Плохие новости в упаковке из белка

Вирусы — инфекционные агенты

Вирусы — это неклеточная форма жизни. Они являются облигатными паразитами, т. е. такими паразитами, которые могут функционировать только внутри одно- или многоклеточного организма. Первооткрыватель вирусов Д. И. Ивановский выявил два их основных свойства — они столь малы, что проходят через фильтры, задерживающие бактерии, и их невозможно, в отличие от клеток, выращивать на искусственных питательных средах. Лишь с помощью электронного микроскопа удалось увидеть эти мельчайшие из живых существ (от 20 до 3000 нм) и оценить многообразие их форм.

По остроумному определению нобелевского лауреата П. Медавара , вирусы — это плохие новости в упаковке из белка. В значительной степени это действительно так: ведь попавшие в клетку вирусные гены — “плохие новости” приводят к нарушению нормальных процессов в клетке, в ряде случаев к ее гибели, а также к заболеванию всего организма. Недаром свое название вирусы получили от латинского слова virus — яд.

Ни один из известных вирусов не способен к самостоятельному существованию. Лишь попав в клетку, генетический материал вируса воспроизводится, переключая работу клеточных биохимических конвейеров на производство вирусных белков: как ферментов, необходимых для репликации вирусного генома — всей совокупности его генов, так и белков оболочки вируса. В клетке же происходит и сборка из нуклеиновых кислот и белков многочисленных потомков одного попавшего в нее вируса.

В зависимости от длительности пребывания вируса в клетке и характера изменения ее функционирования различают три типа вирусной инфекции.

Если образующиеся вирусы одновременно покидают клетку, то она разрывается и гибнет. Вышедшие из нее вирусы поражают новые клетки. Так развивается литическая инфекция (греч. lysis — разрушение, растворение).

При вирусной инфекции другого типа, называемой персистентной (стойкой), новые вирусы покидают клетку-хозяина постепенно. Клетка продолжает жить и делиться, производя новые вирусы, хотя ее функционирование может изменяться.

Третий тип инфекции называется латентным (скрытым). Генетический материал вируса встраивается в хромосомы клетки и при ее делении воспроизводится и передается дочерним клеткам. При определенных условиях в некоторых из зараженных клеток латентный вирус активируется, размножается, и его потомки покидают клетки. Инфекция развивается по литическому или персистентному типу.

Тема : Вирусы – это плохие новости в упаковке из белка.

Цель: формирование знаний о строении вируса, о функциональных взаимоотношениях органоидов клетки и вирусов.

Задачи : активизировать знания учащихся на решение проблемы;

развивать познавательную активность учащихся, используя приемы проблемного обучения;

развивать коммуникативную компетентность учащихся.

Подготовка к осознанному восприятию нового материала. Постановка проблемной ситуации в ходе беседы.

Итак, начнем сегодняшний урок…

Все, что услышите, окажется вам впрок.

Что такое вирусы и есть ли от них вред

Сегодня на уроке найдете вы ответ.

Тема для нас не новая.

Что вы знаете о вирусах?

Почему мы чувствуем дискомфорт, когда по средствам массовой информации слышим о вирусе иммунодефицита, или о вирусе гриппа, или о птичьем гриппе?

Тема урока очень актуальна. Я приведу следующие факты (см. презентацию):

— самые распространенные вирусы среди населения земного шара это вирус гриппа, вирус ВИЧ;

— ежедневно в Свердловской области один человек умирает от СПИДа;

— в возрастной группе от 20 до 29 лет каждый десятый болен ВИЧ – инфекцией;

— за 10 лет число зараженных ВИЧ в Свердловской области возросло более чем в 200 раз;

— в настоящее время в муниципальном образовании «Невьянский район» зарегистрировано 160 ВИЧ – инфицированных: 117 – представители женского пола, 43 – мужского;

— ежегодно каждые 30 — 40 % населения Земли поражаются вирусом гриппа.

Эти факты наводят нас на мысль:

Почему при современных средствах массовой информации происходит рост вирусных заболеваний? Может наших представлений о вирусах недостаточно?

Вот на этот вопрос мы должны найти ответ с вами сегодня на уроке.

3. Актуализация знаний.

В 9 классе мы изучали строение вируса. И вновь к этой теме мы возвращаемся с вами в 10 классе. Значит знаний у нас с вами еще недостаточно.

Так какую цель мы должны поставить перед собой? Внимательно вдумайтесь в тему урока: Вирусы — это плохие новости в упаковке из белка.

Чтобы раскрыть эту тему нам надо:

вспомнить строение вирусов;

изучить механизм заражения вирусом клетки;

узнать механизмы защиты клетки от вирусов;

найти ответ на поставленный вопрос (см. презентацию).

Целеполагание для ученика.

Целеполагание для учителя.

1. Углубить знания о строении вирусов.

1. Организовать этап получения и усвоения новых знаний.

2. Изучить механизм размножения вируса в клетке.

2. Помочь учащимся осознать важность знаний о вирусах.

3. Осознать значение знаний о вирусах.

3. Активизировать знания учащихся на решение проблемы.

4. Найти ответ на поставленный вопрос.

4. Организовать повторение темы для подготовки к зачетной работе.

4 . Изучение нового материала. Усвоение новых знаний.

Давайте вспомним, какое же строение имеют вирусы (см. презентацию)?

Для этого я предлагаю вам выполнить задание №1 :

Буторова Светлана Геннадьевна, 220339461

Изучите слайды, на них представлены рисунки и схемы строения различных вирусов.

Проанализируйте строение вирусов, определите, молекулы каких веществ находятся внутри вируса, а какие снаружи.

Сравните структуру и форму вирусов растений, животных, бактерий.

Записи делайте лаконично, например: Вирус — микроскопичен.

Сделайте выводы и запишите их в тетрадь.

Проверить, что записали учащиеся (при опросе не повторяться – проверить разнообразие суждений).

Провести коррекцию знаний с использованием презентации.

Вирус — доклеточный организм.

Вирус состоит из белковой оболочки и внутри молекулы ДНК или РНК.

Белковую оболочку называют капсидом.

Вирусы имеют разную форму.

Вирусы поражают живые клетки растений, животных, бактерий.

Вирусы – паразиты клетки.

А каким выражением в теме урока я заменила слово паразиты? Дополните информацию.

А сейчас мы узнаем новое о вирусах.

Сообщение учащегося с использованием презентации по плану: история открытия вирусов; классификация вирусов.

Запишите эту информацию в тетрадь – вы можете представить ее в виде таблицы, а можете использовать свой способ систематизации этой информации.

Получив дополнительную информацию о вирусах, давайте рассмотрим вопрос о том, каким же образом вирус поражает клетку?

Это может быть вирус гриппа, поражающий клетки слизистой оболочки полости рта, либо вирус иммунодефицита — поражающий Т – лимфоциты, либо вирус табачной мозаики, поражающий клетки основной ткани листа, либо бактериофаги – так называют вирусы, поражающие бактериальную клетку и т.д.

Сообщение учащихся с использованием презентации по теме: Механизм заражения клетки вирусом.

Ваша задача: внимательно прослушать рассказ для того, чтобы выполнить задание №2.

На доске дополнительно — понятия темы : транскрипция, трансляция.

Я обращаю ваше внимание на такие понятия, как: транскрипция, трансляция. Обратите внимание в ходе рассказа на действия вируса.

Содержание сообщения учащегося:

1. Вирус прикрепляется к наружной мембране клетки хозяина.

2. Мембрана клетки — хозяина растворяется под действием ферментов вируса и внутри клетки хозяина оказывается ДНК вируса.

3 . ДНК вируса блокирует ДНК клетки хозяина. Его ДНК транспортируется в ядро клетки, где происходит его транскрипция и репликация. Синтез клеточной ДНК при этом подавляется.

4. ДНК вируса самореплицируется

5. На матрице ДНК вируса клетка начинается сбор белков вируса . Вирусные и-РНК поступают в цитоплазму, где происходит синтез вирусных белков. Эти белки транспортируются в ядро клетки, соединяются с вновь синтезированной вирусной ДНК с образованием вирусных частиц.

6. В результате самосборки образуются новые частицы вируса . По эндоплазматической сети частицы попадают в аппарат Гольджи, где происходит их окончательное созревание, а затем они выносятся на поверхность клеточных мембран.

7. Новые частицы вируса разрывают клетку — хозяина и инфицируют другие клетки. За один цикл репродукции в клетке образуется несколько десятков новых вирусных частиц. Так в организм может попасть любой вирус.

Выполните задание №2. Последовательно пронумеруйте этапы механизма проникновения вируса в клетку: 1 вариант — вируса гриппа, 2 вариант – вируса ВИЧ (см. приложение №1).

Правильный ответ: 5, 2, 4, 1, 3.

Буторова Светлана Геннадьевна, 220339461

Как видим, разные виды вирусов, но ведут они себя в клетках хозяина одинаково.

Используя в помощь схему, пересказали друг другу механизм заражения клетки.

Релаксационная пауза. (Упражнения на развитие межполушарного взаимодействия).

А сейчас наступает релаксационная пауза. Расслабьтесь, сделайте упражнения на развитие межполушарного взаимодействия, а также обратите внимание на зрительный тренажер.

И сейчас естественно возникает вопрос:

А может ли клетка защитить себя от действия вируса?

Сообщение учащегося о механизмах защиты организма от вируса:

Так как вирусы используют клеточные структуры для синтеза вирусных частиц, антибиотики неэффективны. Для лечения вирусных инфекций применяют интерферон – белок, который в норме синтезируется эукариотической клеткой в ответ на проникновение вируса. Интерферон воздействует на рибосомы клетки и блокирует синтез как клеточных, так и вирусных белков. Это приостанавливает развитие вирусной инфекции, препятствует заражению новых клеток и позволяет иммунной системе обезвредить инфекционные частицы. Интерферон особенно эффективен, если его применяют вначале заболевания.

И все — таки, почему же, вирусы гриппа, например, так беспрепятственно попадают в наш организм?

Причина в том, что выработка интерферона начинается со 2- 3 дня заболевания и становится максимальной к 6 – 8 дню болезни. Доказано, что выработка интерферона происходит быстрее при температуре тела 37,5 0С и выше, а лучше всего при температуре 38 0С. Вот почему при гриппе всегда рекомендуется сбивать только очень высокую температуру, если температура снижена, выработка интерферона прекращается, и грипп принимает затяжной характер.

5. Используя полученные на уроке знания, спрогнозируйте результаты деятельности вирусов .

Выполните задание №3 (см. презентацию). Давайте выясним возможные последствия, если…

Деятельность вирусов . Если:

1. Вирусы внедряются в наследственный материал многоклеточных организмов

Происходит изменение генетического материала клетки, она перерождается, так возникают, например, некоторые формы раковых опухолей.

2.Частота возникновения новых вирусов зависит от внешних условий – состава атмосферы, излучений, загрязненности пищи и воды

Чем условия окружающей среды загрязнены, тем больше частота возникновения новых вирусов.

3.Изменчивость вирусных нуклеиновых кислот зависит от соприкосновения с такими веществами, как пестициды, антибиотики

Нуклеиновые кислоты вирусов обладают высокой изменчивостью по отношению к постоянно применяемым пестицидам и антибиотикам, поэтому приходится создавать все новые средства защиты от вирусов.

Решение проблемы. Беседа.

Итак, владея такой обширной информацией о вирусах, зная их деятельность, можем ли мы теперь ответить на поставленный в начале урока вопрос?

Почему происходит рост вирусных заболеваний?

Сегодня на уроке вы узнали больше, о каком вирусе ? (гриппа).

Почему именно об этом вирусе?

Я считаю, что именно этот вирус намного опаснее для вас в вашем возрасте, чем вирус иммунодефицита.

Вывод запишите в тетрадь (см. презентацию).

Представлений достаточно, но:

— частота возникновения новых вирусов зависит от условий внешней среды;

— высокая изменчивость нуклеиновых кислот вируса от соприкосновения с антибиотиками, пестицидами.

Но, мы должны знать, что есть такие способы защиты, как (см. презентацию ):

Буторова Светлана Геннадьевна, 220339461

— знать условия выработки интерферона,

— правильное поведение во время эпидемии гриппа,

— знать средства личной гигиены

6. Мы подошли к следующему этапу урока – проверке знаний .

Предлагаю выполнить задание №4. Итоговый поурочный тест (см. презентацию).

Отметьте утверждения, которые на ваш взгляд, являются правильными:

Вирусы представляют собой наследственный материал в защитной белковой оболочке.

Самые крупные вирусы можно увидеть в хороший световой микроскоп.

Вирусы – это паразиты клеток.

Наследственный материал вирусов представлен ДНК.

Заражая клетку, вирусы всегда ее убивают.

Вирусы были открыты в 19 веке.

Роль вирусов в жизни живых организмов всегда отрицательна.

Интерферон – белок, который синтезируется эукариотической клеткой в ответ на проникновение вируса.

Интерферон воздействует на рибосомы клетки и блокирует синтез как клеточных, так и вирусных белков.

Вирус представляет собой мельчайшую на Земле живую систему бимолекулярного уровня.

Ключ правильных ответов (см. презентацию). Оцените работу друг у друга, обменявшись работами.

Количество правильных ответов

Подготовьтесь более тщательно и выполните еще один вариант диагностической работы

Подведение итогов теста. Коррекция знаний. Все задания сложите в тетрадь, тетради сдайте.

Оценка устных ответов учащихся , заполнение таблиц №1, учащимися.

7. Домашнее задание. Тема следующего урока: Применение знаний о клетке. Творческим группам, посетившим лаборатории г. Невьянска, для работы в которых нужны знания лаборантам о клетке, подготовить отчеты.

8. Рефлексивный тест с использованием презентации.

Итак, закончим мы урок …

Все, что услышали, пойдет вам впрок.

Что такое вирусы, и есть ли от них вред,

Сегодня на уроке вы нашли ответ.

Таблица №1.Оценка работы учащегося группой, делавшего сообщение.

Таблица №2.Оценочная деятельность группы № при изучении темы: «Учение о клетке».

«Вирусы (от латинского — virus, то есть «яд») — внутриклеточные паразиты — размножаются только в живых клетках, используя их ферменты для синтеза зрелых вирусных частиц — вирионов.

У разных вирусов вирионы сильно различаются по форме и размерам (20-400 нанометров).

Любой, даже самый мелкий вирус имеет характерную форму, структуру и размер. (Размеры вирусов сейчас принято указывать в нанометрах (1 нанометр в миллион раз меньше миллиметра). Очень многие вирусы, выделенные из животных, бактерий и растений, имеют сферическую форму. Встречаются очень мелкие вирусы с диаметром сферы 20-30 нанометров, как, на­пример, вирус полиомиелита или вирус огуреч­ной мозаики. А вот сферические частицы виру­сов герпеса примерно в десять раз крупней. Сферические вирусы гриппа очень пластичны и могут изменять свою форму вплоть до нитевидной.

Сферическая вирусная частица ни в коей мере не похожа на биллиардный шар. Ее по­верхность всегда рельефная, потому что со­держит выступы различной формы и разме­ров. Выступы могут выглядеть как едва заметные бугорки или выдаваться очень сильно. Кроме того, если приглядеться, поверхность многих вирусных частиц на самом деле не сферическая, а многогранная. В мире вирусов самый распространенный многогран­ник — это икосаэдр, то есть геометрическое тело с 20 гранями, являющимися равносто­ронними треугольниками. Он имеет 12 вер­шин, где сходятся углы пяти треугольников, и 30 ребер, где смыкаются стороны двух со­седних треугольников.

Частицы очень многих вирусов растений и некоторых бактериофагов выглядят как тонкие нити различной длины, характерной для вида вируса. Скажем, нитевидные вирусы X («икс») картофеля имеют длину 500 наноме­тров и толщину 12 нанометров, а нити вируса желтухи свеклы втрое длинней. Длина ните­видных частиц вируса — возбудителя геморра­гической лихорадки Эбола достигает 14000 на­нометров, а диаметр их поперечного сечения составляет 80 нанометров. Обычно эта нить — или скорее уж канат — бывает свернута кольцами. Поверхность нитей тоже никогда не бывает со­вершенно гладкой; напротив, часто хорошо заметна ее поперечная исчерченность.

Некоторые вирусы растений похожи на жест­кую палочку. Самой знаменитой палочкой яв­ляется, конечно, вирус табачной мозаики. Длина.его частицы составляет 300, а толщина 18 нанометров. Собственно, это не палочка, а толстостенный цилиндр, потому что в центре вирусной частицы, вдоль ее длинной оси, про­ходит узкий сквозной канал.

Частицы вируса мозаики люцерны имеют, как говорят, бацилловидную форму, то есть выглядят как короткие круглые палочки с за­кругленными краями. А вот вирус бешенства или вирус морщинистости земляники по фор­ме похожи на пистолетную пулю. Вирус нату­ральной оспы напоминает кирпич со сглажен­ными краями.

Мозговое вещество, изъеденное прионом болезни Крейтцфельдта — Якоба. Пустые участки располагаются на месте бывших нервных клеток

Вироиды в клубне картофеля под электронным микроскопом

Бактериоф аги (греч. bacterion — палочка и phagos — пожиратель; буквально — пожиратели бактерий) — вирусы, вызывающие разрушение бактерий.

Вироиды — микроорганизмы, так же, как и вирусы, не имеющие клеточного строения и не способные к самовоспроизведению вне клеток организма-хозяина. От вирусов вироиды отличаются отсутствием белковой оболочки — капсида. Вироиды являются патогенами растений.

Прионы (англ. proteinaceous infectious particles — белковые заразные частицы) — более мелкие, чем вирусы, частицы, не содержащие нуклеиновых кислот. Прионы состоят из молекул аномального белка, в нормальном состоянии обычно находящегося на поверхности нервных клеток. Ошибки синтезе этого белка приводят к появлению таких аномальных инфекционных молекул белка.

Основные признаки вирусов:

1. не имеют клеточного строения,
2. не обнаруживают никаких признаков жизни и не способны размножаться вне клеток организма хозяина,
3. содержится только один тип нуклеиновых кислот — либо РНК, либо ДНК (в отличие от клеточных организмов, содержащих и ДНК, и РНК одновременно),
4. обмен веществ у вирусов отсутствует; они используют энергию обмена веществ в клетке хозяина.

Строение вируса.

Сердцевина / генетический материал (ДНК или РНК).

Генетический аппарат вируса

белков, которые необходимы для образования

нового вируса: ген, кодирующий обратную транскриптазу и другие.

​ Капсид — это внешняя оболочка вируса, состоящая из белков:

защита генетического материала (ДНК или РНК) вируса от механических и химических повреждений;

определение потенциала к заражению клетки;

на начальных стадиях заражения клетки: прикрепление к клеточной мембране, разрыв мембраны и внедрение в клетку генетического материала вируса.

Дополнительная липопротеидная оболочка образована из плазматической мембраны клетки-хозяина. Она встречается только у сравнительно больших вирусов (грипп, герпес). Эта наружная оболочка является фрагментом ядерной или цитоплазматической мембраны клетки-хозяина, из которой вирус выходит во внеклеточную среду. Иногда в наружных оболочках сложных вирусов помимо белков содержатся углеводы, например у возбудителей гриппа и герпеса.

Более сложные по структуре вирусы, кроме белков и нуклеиновых кислот, содержат углеводы, липиды. Для каждой группы вирусов характерен свой набор белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Некоторые вирусы содержат в своём составе ферменты.

Вирусы классифицируются

Сердцевине	Структура капсомеров	По клеткам-хозяинам	Тип переноса инфекции от одного организма к другому

Классификация и свойства вирусов гепатита.

Семейство	Геном	Механизмы и пути передачи	Инфекция
острая	хроническая
Вирус гепатита A (HAV)	Picornaviridae	РНК	Фекально-оральный	Да	Нет
Вирус гепатита B (HBV)	Hepadnaviridae	ДНК	Парентеральный, половой, перинатальный	Да	Да
Вирус гепатита C (HCV)	Flaviviridae	Р НК	Парентеральный, половой, перинатальный	Да	Да
Вирус гепатита D (HDV)	Viroid	РНК	Парентеральный, половой, перинатальный	Да	Да
Вирус гепатита Е (HEV)	Caliciviridae	РНК	Фекально-оральный	Да	Нет

Вирус гепатита G (HGV)

Flaviviridae? РНК Перинатальный, трансмиссивный? Да Да Вирус гепатита F (HFV) мутант HBV? ДНК? Перинатальный, трансмиссивный? Да Да?

Типы вирусных инфекций.

Литическая (разрушение, растворение) инфекция.

Персистентная (стойкая) инфекция

Латентная (скрытая) инфекция

Образующиеся вирусы одновременно покидают клетку, которая разрывается и гибнет. Вышедшие из неё вирусы поражают новые клетки.

Новые вирусы покидают клетку-хозяина постепенно. Клетка продолжает жить и делится, производя новые вирусы, хотя её функционирование может измениться.

Генетический материал вируса встраивается в хромосомы клетки и при её делении воспроизводится и передаётся дочерними клетками.

Таким образом, вирусы – паразиты «на генетическом уровне». Это – суперпаразиты и облигатные (обязательные) паразиты. Суперпаразитизм вирусов проявляется в том, что на нашей планете нет ни одного биологического вида, который не был бы подвержен вирусным инфекциям. Вирусы паразитируют в клетках растений, животных, грибов и бактерий. Облигатными паразитами вирусы называются потому, что они проявляют свойства живого, только паразитируя в клетках других организмов.