в каком классе изучают вирусы и бактерии
Естествознание. 11 класс
Конспект урока
Естествознание, 11 класс
Урок 40. «Вирусы и их воздействие на человека»
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:
— Какой смысл вкладывают в понятия «вирусы» «противовирусные препараты»?
— Какие существуют методы профилактики и лечения вирусных заболеваний, мероприятия по мониторингу распространения вирусных заболеваний?
— Какие существуют современные технологии сокращения негативного воздействия факторов среды?
— Каковы современные стратегии создания противовирусных препаратов?
— Какая связь существует между возникновением эпидемий гриппа и проведением вакцинации?
Паразитизм представляет собой взаимосвязь, при которой один из организмов (паразит) может использовать другой вид организмов (хозяина) как место обитания, и как постоянный источник питания, оказывая негативное влияние на хозяина.
Вирион – сформированная полностью инфекционная частица, которая способна заражать клетки.
Вакцинация (прививка) — это введение в организм антигенного материала для формирования иммунитета к болезни, который либо предотвратит процесс заражения или ослабит его последствия – например, вызовет протекание болезни в более легкой форме.
Штамм – это генетически однородное потомство микроорганизмов (используется по отношению к бактериям и иным микроорганизмам, но чаще употребляется в контексте исследования вирусов.
Резистентность – устойчивость вируса к определенному лекарственному препарату (его действующему веществу).
Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):
1. Естествознание. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. : с 149-157.
Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);
Медицинский информационной ресурс «Медроуд» / Раздел «Вирусные заболевания человека» URL: http://www.medroad.ru/bolezni/virusi-i-ih-vlianie-na-cheloveka.html
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Вирус – это неклеточная форма жизни, состоящая из молекулы ДНК или РНК, окруженная белковым капсидом. Вирусы по своей природе являются паразитами, поскольку паразитируют на живых клетках, используя их для размножения.
Открытие вируса произошло достаточно давно. Д.И. Ивановский в 1892 году, исследуя болезни табака открыл их возбудителя – вирус табачной мозаики. Термин «вирус» был введен несколько позднее, так как долгое время вирусы трудно было исследовать, вследствие их маленьких размеров (от 20 до 300 нм). Лишь с появлением электронного микроскопа (в 1931-1932 году) стало возможным более детальное исследование вирусов. Сегодня изучением вирусов занимается отдельная наука – вирусология, отделившаяся от микробиологии.
В настоящее время существует несколько теорий происхождения вирусов, однако ученые не пришли к единому мнению на этот счет. Наиболее поддерживаемой является гипотеза о том, что вирусы получили свое происхождения от молекулы нуклеиновой кислоты, которая приобрела способность реплицироваться и восстанавливаться в случае повреждений, независимо от клетки. Считается, что вирусы произошли от одноклеточных организмов, которые, перейдя к паразитическому образу жизни, существенно упростили свою организмами, редуцировав часть органелл.
Вирусы – это живые существа, которые не имеют клеточного строения. Наиболее мелкие вирусы достигают размера 20-30 нм, а наиболее крупные – около 300-400 нм. Вирусы примерно в 50 раз меньше по размеру, чем бактерии.
Строение вирусов достаточно простое. Вирусы состоят из трех основных элементов:
1. Сердцевина, которая представлена генетическим материалом вируса (молекула ДНК или РНК). В настоящее время вирусы принято классифицировать по признаку того ДНК или РНК в их основе. По данному признаку выделяют ДНК-вирусы и РНК-вирусы. ДНК или РНК вируса несёт информацию о белках, которые нужны для образования нового вируса – то есть размножения вируса.
2. Белковая оболочка – капсид. Оболочка вирусов построена на основе полипептидных цепей – из повторяющихся единиц – капсомеров. Как правило таким образом образуются симметричные структуры.
3. Дополнительная оболочка, образующаяся из мембраны клетки-хозяина, в которую внедряется вирус. Дополнительная оболочка есть у сравнительно больших по размерам вирусов (например, вирусы гриппа, герпеса и др.).
Сформированная полностью инфекционная частица, которая способна заражать клетки, называется вирионом. Несмотря на то, что вирусы обладают наследственностью и способны к размножению, они могут воспроизводить себя только находясь внутри живой клетки. Вне клетки вирусы неактивны, и только при попадании в клетку начинают вести себя, как живые организмы.
Вирусы, как и многие другие организмы, могут приспосабливаться к условиям внешней среды – то есть к организму (клеткам и межклеточному пространству) хозяина.
Вирусное заболевание в организме человека возникает из-за повреждения клеток организма (проникновения в них вируса). Вирус, ввиду того, что активно размножается, губит здоровые клетки – поскольку в цикле размножения вирус как правило проникает в клетку, использует вещества клетки для собственного размножения и тем самым убивает клетку.
Современной науке известно достаточно большое количество заболеваний. Например, долгое время был смертельным вирус оспы. В период с 16 по 18 век, оспа унесла жизни 1,5 млн. человек, что сопоставимо с жертвами таких болезней, как чума и холера (вызываются бактериями). Вакцина от оспы была разработана английским врачом Э. Дженнером, именно он предложил вакцинацию, как средство борьбы с вирусами и бактериями. Вакцинация (прививка) — это введение в организм антигенного материала для формирования иммунитета к болезни, который либо предотвратит процесс заражения или ослабит его последствия – например, вызовет протекание болезни в более легкой форме.
Сегодня смертельным является вирус имунодефицита человека – ВИЧ. Смертность от него составляет более 99% (сегодня не существует информации о людях, вылечившихся от ВИЧ). Такая высокая смертность от ВИЧ обусловлена тем, что ВИЧ поражает клетки иммунной системы – Т-лимфоциты, тем самым лишая организм возможности осуществлять иммунный ответ – противостоять другим инфекциям и грибковым заболеваниям. Строго говоря, человек умирает не от ВИЧ, а от любого сопутствующего заболевания, например, от простуды.
Сложность лечения ВИЧ состоит в том, что вирус, проникнув в организм человека, первоначально не проявляет себя, а в дальнейшем симптомы заболевания не специализированы (например, это слабость, низкий иммунитет, частые простуды, расслоение ногтей и др.), что не позволяет поставить диагноз без специального анализа крови. ВИЧ может передаваться через переливание зараженной крови, при половых контактах, а также через плохо простерилизованные стоматологические инструменты или инструменты для маникюра (вероятность заражения этим путем значительно ниже). Также ВИЧ может передаваться при беременности от матери к ребенку, однако сегодня существует терапия, которая позволяет избежать заражения плода.
Современные антиретровирусные препараты позволяют обеспечить людям с ВИЧ достаточно долгую и полноценную жизнь, однако для этого важно диагностировать заболевание вовремя. ВААРТ эффективна на любой стадии болезни, за исключением агонального состояния.
Некоторые вирусы онкогенны – то есть могут провоцировать онкологические заболевания. Например, это вирус папилломы человека, который может вызывать рак шейки матки у женщин. Именно поэтому наиболее эффективным средством борьбы с вирусными заболеваниями является вакцинация.
Многие вирусы называют оппортунистами. Это, например, вирус герпеса I и II типа или цитомегаловирус. Такие вирусы присутствуют в организме людей постоянно. Например, вирус герпеса есть у более чем 90% населения Земли, однако он не проявляет себя. Присутствие вируса герпеса в организме человека заметно только на фоне других заболеваний. Например, появление язвочек, так называемой «простуды» на губах при других инфекционных заболеваниях (чаще при гриппе и ОРВИ) – это свидетельство того, что вирус герпеса на фоне общего ослабления иммунитета вследствие основного заболевания получил возможность размножиться.
Среди современных средств борьбы с вирусами, можно выделить такую методику, как высокоактивная антиретровирусная терапия (ВААРТ) – наиболее современный, комплексный метод терапии ВИЧ (ВИЧ относят к семейству ретровирусов), который состоит в приёме трёх или четырёх препаратов, один из которых повышает иммунитет, другой – снижает вирусную нагрузку, третий – уменьшает интенсивность размножения вируса. Благодаря ВААРТ большинство больных ВИЧ могут вести нормальный образ жизни и жить до 60-70 лет.
Интересно, что вирусы следует рассматривать не только, как «врагов» человека, но и как организм, открывающий возможности для генной инженерии. Например, способность ДНК или РНК вируса встраиваться в ДНК или РНК клетки сегодня используется человеком для создания генетически модифицированных организмов. Их создание крайне важно для человека, например, ГМО бактерии сегодня вырабатывают инсулин для пациентов-диабетиков, а некоторые сорта сельскохозяйственных растений выведены при помощи технологий ГМО.
Вирус – это неклеточная форма жизни, состоящая из молекулы ДНК или РНК, окруженная белковым капсидом. Вирусы по своей природе являются паразитами, поскольку паразитируют на живых клетках, используя их для размножения.
Вирусы состоят из трех основных элементов:
1. Сердцевина, которая представлена генетическим материалом вируса (молекула ДНК или РНК). В настоящее время вирусы принято классифицировать по признаку того ДНК или РНК в их основе. По данному признаку выделяют ДНК-вирусы и РНК-вирусы. ДНК или РНК вируса несёт информацию о белках, которые нужны для образования нового вируса – то есть размножения вируса.
2. Белковая оболочка – капсид. Оболочка вирусов построена на основе полипептидных цепей – из повторяющихся единиц – капсомеров. Как правило таким образом образуются симметричные структуры.
3. Дополнительная оболочка, образующаяся из мембраны клетки-хозяина, в которую внедряется вирус. Дополнительная оболочка есть у сравнительно больших по размерам вирусов (например, вирусы гриппа, герпеса и др.).
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:
1. Устойчивость вируса к препарату называется:
Правильный ответ: 3) Резистентность.
2. Что из перечисленного является частью вируса:
Урок по биологии в 10 классе «ВИРУСЫ – НЕКЛЕТОЧНЫЕ ФОРМЫ ЖИЗНИ»
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
«ВИРУСЫ – НЕКЛЕТОЧНЫЕ ФОРМЫ ЖИЗНИ»
Цель: сформировать у учащихся знания о неклеточных формах жизни – вирусах – на основе решения проблемной ситуации.
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.
Тип урока: изучение нового материала.
Форма проведения урока: комбинированный урок с использованием презентации.
Форма организации учебной деятельности: фронтальная.
Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, проблемное изложение, частично поисковый.
Продолжительность: 45 минут.
Оборудование: таблицы «Строение вирусов», «Бактериофаги», научно-популярная литература о вирусах, мультимедийная презентация, компьютер, проектор, экран.
Вирусы – это «плохие новости» в упаковке из белка.
I . ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ
Здравствуйте ребята, садитесь. Основа каждого урока – это труд. Получать знания, научиться их применять – это очень большой труд. Так настройте себя на то, чтобы почерпнуть сегодня из урока много нового и интересного.
II . АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ
Учитель. Все мы уже, к сожалению, понимаем, что страшная болезнь под названием СПИД прочно вошла с нами в XXI век. В мире от этого страшного заболевания умирает все больше и больше людей. Обратимся к данным о его распространении.
Впервые о неизвестной болезни сообщил «Еженедельный вестник заболеваемости» (США) в 1981 году. Уже к концу года упоминалось о 166 случаях этого заболевания. Через 4 года в Атланте состоялась первая Всемирная конференция по СПИДу, на которой царил «явный и безусловный шок». Это страшное заболевание унесло и продолжает уносить миллионы жизней. В этом году сотни известных имен, таких как Рудольф Нуриев, Фреди Меркьюри…
Заболевание СПИДом развивается медленно. В течение нескольких лет единственным признаком болезни может быть увеличение некоторых лимфатических узлов. Затем начинаются подъемы температуры, длительные расстройства желудка, потливость, похудание. В дальнейшем возникают воспаление легких, поражение кожи, заражение крови, злокачественные опухоли. Все это приводит к смерти человека. Самое обидное то, что чаще всего погибают молодые люди в полном расцвете сил.
Какие организмы вызывают заболевание СПИД? (Ученики должны ответить на проблемный вопрос в конце урока.)
Вспомним с вами материал по теме «Клетка».
Что такое клетка? Все живые организмы имеют клеточное строение.
На какие две группы делятся клеточные организмы?
Что значит «прокариоты»?
Какие организмы относятся к прокариотам?
Что значит «эукариоты»?
Какие организмы относятся к прокариотам?
Но есть организмы, которые не имеют клеточного строения. Какие это организмы, мы узнаем на уроке.
Тема урока – «Вирусы − неклеточные формы жизни». Сегодня на уроке 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. (Демонстрация слайда)
План урока (Демонстрация слайда)
Строение и жизнедеятельность вирусов.
Механизм проникновения вирусов в клетку.
Вирусные инфекции и профилактика заболеваний.
III . ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
Сообщение 1-го учащегося
В 1892 году русский ученый, ботаник Дмитрий Иосифович Ивановский (демонстрация слайда) обратил внимание на широко распространенную болезнь растения табака, при которой листья покрываются россыпью пятен (мозаичная болезнь). Он выжал из этих листьев сок и профильтровал его через пористый фильтр из обожженной глины. Отверстия в фильтре были настолько малы, что задерживали даже бактерии. Однако профильтрованный сок не утратил заразных свойств.
Д.И. Ивановский назвал открытые организмы «фильтрующимися вирусами» и выявил два основных свойства вирусов: они очень малы, и их невозможно, в отличие от клеток, выращивать на искусственных питательных средах.
Через несколько лет Ф. Леффлер и П. Фрош (демонстрация слайда) обнаружили, что болезнь, встречающаяся у домашних животных, − ящур, вызывается возбудителем, который также проходит через бактериальный фильтр, то есть является вирусом.
В 1917 году канадский бактериолог Феликс де Эрелль (демонстрация слайда) открыл бактериофаг – вирус, поражающий бактерии.
Рассмотрим строение вирусов.
− Прочитайте в учебнике статью «Химический состав вирусов».
− Выполните задание на карточке №1.
Обобщение учителя. Вирус состоит из двух частей: сердцевины, в которой содержится нуклеиновая кислота, и капсида, состоящего из белка (демонстрация слайда). С латинского capsa – вместилище, ящик, футляр. Капсид защищает генетический материал вируса от действия ферментов (нуклеаз), разрушающих нуклеиновые кислоты, и от воздействия ультрафиолетового излучения. Капсид также обеспечивает прикрепление вируса к поверхности клеточной мембраны.
Вирусы делят на простые и сложные (демонстрация слайда). Простые вирусы содержат нуклеиновую кислоту и капсид, сложные вирусы содержат еще дополнителную оболочку, белковую или липопротеиновую, − суперкапсид.
Вирусы по генетическому материалу делят на РНК-содержащие и ДНК-содержащие (демонстрация слайда).
В настоящее время описано более 1000 различных видов вирусов (демонстрация слайда). Их выделяют в особое царство живой природы – Вирусы (неклеточные формы жизни). Наука, изучающая вирусы, называется вирусологией.
Вирусы меньше бактерий в 50 раз, поэтому они свободно проходят через фильтр. Их размеры равны 20-300 нм. Вирусы удалось увидеть только с помощью электронного микроскопа в 30-е годы XX века.
Вирусы – это особая и уникальная форма жизни, хотя и очень примитивная.
Вирусам присущи основные признаки живых организмов: изменчивость, наследственность. С другой стороны, вирусы не имеют таких важнейших признаков жизни, как метаболизм, и не способны к самостоятельной репродукции вне клетки хозяина.
Механизм проникновения вирусов в клетку
Учитель. Основной путь проникновения вируса в клетку хозяина – рецепторный эндоцитоз (демонстрация слайда). Вирусы попадают внутрь клетки вместе с капельками межклеточной жидкости. Процесс проникновения вируса в клетку хозяина включает несколько этапов:
Прикрепление вируса к клеточным рецепторам, проникновение нуклеиновой кислоты с капсидом в капельке жидкости внутрь клетки.
После проникновения вируса в клетку капсид разрушается, освобождая РНК.
Осуществляется синтез вирусной ДНК с молекулы вирусной РНК.
Синтезированная вирусная ДНК проникает в ядро клетки хозяина и встраивается в его геном.
С ДНК происходит синтез вирусной иРНК.
Вспомните, как называется этот процесс? Что такое транскрипция?
иРНК выходит в цитоплазму, где осуществляется синтез вирусных белков.
Как называется этот процесс? Что такое трансляция?
Для размножения вирусы используют энергетические и ферментные системы клетки хозяина, поскольку не имеют собственных. Нуклеиновая кислота вирусов перестраивает работу синтетического аппарата клетки, заставляя ее работать на себя.
Иной путь проникновения в клетку характерен для вирусов бактерий – бактериофагов.
Чтобы об этом узнать:
− Прочитайте текст учебника.
− Выполните задание на карточке №2.
Итак, существует два пути проникновения вирусов в клетку.
Вирусы – постоянные спутники человека с момента рождения и до глубокой старости. Считается, что при средней продолжительности жизни 70 лет человек болеет вирусными заболеваниями около 7 лет. Подсчитано, что в среднем человек ежегодно сталкивается с двумя и более вирусными инфекциями, а за всю жизнь вирусы до 200 раз проникают в его организм. С вирусными инфекциями и профилактикой заболеваний мы познакомимся, прослушав следующие сообщение.
Сообщение 2-го учащегося
Вирусы, как возбудители заболеваний человека, животных, растений и микроорганизмов, известны со времен глубокой древности. Найден папирус с описанием оспы, бушевавшей в Древнем Египте около 4000 лет до нашей эры (демонстрация слайда). В истории нашей страны не раз случались повальные эпидемии оспы. В XIII веке в Москве оспа уничтожила почти 80% населения. В средние века в одной только Европе ежегодно заболевало оспой 10 млн и умирало до 2 млн человек. Об искоренении оспы было объявлено только в 1980 г. на Ассамблее Всемирной организации здравоохранения.
Заболевания вирусной природы широко распространены и в настоящее время. Среди детских болезней частой является корь. В мире от кори ежегодно погибает около 2 млн детей. В странах с жарким климатом наиболее массовой причиной смерти детей первого года жизни являются вирусные желудочно-кишечные заболевания.
Характер эпидемий, повторяющихся из года в год, носит такое заболевание вирусной природы, как грипп (демонстрация слайда).
Вирусную природу имеет и заболевание герпес. Говорят: «на губах высыпала лихорадка» (демонстрация слайда).
Вирусы вызывают у человека гепатит, краснуху, свинку, полиомиелит, клещевой энцефалит и др.
Вирусы не только вызывают инфекционные болезни, но и могут быть причиной доброкачественных и злокачественных опухолей, а также заболеваний крови (лейкозов).
Вирусные заболевания встречаются не только у людей, но и у животных и растений. Это ящур и лейкоз у крупного рогатого скота, рожистое воспаление у свиней, чума у птиц и свиней и др. У растений вирусное заражение вызывает опухолевые разрастания, задержку роста, морщинистость и карликовость побегов и листьев, нарушение окраски цветков (демонстрация слайда).
Сообщение 3-го ученика
СПИД – синдром приобретенного иммунодефицита (демонстрация слайда). При этой болезни человек теряет ту часть иммунной системы организма, которая связана с Т-лимфоцитами крови, обеспечивающими клеточный и гуморальный иммунитет.
В результате человек становится практически беззащитным перед разнообразными микроорганизмами. Болезнь начинается постепенно и незаметно. Для нее характерна общая слабость, недомогание, снижение работоспособности, истощение организма, а также разнообразные проявления воспалительного характера.
Возбудителем является вирус, названный ВИЧ (вирус иммунодефицита человека) (демонстрация слайда). Вирус ВИЧ относится к группе ретровирусов. Это РНК-содержащий вирус. Эндемический очаг этого заболевания находится в Америке. Ранее близкий по свойствам вирус находили в организме зеленых мартышек. Недоказанным до настоящего времени путем он проник в организм человека, где стал размножаться и передаваться от человека к человеку. Первоначально из стран Африки вирус попал на Гаити, а затем в США.
ВИЧ привносится в организм с кровью преимущественно путем сексуальных контактов с больными людьми, а также при введении внутривенно наркотиков и нарушении санитарных норм во время переливания крови.
В настоящее время происходит массовое увеличение числа ВИЧ-инфицированных людей на планете. Проблема борьбы с вирусом СПИДа остается одной из главных для общества, для здравоохранения и науки вирусологии.
IV . ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА
Вопрос к учащимся (поставленный в начале урока)
Какие организмы вызывают заболевание СПИД?
Итак, вирусы – неклеточные формы жизни – вызывают различные заболевания. Необходимо защищать свой организм от вирусов. Как сказал П. Медавар, «вирусы – это «плохие новости» в упаковке из белка». Согласны ли вы с этим утверждением? Аргументируйте свой ответ.
Тест «Вирусы» (Демонстрация слайда)
Вирусы были открыты в 1892 году:
Термин «вирус» (с латинского «яд») был введен:
Бактериофаг состоит из таких частей:
а) нуклеиновой кислоты и капсида;
б) нуклеиновой кислоты и суперкапсида;
в) нуклеиновой кислоты, капсида и суперкапсида.
Бактериофаг содержит нуклеиновую кислоту:
Размер вирусов колеблется:
в) от 200 до 400 нм.
У вирусов отсутствует:
Основной путь проникновения вируса в клетку:
Вирус вызывает заболевание:
Какой вирус вызывает заболевание СПИД?
«Вирусы – это «плохие новости» в упаковке из белка». Это высказывание:
Вопросы к учащимся (беседа) (Демонстрация слайда)
Какие формы жизни существуют на Земле?
Какие организмы относятся к неклеточным формам жизни?
Назовите признаки живого организма, характерные для вирусов.
Какое важное свойство живых организмов для вирусов не характерно?
На какие две группы делятся вирусы по строению?
Какое строение имеет простой вирус?
Чем сложный вирус отличается от простого?
Чем вирусы отличаются от бактерий?
Назовите два пути проникновения вирусов в клетку.
Что использует вирус при синтезе своих белков?
Какие заболевания вызывают вирусы?
Назовите меры профилактики заболевания СПИД.
V . ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА
Оценка активности учащихся на уроке.
VI . ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
Используя записи, параграф учебника по данной теме, изучить строение, размножение вирусов, их практическое значение.
Всем спасибо за работу. До свидания.
Алексин А.Г. и др. Что такое? Кто такой? – М.: Просвещение, 1985.
Зверева И.В. Биология. 10 класс. – Волгоград: Корифей, 2008.
Кулев А.В. Общая биология. 11 класс: Методическое пособие – Санкт-Петербург: Паритет, 2001.