляться бактерії?

Бактерії мають різноманітні способи живлення. Вони можуть отримувати енергію:

• із органічних речовин, розкладаючи залишки рослин і тварин;

• з неорганічних джерел (наприклад, окиснюючи аміак або сірководень);

• за допомогою світла (якщо це фотосинтезувальні бактерії);

• з продуктів, які виробляє організм, якщо вони живуть всередині людини або тварини.

Види бактерій

Бактерії можна класифікувати за різними ознаками.

1. За формою:

• коки — сферичні;

• бацили — паличкоподібні;

• спірили — спіральні;

• вібріони — зігнуті, «комоподібні».

2. За потребою в кисні:

• аеробні потребують кисень;

• анаеробні живуть без кисню;

• факультативні анаероби можуть змінювати режим залежно від умов.

3. За способом живлення:

• автотрофи самостійно виробляють органічні речовини (наприклад, фотосинтетичні бактерії);

• гетеротрофи живляться готовими органічними речовинами.

4. За роллю в житті людини:

• корисні (лакто- і біфідобактерії);

• умовно-патогенні — зазвичай нешкідливі, але можуть спричинити хворобу;

• патогенні викликають інфекції.

Які бактерії здатні до фотосинтезу?

Фотосинтезувальні бактерії називають фототрофами, і вони відіграють важливу роль у природних екосистемах.

Основні групи фотосинтезувальних бактерій:

1. Ціанобактерії — найбільш відомі «фотосинтезатори» серед бактерій. Саме вони мільярди років тому наситили атмосферу Землі киснем. Живуть у морях, озерах, ґрунті.

2. Пурпурні бактерії використовують світло, але не виробляють кисень. Можуть існувати у водоймах із низьким вмістом кисню.

3. Зелені сіркобактерії живуть у темних, глибоких водоймах, куди доходить мало світла. Використовують сірководень замість води.

4. Зелені несіркові бактерії можуть бути фотосинтетичними, але частіше поєднують фотосинтез з іншим типом живлення.

Чому бактерії утворюють спори?

Деякі бактерії (наприклад, Bacillus і Clostridium) вміють переходити у стан спори — це форма виживання, яка дозволяє пережити надзвичайно суворі умови.

Спори виникають тоді, коли:

• бракує поживних речовин;

• температура занадто висока або низька;

• є ризик висихання;

• середовище стає токсичним.

Спора — це «законсервована» клітина з дуже щільною оболонкою. У такому стані бактерія може витримувати кип’ятіння, заморожування, ультрафіолет та хімічні речовини. Коли ж умови покращуються — спора «прокидається» і повертається до активного життя. Це один із найбільш вражаючих механізмів виживання у природі.

Отже, віруси й бактерії — це дві абсолютно різні групи мікроорганізмів, які часто плутають через подібні асоціації зі словом «інфекція». Проте між ними більше відмінностей, ніж схожостей.

Якнайкраще зрозуміти на закріпити цю важливу тему вам може допомогти репетитор біології. А також індивідуальні заняття з викладачем можуть стати чудовим варіантом для ефективної підготовки до НМТ з біології.