Урок по биологии: "Вирусы"

«Вирусы или заимствованная жизнь»

Цель: формирование знаний у обучающихся о специфической форме жизни— вирусах и их особой группе - бактериофагах; о специфических чертах строения этих форм жизни, особенностях их размножения, научном и практическом значении.

Задачи:

• Образовательные: раскрыть особенности внутриклеточного паразитизма вирусов; охарактеризовать особенности строения и жизнедеятельности вирусов; описать механизм проникновения вирусов в клетку; рассмотреть особенности размножения вирусов; сообщить об опасных вирусных инфекциях и о профилактике заболеваний.

• Развивающие: продолжить формирование навыков работы с учебником и научной литературой.

• Воспитательные: формировать понимание ценности жизни человека.

Форма проведения урока: комбинированный урок с использованием презентации.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, проблемное изложение, частично поисковый.

Оборудование: компьютер, проектор, научно-популярная литература о вирусах, учебный фильм о вирусах, презентация.

Тип урока: изучение нового материала

Ход урока

Орг. момент.

Слово учителя: Задумывались ли вы над тем, что человечеству с самого начала его существования угрожали серьезные враги. Являлись они неожиданно, коварно, не бряцая оружием. Враги разили без промаха и часто сеяли смерть. Их жертвами стали миллионы людей погибших от оспы, гриппа, энцефалита, кори, атипичной пневмонии, СПИДа и других болезней.

• О чем мы будем с вами говорить сегодня на уроке? (О вирусах)

• Как вы считаете, эта тема актуальна? Имеет ли она отношение к каждому из вас? Что вам известно о вирусах? (Это клеточные паразиты, возбудители опасных заболеваний). Какие чувства вы испытываете, когда слышите слово «вирус»? (Ответы учащихся)

Тема урока – «Вирусы». Сегодня мы познакомимся с вами с уникальными организмами – вирусами, которые являются неклеточными формами жизни. Рассмотрим особенности вирусов, строение этих организмов, этапы жизнедеятельности. Раскроем особенности внутриклеточного паразитизма вирусов, изучим механизм проникновения вирусов в клетку, а также вы узнаете об опасных вирусных инфекциях и о профилактике заболеваний. 

Конец 19 века. Бактериология достигла больших успехов. В этот период учеными были открыты возбудители чумы, холеры, туберкулеза, дифтерии и других наиболее часто встречающихся и широко распространенных болезней. Однако возбудителей многих других заболеваний, в том числе и очень опасных (например, натуральная оспа, корь, грипп, гепатит и др.), обнаружить не удавалось, хотя об этих болезнях знали давно. Хотя удалось достичь значительных успехов в получении высокоочищенных проб и было установлено, что по химической природе это нуклеопротеиды (нуклеиновые кислоты + белки), сами частицы все еще оставались неуловимыми и загадочными. Увидеть вирусы удалось лишь в электронный микроскоп спустя 50 лет после их открытия. И первым был сфотографирован именно вирус табачной мозаики (ВТМ), который является одним из наиболее изученных. На рубеже XIX и XX вв. было обнаружено, что существует целый ряд болезней растений, животных и бактерий, возбудители которых явно имеют неклеточную природу.

Список заболеваний, вызываемых вирусами: оспа, чума, полиомиелит, энцефалит, ящур, ВТМ, бешенство, ВИЧ, герпес, грипп, краснуха, корь, гепатит (желтуха), эпидемический паротит (свинка), желтая лихорадка, ветрянка, папиллома и др.

• Сообщение обучающихся об (о табачной мозаике, о герпесе, о гриппе,ВИЧе).

Слово учителя: Но ученый мир не сразу признал особую природу вирусов. С момента их открытия возникало немало вопросов: это существа или вещества; они живые или не живые.

Что же такое вирус – существо или вещество, живое или неживое? (просмотр видеофильма о вирусах, беседа с обучающимися)

Наука, изучающая размножение, строение и происхождение вирусов называется вирусологией.

На данном уроке нам с вами предстоит выявить черты специфические черты строения и размножения вирусов.

- По каким признакам можно отнести вирусы к живым организмам?

- По каким признакам вирусы отличаются от живых организмов?

- Каково же строение вируса?

- Ученые до сих пор спорят, куда отнести вирусы — к живой или неживой природе? Каковы основания для ученого спора?

Вирусы имеют разнообразные формы:

• палочковидные (ВТМ);

• пулевидные (вирус бешенства);

• сферические (полимиелит, ВИЧ);

• нитевидные (филовирусы);

• в виде многогранников.

Строение вируса

Вирусные частицы представляют собой мельчайшие (20—300 нм) симметричные структуры, построенные из повторяющихся элементов.

1. Частица нуклеиновой кислоты

2. Белковая оболочка, которую называют капсидом.

Вирусы слишком малы, чтобы их видеть. Если попытаться собрать коллекцию из всех известных вирусов, то она свободно поместилась бы в коробочке размером с маковое зёрнышко. Число видов вирусов, выявленных на сегодня, превышает тысячу.

Если у всех клеточных организмов имеется обязательно два типа нуклеиновых кислот — ДНК и РНК, то вирусы содержат только одну из них. На этом основании их делят на две группы

— ДНК- содержащие (аденовирусы) и

— РНК-содержащие вирусы (ретровирусы).

Геном вирусов может быть представлен как однонитчатыми, так и двунитчатыми молекулами ДНК и РНК.

Простоорганизованные вирусы представляют собой нуклепротеиды, то есть состоят из нуклеиновой кислоты и нескольких белков, образующих оболочку вокруг нее — капсид. Пример такого строения — вирус табачной мозаики; его капсид содержит всего один белок с небольшой молекулярной массой.

-Сложноорганизованные вирусы имеют липопротеиновую оболочку, образованную из плазматической мембраны клетки хозяина (грипп и герпес), из которой вирус выходит во внеклеточную среду.

Вирусы очень малы, они действуют на клеточном и молекулярном уровне. Человечество сегодня имеет мало возможностей борьбы с вирусами.

Основными путями передачи вирусной инфекции являются:

1) Пищевой путь, при котором вирус попадает в организм человека с загрязненными продуктами питания и водой (вирусный гепатит А, Е и др.)

2) Парентеральный (или через кровь), при котором вирус попадает непосредственно в кровь или внутреннюю среду человека. Главным образом это происходит при манипуляции зараженными хирургическими инструментами или шприцами, при незащищенном половом контакте, а также трансплацентарно от матери к ребенку. Таким путем передаются хрупкие вирусы, быстро разрушающиеся в окружающей среде (вирус гепатита В, ВИЧ, вирус бешенства и др.).

3) Дыхательный путь, для которого свойственен воздушно-капельный механизм передачи, при котором вирус попадает в организм человека вместе с вдыхаемым воздухом, который содержит частицы мокроты и слизи выброшенных больным человеком или животным. Это наиболее опасный путь передачи, так как с воздухом вирус может переноситься на значительные расстояния и вызывать целые эпидемии. Так передаются вирусы гриппа, парагриппа, свинки, ветряной оспы и др.

В результате адаптации к окружающей среде и применения лекарственных препаратов вирусы постоянно изменяют свою наследственную информацию. Постоянно приходится разрабатывать новые лекарственные препараты, но разработка их и внедрение - дело весьма сложное, дорогое и не быстрое. И если для борьбы с бактериальными инфекциями человечество располагает обширным арсеналом антибиотиков, то аналогичных лекарств для борьбы с вирусными болезнями практически нет. Можно сделать вывод, что основным методом борьбы с вирусами является профилактика.

Какие профилактические меры необходимо соблюдать человеку, чтобы избежать заражения?

Выскажите свое мнение о мерах профилактики вирусных заболеваний. Обменяемся мнениями. Общие правила:

• строгий контроль за донорской кровью и ее препаратами;

• использование одноразовых инструментов и тщательная стерилизация аппаратов и приборов многократного использования;

• использование индивидуальных защитных приспособлений (перчаток, специальной одежды и др.);

• вакцинация;

• документальная регистрация всех случаев заражения;

• личная и общественная гигиена;

• соблюдение правил здорового образа жизни: рациональное питание, занятие физкультурой, закаливание, искоренение вредных привычек.

• соблюдение морально - нравственных норм

Данный комплекс мер позволяет избежать проникновения вируса в человеческий организм и, как следствие,- возникновение болезни. Предлагаю продолжить фразу : "Я считаю, что :. - это самый эффективный способ в борьбе с вирусами, потому что..."

3. Закрепление нового материала.

1. Заполнена таблица:

ВЫВОДЫ. На основании всего сказанного можно сделать вывод о том, что вирусы, хотя и не имеют клеточного строения, относятся к живым организмам.

Признаки вирусов:

1. Очень мелкие (20-300 нм).

2. Не имеют клеточного строения.

3. Содержат лишь один тип нуклеиновых кислот:

- либо ДНК (напр., аденовирусы),

- либо РНК (напр., ретровирусы).

Жизнь вирусов называют “игрой без правил”

Жизненный цикл вируса имеет две фазы —

• внеклеточную или покоящуюся (вирусные частицы или вирионы) и

• внутриклеточную (реплицирующаяся или размножающуюся).

Вирусы не способны к самостоятельной жизнедеятельности: они могут проявлять свойства живого существа, только проникнув в клетку и используя для своих нужд ее структуры и энергию. Таким образом, вирусы являются внутри клеточными паразитами.

Этапы жизнедеятельности вируса.

1. Прикрепление вируса к клетке –хозяина.

2. Проникновение вируса в клетку.

3. Редупликация вирусного генома.

4. Синтез вирусных белков и самосборкакапсида.

5. Выход вируса из клетки.

В отличие от клеточных организмов у вирусов отсутствует собственная система, синтезирующая белки. Проникнув внутрь клетки-хозяина, вирусная ДНК или РНК взаимодействует с хозяйским генетическим аппаратом таким образом, что клетка, сама того не желая, начинает синтезировать специфические белки, закодированные в вирусной нуклеиновой кислоте. Последняя тоже реплицируется, и в цитоплазме клетки начинается сборка новых вирусных частиц.

Так, вирус

- возбудитель гепатита, называемого иначе желтухой, проникает и размножается только в клетках печени, а

- вирус эпидемического паротита, в просторечии свинки, — только в клетках околоушных
слюнных желез человека,

- вирус гриппа – поражает эпителиальные клетки верхних дыхательных путей,

- ВИЧ – лимфоциты

«Стратегия жизни вирусов - безудержное размножение»

• Пораженная вирусами клетка может буквально «лопнуть», и из нее выйдет большое число вирусных частиц такой выход характерен для бактерифагов, вирусов оспы, полиомиелита, энцефалита.

• Но иногда вирусы выделяются из клетки постепенно, по одному, и зараженная клетка живет долго - вирусы герпеса, свинки, реовирусы выходят из клетки путем почкования по мере их созревания. До момента гибели клеток - они успевают проделать несколько циклов размножения, постепенно истощая и разрушая клетки- хозяев.

• Иногда вирус мирно живет в хозяйской клетке, размножаясь вместе с ней. Иногда такое «перемирие» длится десятилетиями. Однако в любой момент оно может быть нарушено. Тогда встроившийся фрагмент вирусной частицы выщепляется, и события начинают разворачиваться по сценарию, ведущему к гибели клетки.

ВЫВОДЫ. Таким образом, вирусы являются внутриклеточными паразитами на генетическом уровне, не что иное, как комплект генов, странствующий набор информации, бездействующий, пока не найдет себе пристанища в живой клетке. Жизненный цикл вируса имеет две фазы —

• внеклеточную или покоящуюся (вирусные частицы или вирионы) и

• внутриклеточную (размножающуюся). Существующие вне клеток вирионы не обнаруживают никаких признаков жизни. Во время внутриклеточной фазы вирус существует в виде реплицирующейся (делящейся) молекулы нуклеиновой кислоты —ДНК или РНК, и его генетический материал служит для синтеза клеткой хозяина специфичных вирусных белков.

Отличия вирусов от неживой материи:

• способны воспроизводить себе подобных;

• обладают наследственностью (ДНК или РНК);

• обладают изменчивостью (способность к мутациям у вируса гриппа);

• способны к адаптации и эволюции.

Отличия вирусов от живых организмов:

• вирусы не имеют клеточного строения (отсутствует цитоплазматическая мембрана и цитоплазма с органоидами);

• вирусы обязательные паразиты, вне клетки хозяина существуют в виде покоящейся или внеклеточной формы (вирусные частицы или вирионы);

• вирусы не способны к самостоятельной репродукции своей наследственной информации вне клетки хозяина;

• вирусы не имеют метаболизма;

• вирусы не растут.

- Бактериофаги - вирусы бактерий.

Особой группой вирусов являются бактериофаги, или просто фаги, которые заражают бактериальные клетки.

Фаги состоят из головки и хвоста. Хвост покрыт белковым чехольчиком, от которого отходят длинные тонкие волокна, играющие роль присосок при прикреплении частицы бактериофага к бактериям.

В клетке появляются десятки и сотни бактериофагов. Проникая в клетки других бактерий они поражают их.

Разные фаги поражают лишь определенные виды бактерий.

• Уже через 10 мин после заражения в бактерии формируются новые фаги, а

• через полчаса бактериальная клетка разрушается, и из нее выходят около 200 заново сформированных вирусов - фагов, способных заражать другие бактериальные клетки.

• Жизненный цикл фага длится около 20 мин.

Некоторые фаги используются человеком для борьбы с болезнетворными бактериями, например с бактериями, вызывающими холеру, дизентерию, брюшной тиф.

Вывод

Сегодня вирусы рассматривают не только как возбудителей инфекционных болезней, но и как переносчиков генетической информации между видами.

Закрепление изученного материала. Обучающиеся выполняют тест.

Итоги урока. Рефлексия.

Слово учителя: Давайте вспомним тему нашего сегодняшнего урока. Почему с вирусами – возбудителями заболеваний трудно вести борьбу и полностью их уничтожить? Как вы думаете, мы нашли с вами ответ на поставленный вопрос? (Ответы учащихся: - Вирусы микроскопичны. Вирусы – неклеточные формы жизни. Вирусы очень быстро и спонтанно приспосабливаются к новым условиям, т.е. мутируют. Могут долгое время находится в скрытой форме.)

Наука, изучающая размножение, строение и происхождение вирусов называется вирусологией.

Строение вирусов. Размеры вирусов очень малы: самые крупные приближаются к самым мелким бактериям, а самые мелкие близки к крупным молекулам. По внешнему виду: имеют шарообразную форму (вирус гриппа), кубовидную (вирус оспы), вид палочки (вирус табачной мозаики – шестигранная палочка), многоугольными, сферическими, нитевидными.

Каждый вирус состоит из ДНК или РНК, заключенных в белковую оболочку, состоящую из субъединиц, расположенных в определенном порядке, которую называют капсидом. Эта оболочка защищает нуклеиновую кислоту от воздействия ферментов и ультрафиолетовых лучей. Каспид также обеспечивает прикрепление вируса к поверхности клеточной мембраны, так как содержит рецепторы, комплиментарные рецепторам клеточных мембран, поэтому вирусы поражают строго определенный круг хозяев.

В составе вирусов присутствуют двухцепочные ДНК в кольцевой или линейной форме; иодноцепочные РНК, встречаются одноцепочечные ДНК и двухцепочные РНК.

Вирусы

Простые Сложные

состоят из нуклеиновой кислоты -- состоят из нуклеиновой кислоты – ДНК

ДНК или РНК – и белковой оболочки или РНК, белковой оболочки, могут со-

(капсида), (вирус табачной мозаики). держать липопротеидную мембрану,

углеводы и ферменты (вирус гриппа, герпеса).

Цикл развития вируса.

Жизненный цикл вируса имеет две фазы – внеклеточную или покоящуюся (вирусные частицы или вирионы) и внутриклеточную (размножающуюся). Существующие вне клеток вирионы не обнаруживают никаких признаков жизни.

Что приводит в действие покоящуюся генетическую программу вирусной частицы? Ответ прост: успешный контакт с подходящей живой клеткой и вторжение в нее вирусной нуклеиновой кислоты.

В настоящее время описано более 1000 различных видов вирусов. Виды объединяют в роды и семейства. Все вместе их выделяют в особое царство живой природы – Вирусы. Более 500 видов вирусов могут вызывать инфекционные заболевания человека. Не описаны вирусы мхов и водорослей. Несколько видов вирусов известны у грибов, папоротникообразных и голосеменных. Известно много вирусов у цветковых растений.

Строение бактериофага.

Головка,внутри Полый стержень, окруженный чехлом Базальная пластина, на ней

нее находится из сократительного белка. ( За счет закреплены 6-ть нитей, с

спираль ДНК. сократительных реакций происходит помощью которых бактериофаг

впрыскивание ДНК в бактериальную осаждается на оболочке

клетку). бактерий.

Все вирусы по своей природе – паразиты. Они способны воспроизводить себя, но только внутри живых клеток. Обычно вирусы вызывают явные признаки заболевания.

Задание:

Составьте рассказ о вирусных заболеваниях по плану:
1. Пути проникновения вируса в клетку;

2.симптомы, развивающего заболевания;

3. профилактика вирусных заболеваний.

Опорный конспект

1. Вирус прикрепляется к поверхности восприимчивой клетки – этот процесс называется адсорбцией.

2. Вирус вводит свою нуклеиновую кислоту в клетку (у бактериофагов) или проникает в клетку полностью, а затем происходит отделение вируса от белковой оболочки и освобождение нуклеиновой кислоты. Этот процесс называется инъекцией.

3. Редупликация вирусных молекул нуклеиновой кислоты осуществляется за счет нуклеотидов, накопленных в клетке хозяина.

4. Синтез вирусных белков и ферментов -- осуществляется на рибосомах клетки.

5. Сборка вирусных частиц—осуществляется из синтезированных пораженной клеткой вирусных белков и нуклеиновых кислот.

6. Лизис – выход вирусных частиц из пораженной клетки; при этом у бактерий происходит распад клетки под влиянием ферментов фага, а у эукариот выпячивается оболочка клетки, и вирусные частицы «выталкиваются» в окружающую среду.