Конспект урока биологии для 9 класса. Особенности вирусов как внутриклеточных паразитов.

Тема урока: Особенности вирусов как внутриклеточных паразитов.

Мартынова Л.П.

учитель биологии

МОУ «Специализированная школа № 65 г. Донецка»

Тип урока: урок изучения нового материала

Цель: Познакомить учащихся с неклеточными формами жизни, сформировать представление о вирусах как о неклеточной форме жизни, их строении, жизнедеятельности, значении.

Задачи урока:

Образовательные:

• Познакомить учащихся с гипотезами возникновения вирусов и историей их открытия;

• Изучить строение и классификацию вирусов;

• Изучить жизненный цикл вирусов;

Развивающие

• Продолжить формирование умения работать с учебником, дополнительной литературой, интернет-ресурсами, компьютерными средствами;

• Развивать коммуникативные умения учащихся;

• Продолжить развитие логического мышления через умения сравнивать, анализировать, делать выводы;

Воспитательные

• Научить учащихся выражать свое собственное мнение и отстаивать его в диспуте;

• Формировать ответственное отношение к своему здоровью как к ценности через ознакомление с профилактическими мерами борьбы с вирусными заболеваниями;

• Воспитание культуры речи, уважительного отношения к выступающим.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, компьютерная презентация, раздаточный материал.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Актуализация знаний.

Эвристическая беседа

Чем живое отличается от неживого?

Какими свойствами обладают живые организмы?

Что является основой любого живого организма?

Какая структура является носителем наследственной информации в клетке?

3. Мотивация учебной деятельности.

Когда Карл Линней создавал свою «Систему природы», он дал общее название всем микроскопическим организмам «Хаос» и писал: «Это большой грех – изучать их, ибо, когда Творец создавал хаос, он хотел сохранить этот мир в тайне от человеческого познании».

Но в 19 столетии наука вторглась в мир «хаоса».

Мир «Хаоса» разнообразный и неоднородный. К нему относятся микроскопические организмы всех известных вам царств: одноклеточные растения, животные, грибы и бактерии.

Что объединяет представителей всех этих царств? (клеточное строение).

Наша цель познакомиться еще с одним царством живой природы – царством Вира.

Объявление темы, целей и задач урока.

4. Изучение нового материала

Все представители царства Вира имеют неклеточное строение, все внутриклеточные паразиты.

К этому царству систематики относят – вирусы, вироиды и прионы.

4.1. Прионы. До недавнего времени считали, что самыми маленькими, примитивными и единственными представителями неклеточной формы жизни являются вирусы. Но в 1982 году американский молекулярный биолог Стенли Прузинер сообщил об открытии прионов (сокращенно от «Протеиновые ИнфекцоОнные Нуклеоллы») – белковые молекулы способные паразитировать в клетках человека и животных. За это открытие С.Прузинер в 1997 году был удостоен Нобелевской премии.

В норме определенные белки тормозят процессы старения организма. Однако если такие белки подвергаются определенным изменениям третичной структуры, то образуются «неправильные» белки - прионы, которые напротив, ускоряют процессы старения организма. Все известные прионные заболевания поражают головной мозг и другие нервные ткани, в настоящее время неизлечимы и в конечном итоге, смертельны.

Прионовые заболевания могут быть как наследственной (аутосомно-диминантный тип), так и приобретенной природы.

В 2016 году появилось сообщение о наличии у некоторых растений белков с прионными свойствами.

4.2. Вироиды - инфекционные агенты, состоящие только из одноцепочечной кольцевой молекулы РНК. Они вызывают различные болезни растений. По оценкам учёных, более трети вирусных заболеваний растений вызываются вироидами.

4.3. Вирусы.

Ви́русы. (от лат. virus — яд)- поражают все типы организмов, от растений и животных до бактерий (вирусы бактерий обычно называют бактериофагами).

4.3.1. История открытия вирусов.

Человечество издавна знало о вирусных болезнях, разумеется, не зная причин их. Задолго до наших дней на фресках в Денберском храме недалеко от Фив в Египте изображен жрец, у которого одна нога тоньше – «сухая нога» и короче другой, а стопа находится в положении так называемой «конской стопы». Это последствия заболевания полиомиелитом, симптомы которого описал еще Гиппократ (460-377 гг. до н.э.). Подобные заболевания у растений стали известны позже. На многих картинах голландских художников изображены пестролепестные тюльпаны, красивая окраска которых вызвана заражением вирусом. Значительно раньше обратили внимание на пестролепестные растения в Японии и ввели их в культуру.

Пестролепестность (мозаичность) листьев обусловлена вирусным заболеванием, что было доказано почти через 100 лет.

Изучение заболеваний, которые получили название вирусных, началось в конце XIX века.

Это время считается золотым веком бактериологии. После замечательных работ Луи Пастера и Роберта Коха специалисты были уверены, что для развития болезни должна быть причина – возбудитель. Однако при некоторых болезнях возбудителя обнаружить не удавалось.

История вирусологии – науки, которая изучает вирусы, довольно необычна.

Е. Дженнер и Л.Пастер создали вакцины против бешенства и оспы, но никогда не видели и даже не догадывались о существовании вирусов.

Первооткрывателем вирусов был российский ученый Дмитрий Иосифович Ивановский (1892), который показал, что возбудитель мозаичной болезни табака способен проходить через фильтр, задерживающий самые мелкие бактерии, и не растёт на искусственных питательных средах. Сок больного растения, пропущенный через бактериальные фильтры способен заражать новые растения.

Прекрасно понимая, необычность возбудителя мозаичной болезни табака, Д.И.Ивановский все-таки считал, что это «фильтрующиеся бактерии». Название «ВИРУС» было предложено Бейеринком в 1898 году.

С современных позиций это, конечно, ошибка. Но во время исследований Д.И.Ивановского такое заключение не казалось странным. Ведь даже великий Луи Пастер считал, что бешенство вызывается очень мелкими микробами.

Приоритет Д.И.Ивановского в открытии вирусов признавал Уэнделл Стенли, лауреат Нобелевский премии, он писал: «Я полагаю, что имя Ивановского в науке о вирусах следует рассматривать почти в том же свете, что имена Пастера и Коха в микробиологии».

Дальнейшее изучение вирусов стало возможно только в 30-годы 20 века после изобретения электронного микроскопа

4.3.2. Свойства вирусов:

- неклеточное строение;

- содержат только один из типов нуклеиновых кислот (ДНК или РНК);

- облигатный (обязательный) внутриклеточный паразитизм;

- отсутствие собственного обмена веществ;

- способны размножаться только в клетках хозяина, используя его ресурс для синтеза новых вирусных частиц;

- отсутствие проявлений жизнедеятельности вне клетки-хозяина.

- проявляют признаки живого – наследственность и изменчивость; поскольку состоят из органических веществ и имеют носители наследственной информации (нуклеиновую кислоту).

Небольшой размер и простота строения вирусов связаны с небольшим количеством генов в их геноме. Некоторые вирусы имеют наследственную информацию только один белок (вирусы-сателиты, способны размножаться только с помощью других вирусов); геном большинства вирусов кодирует 5-10 белков, а некоторые – до 200 белков. Наибольший геном мимивируса (паразит амеб), он содержит более чем 900 генов.

4.3.3. Гипотезы происхождения вирусов.

На сегодняшний день существует три гипотезы появления вирусов:

Гипотеза №1 «Первые на Земле». Вирусы – это потомки древних доклеточных форм жизни. На Земле существуют более 4,5 млрд. лет.

Гипотеза №2. Вирусы – потомки древнейших бактерий, утративших собственный механизм синтеза белка и перешедший к внутриклеточному паразитизму.

Гипотеза №3. Вирусы – это составные части клеток всех живых существ, своеобразные «одичавшие гены», постоянно образующиеся в живых клетках.

4.3.4. Классификация вирусов.

Были детально описаны более 6 тысяч видов вирусов, хотя предполагают, что их существует более ста миллионов. Вирусы обнаружены почти в каждой экосистеме на Земле, они являются самой многочисленной биологической формой.

Отдельная стабильная вирусная частичка, покинувшая клетку и способная инфицировать другие клетки того же типа, называется вирион.

В основе классификации вирусов лежит тип и строение нуклеиновой кислоты и белковой оболочки (капсида) вириона:

- тип нуклеиновой кислоты: ДНК- или РНК-вирусы;

- количество цепей в нуклеиновой кислоте (одна, две, три, и т.д);

- пространственная структура нуклеиновой кислоты (линейная, спиральная, кольцевая, и т.п.);

- тип симметрии белковой оболочки (капсида);

- простые вирусы и сложные. У простых вирусов молекула нуклеиновой кислоты окружена только белковыми молекулами. Сложные вирусы во время формирования вириона захватывают часть клеточной плазматической мембраны хозяина. Т.е. имеют еще дополнительную внешнюю оболочку, что облегчает прикрепление и проникновение в клетку хозяина.

4.3.5. Жизненный цикл вирусов.

Жизненный цикл вируса состоит из двух последовательных фаз:

- внеклеточной, во время которой он существует в виде вириона (нуклеиновая кислота в капсиде). В форме вириона вирусы не способны к размножению и другим проявлениям жизнедеятельности;

- внутриклеточная, во время которой вирус «раздевается» и существует внутри клетки-хозяина в виде реплицирующейся (т.е. производящей собственные копии) молекулы нуклеиновой кислоты. Во время внутриклеточной фазы наряду с репликацией нуклеиновой кислоты образуются вирусные белки. Материал, энергия и аппарат для создания молекул белка капсида вируса берутся у клетки-хозяина.

Большинство вирусов специфичны – поражают только определенные типы клеток многоклеточного организма или отдельные виды одноклеточных организмов.

Внутриклеточная фаза включает: проникновение вируса в клетку, размножение и самосборку вирусов, и выход вирионов из клетки хозяина.

В цикле репродукции вируса можно выделить следующие стадии:

1. Осаждение на поверхности клетки-хозяина.

2. Проникновение вируса в клетку-хозяина (могут попасть в клетку-хозяина путем: а) «инъекции», б) растворения оболочки клетки вирусными ферментами, в) эндоцитоза; попав внутрь клетки вирус переводит ее белок-синтезирующий аппарат под собственный контроль).

3. Встраивание вирусной ДНК в ДНК клетки-хозяина (у РНК-содержащих вирусов перед этим происходит обратная транскрипция — синтез ДНК на матрице РНК).

4. Транскрипция вирусной РНК.

5. Синтез вирусных белков.

6. Синтез вирусных нуклеиновых кислот.

7. Самосборка и выход из клетки дочерних вирусов. Затем клетка либо погибает, либо продолжает существовать и производить новые поколения вирусных частиц.

4.3.6. Основные пути проникновения вирусов в организм хозяина (на примере человека и млекопитающих)

Заболевания, вызванные вирусами – инфекционные заболевания.

Назовите возможные пути профилактики вирусных инфекций человека?

Обсуждение и возможные ответы учащихся.

- выявление, изоляция и лечение заболевших;

- ветеринарный контроль домашних, бездомных и диких животных;

- соблюдение правил личной гигиены;

- профилактическая вакцинация;

- не пить сырую воду, не употреблять в пищу немытые овощи и фрукты, недожаренное или недоваренное мясо и рыбу;

- борьба с кровососущими членистоногими, грызунами,

- контроль численности бездомных животных;

- санитарно-профилактическая работа среди населения.

4.3.7. Значение вирусов.

Положительное значение:

- в природе регулируют численность хозяев;

- роль в эволюции прокариот (передача частично видоизмененной наследственной информации вирусами бактериофагами) – параллельный перенос генов;

- в медицине – лечение бактериальных заболеваний вирусами бактериофагами (дизентерия, холера, брюшной тиф);

- в с/х – биологические методы борьбы с насекомыми вредителями (вирусы – паразиты насекомых);

- в науке: селекционная работа; генная инженерия.

Отрицательное значение:

- вызывают заболевания людей, растений, животных;

- уничтожают бактериальные культуры;

- могут быть использованы как биологическое оружие.

5. Обобщение и систематизация знаний

5.1. Продолжите или объясните высказывания американского вирусолога, лауреата Нобелевской премии Уэнделла Стэнли:

Эта сумеречная зона жизни, на полпути между живым и неживым, и есть зона вируса…

Этот «самый мелкий организм» и эта самая большая молекула оказались одним и тем же — вирусом табачной мозаики …

Вирус — это оборотень… (В клетке он ведет себя как существо, размножается, потомки его несут признаки родителей. Вне клетки он не что иное, как вещество, ведет минеральное существование, может превращаться в кристалл)

Вирус — это химера, … (способная быть мертвой, чтобы воскреснуть).

Вирус — это балансирующая на грани живой и неживой природы дремлющая искра жизни….

5.2. В интернете как их только не называют: «идеальные убийцы», «ключ к бессмертию» и даже «молекулы-зомби». О каких организмах идет речь. К какому царству они относятся?

5.3. Какие еще организмы относятся к царству Вира.

5.4. Прокомментируйте остроумное определению нобелевского лауреата Питера Медавара «Вирусы - это плохие новости в упаковке из белка».

6. Подведение итогов урока

7. Домашнее задание. Прочитать параграф 7 , подготовить в группах сообщение о вирусных заболеваниях человека по плану (название заболевания, возбудитель, пути передачи, как проявляется заболевание (клиническая картина); профилактика). Заболевания: герпес, грипп, оспа, бешенство, корь, ящур, коревая краснуха, атипичная пневмония, ВИЧ, гепатит В, Covid-19.

Литература

Давать или нет .Биология: Учебное пособие/ Савустьяненко Т.Л., Швиндлерман С.П., Мухин В.Н. и др. – Донецк: Центр подготовки абитуриентов, 2000. – с. 206.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B8%D1%80%D1%83%D1%81%D1%8B

Википедия – вирусы , прионы.

Крылов А.В. ОБ ИСТОРИИ ОТКРЫТИЯ ВИРУСОВ// Бюллетень физиологии и патологии дыхания. Выпуск 51, 2014. С. 141-143.