в каком классе проходят вирусы и бактерии
Вирусы
Вирусы способны размножаться только внутри живых клеток, до проникновения в них вирусы не имеют признаков жизни: пассивно перемещаются во внешней среде, ожидая встречи с клеткой-мишенью.
В 1892 году Ивановский Д.И. в ходе изучения мозаичной болезни табака обнаружил, что болезнь вызывается мельчайшими субстанциями, которые проходят через бактериальный фильтр, то есть были меньше бактерий. Вирусы впервые увидели в электронный микроскоп в 1939 году (спустя 19 лет со смерти Ивановского), однако считается, что именно Ивановский положил начало вирусологии как науке.
У вирусов отсутствует обмен веществ с внешней средой (метаболизм).
Не имеют клеточной мембраны, ограничивающих их от внешней среды, и, соответственно, клеточного строения.
У вирусов отсутствует половое размножение и деление. Попав в живую клетку, вирус встраивает свою нуклеиновую кислоту (РНК/ДНК) в наследственный материал клетки-мишени. В результате клетка начинает синтезировать вирусные белки (новые вирусы): так увеличивается численность вирусов.
Носителем наследственной информации у вирусов может быть ДНК, РНК. В связи с этим все вирусы подразделяются на ДНК- и РНК-содержащие.
Взаимодействие вируса с клеткой
Найдя клетку, на поверхности которой есть подходящий рецептор, вирус взаимодействует с ним и прикрепляется к мембране клетки. Путем эндоцитоза (образование вакуоли) вирус проникает внутрь клетки, выходит из вакуоли в цитоплазму. Наследственный материал (ДНК/РНК) вируса реализуется по схеме: ДНК ↔ РНК → белок.
Образовавшиеся белки объединяются в вирусные частицы, которые могут выходить из клетки разными путями. Вирионы вирусов гепатита C выходят из клетки путем почкования (экзоцитозом), при таком варианте клетка долгое время остается живой и служит для продукции новых вирионов.
Известен и другой механизм выхода вирионов из клетки: взрывной, при котором оболочка клетки разрывается, и тысячи вирионов отправляются инфицировать новые клетки. Такой способ характерен для аденовирусов, ротавирусов.
Бактериофаги («бактерия» + греч. phag(os) — пожирающий)
Ниже вы можете видеть типичное строение бактериофага. Бактериофаг напоминает шприц, который протыкает стенку бактерии и впрыскивает внутрь нее свою нуклеиновую кислоту.
Бактериофаги успешно применяются в медицине для лечения многих заболеваний. Это высокоэффективные, дорогостоящие препараты, которые помогают, например, нормализовать микрофлору кишечника при бактериальных инфекциях.
Вирусные инфекции
Вирусы вызывают множество заболеваний человека и животных. Некоторые из них неизлечимы даже на современном этапе развития медицины, например бешенство. К вирусным инфекциям относятся грипп, корь, свинка, СПИД (вызванный ВИЧ), полиомиелит, желтая лихорадка, онковирусы.
Такая группа, как онковирусы, потенцируют развитие опухолей в организме. К ВИЧ и онкогенным вирусам не существует специфических антител, что затрудняет процесс создания вакцины. В то же время против ряда вирусных инфекций: корь, ветряная оспа созданы вакцины, создающие стойкий пожизненный иммунитет.
Риск заражения ВИЧ присутствует при гемотрансфузии (переливании крови), половом акте. Инфекция также может быть передана от ВИЧ инфицированной матери к плоду.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
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-лекция для учащихся 10-го класса химико-биологического профиля по теме «Вирусы»
Разделы: Биология
Цели урока:
Задача: Рассмотреть особенности строения, жизнедеятельности вирусов и их значение в природе для человека.
Оборудование: таблицы по общей биологии, мультимедиа.
План лекции:
Литература
Интернет ресурсы
История вирусологии
Приоритет открытия вирусов принадлежит выдающемуся русскому ученому Д. И. Ивановскому. Еще, будучи студентом Петербургского университета, в 1887 г. по предложению своих учителей А. Н. Бекетова и А. С. Фаминцына Д. И. Ивановский вместе со студентом В. В. Половцевым приступил к изучению мозаичной болезни табака, наносившей большой вред сельскому хозяйству.
Ими было установлено, что описанная в Голландии А. Мейером мозаичная болезнь табака представляет собой не одно, а два совершенно различных заболевания одного и того же растения, одно из которых — рябуха (ее возбудитель — грибок), а другое — собственно мозаичная болезнь табака неизвестного происхождения. Изучение природы этого заболевания Д. И. Ивановский проводил самостоятельно, оно и привело его к открытию первого вируса. Капелькой сока, взятого от больного растения, Д. И. Ивановский заражал здоровое растение и вызывал его заболевание. Это убедило его в том, что инфекционное начало находится в соке. Однако при микроскопии сока он не обнаружил в нем никаких бактерий, а посевы сока на питательные среды не давали никакого роста. Тогда Д. И. Ивановский решил профильтровать такой странный сок через фарфоровые фильтры, через которые бактерии не проходят. Однако профильтрованный сок вызывал мозаичную болезнь у здоровых растений спустя 15 дней после заражения. Еще более любопытным был тот факт, что профильтрованный сок, нагретый до 60-70°С, утрачивал инфекционные свойства. К тому же, при последовательном заражении соком больных растений болезнь проявлялась всегда, т. е. заразное начало не разбавлялось, а будучи введенным в растение, в нем размножалось, значит, являлось живым существом, которое Д. И. Ивановский назвал фильтрующимся вирусом. Результаты своих работ он опубликовал в журнале «Сельское хозяйство и лесоводство» в статье «О двух болезнях табака» и доложил на заседании Российской Академии наук.
12 февраля 1892 г. является официальным днем рождения новой науки — вирусологии, а Д. И. Ивановский — ее основоположником.
Основные свойства вирусов
Основные свойства вирусов, по которым они отличаются от всех остальных живых существ следующие:
С учетом перечисленных особенностей вирусам можно дать следующее определение: Вирусы – это особое царство ультрамикроскопических размеров организмов, обладающих только одним типом нуклеиновых кислот, лишенных собственных систем синтеза белка и мобилизации энергии и являющихся, поэтому абсолютными внутриклеточными паразитами (А. И. Коротяев).
Существует и другой взгляд на природу вирусов: «. вирусы можно рассматривать как генетические элементы, одетые в защитную оболочку и способные переходить из одной клетки в другую» (Б. Альберте с соавт., 1986).
Молекулярно-генетическая организация вирусов
Основой таксономии вирусов является вирион, который представляет собой конечную фазу развития вируса. Вирион состоит из геномной нуклеиновой кислоты, окруженной одной или двумя оболочками. По строению вирусы можно разделить на 4 типа, которые различаются по характеру упаковки морфологических субъединиц:
При спиральной симметрии (ее имеют нитевидные вирусы) белковые субъединицы располагают по спирали, а между ними, также по спирали, уложена геномная нуклеиновая кислота. Лучше все этот тип молекулярной организации вириона изучен у вируса мозаичной болезни табака, капсид вириона которого состоит из 2130 белковых молекул, винтообразно уложенных вокруг РНК, содержащей около 6000 нуклеотидов. С каждой белковой субъединицей связано три нуклеотида. Белковая спираль состоит из 130 витков. При спиральной симметрии белковый чехол лучше защищает геномную нуклеиновую кислоту, но при этом требуется большее количество белка, чем при кубической симметрии.
Большинство вирусов с замкнутым чехлом обладает кубической симметрией. В ее основе лежат различные комбинации равносторонних треугольников, образующихся из сочетания шаровидных белковых субъединиц. Сочетаясь определенным образом друг с другом, они могут формировать замкнутую сферическую поверхность. Из различных сочетаний равносторонних треугольников, которые образуют общую вершину и общую ось симметрии, могут возникать различные варианты многогранников: тетраэдры, октаэдры и икосаэдры. Икосаэдры имеют 20 граней (каждая представляет равносторонний треугольник), 12 вершин и пятикратную тройную и двойную оси вращательной симметрии. Это самая эффективная и экономичная симметрия для формирования замкнутого чехла, так как в этом случае при его сборке используются строительные белки минимального размера и обеспечивается наибольший внутренний объем вириона. Видимо, поэтому сферические вирусы животных чаще всего имеют форму икосаэдра.
Более сложно устроены вирусы, у которых имеется вторая оболочка. Вначале она получила название «пеплоса» (накидка греческих солдат). Позднее ее стали называть суперкапсидом. Он представляет собой обычную биологическую мембрану, состоящую из двух слоев липидов, имеющих клеточное происхождение, и заключенных в них гликозилированных суперкапсидных вирусных белков, которые выступают над наружной поверхностью вириона в виде своеобразных шипов. Суперкапсидные вирусные белки, образующие шипы, обладают жизненно важными для вируса функциями: они распознают клеточные рецепторы и связываются с ними; обеспечивают слияние вирусной мембраны с мембраной клетки и ее лизосом; способствуют распространению вируса организме за счет слияния клеток; многие из них обладают свойствами протективных антигенов т. д. Многие сложные вирусы, такие как ортомиксовирусы, парамиксовирусы, коронавирусы и другие устроены таким образом, что их нуклеокапсид, имеющий палочковидную спиральную структуру, свернутую определенным образом, окружен суперкапсидной липопротеиновой оболочкой, придающей вириону сферическую форму. Вирионы рабдовирусов содержат спиральный нуклеокапсид, образующий цилиндрическую структуру, покрытую липидсодержащим суперкапсидом, который придает вириону пулевидную форму. У других вирусов, например у тогавирусов, нуклеокапсид имеет форму икосаэдра, который окружен суперкапсидной оболочкой, придающей вириону шаровидную форму. Вирион ретровирусов имеет икосаэдрический капсид, внутри которого располагается спиральный нуклеокапсид, а сам вирион покрыт липидсодержащей оболочкой, придающей ему сферическую форму.
План-конспект урока по теме «Вирусы и бактерии.»
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Тема: Вирусы и бактерии.
Цели урока: познакомить учащихся с особенностями строения бактерий, как представителей безъядерных организмов и вирусов, как неклеточной формы жизни; продолжить формирование умения проводить сравнение.
Оборудование: таблицы «Бактерии», «Вирусы», «Строение животной и растительной клетки», магнитная модель «Строение клетки».
I . Организационный момент.
Приветствие, сообщение темы урока и плана работы, отметка отсутствующих.
Тема: « Вирусы и бактерии. »
II . Актуализация опорных знаний.
— Какая клетка изображена на рисунке? По каким признакам вы это определили? (Изображения растительной и животной клеток.)
— Какие органоиды изображены на рисунке? Какую функцию они выполняют?
— Назовите основные органоиды животной клетки.
— Какие функции выполняет плазматическая мембрана?
—Что такое фагоцитоз?
— Что такое пиноцитоз?
Вопросы по функциям различных органоидов клетки (цитоплазма, рибосомы, лизосомы, ЭПС, аппарат Гольджи, ядро, хромосомы).
Индивидуальный опрос учащихся.
III. Изучение нового материала. (Рассказ учителя с элементами беседы).
— Вспомните основные положения клеточной теории.
Вирусы были открыты русским ученым Д.И. Ивановским в 1862г. при изучении распространенной болезни табака (мозаичной болезни). Термин «вирусы» был введен М.Бейеринком, нидерландским ботаником и
Строение — молекула нуклеиновой кислоты(ДНК или РНК) и несколько веществ типа Сахаров и жиров, покрытая белковой оболочкой. Ви-
русы — внутриклеточные паразиты, они не могут существовать и размножаться самостоятельно.
Они полностью зависят от клетки «хозяина» и ее
— Кто такие паразиты?
— Какую функцию выполняет нуклеиновая кислота?
— Есть ли у вирусов хромосомы? (Нет, так как нет ядра.)
— В клеткахкаких еще организмов нет хромосом? (Бактерии — безъядерные.)
Вирусы вызывают заболевания у животных, человека и растений.
Какое заболевание называют «чумой XXI века»? (СПИД.)
— Существуют ли «полезные» вирусы?
Бактериофаг — вирус, поражающий бактерии. Вирусы бактерий. Описаны в 1915 г. Ф. Туортом. Отличаются химическим и структурным разнообразием. У них выделяют головку, состоящую из ДНК или РНК, окруженных белковой оболочкой, и отросток, называемый хвостом. «Хвост» представляет полый стержень из сократительных белков, на конце присутствуют своеобразные шипы или нити.
Вне клетки — хозяина вирус нежизнеспособен. Необходимо отметить и некоторое сходство — это отсутствие ядра, а значит, и хромосом. Обращаю внимание учащихся на примитивное строение клеток бактерий. У них отсутствует ядро, митохондрии, хлороплпсты, лизосомы, они не способны к фагоцитозу.
Бактерии — являются представителями Надцарства Прокариот, или Доядерные — это первые организмы, имеющие клеточное строение. Клетки не имеют ограниченного мембраной ядра. Единая кольцевая молекула ДИК образует нуклеотид. ДНК не образует комплексов с белками. Вцитоплазме отсутствуют мембранные органоиды. Функции этих органоидов выполняют своеобразные «выпячивания» цитоплазматической мембраны в цитоплазму — мезосомы. Внешняя оболочка — клеточная стенка, основой которой
является гликопептид — муреин.
Бактерии гниения портят продукты и разлагают отмершие организмы. Болезнетворные бактерии (туберкулез, холера, сибирская язва). Бактерии
могут образовывать споры и переносить неблагоприятные условия, сохраняя жизнеспособность.
«Это интересно». В штате Огайо в торфяном болоте обнаружили тело мастодонта, погибшего 11000 лет назад. В его кишечнике находились
бактерии, которые удалось оживить в лабораторных условиях.
IV . Закрепление изученного.
— Почему вирус — неклеточная форма жизни?
— Какое строение имеют бактерии?
— Сравните вирусы и бактерии.
— Приведите примеры вирусных и бактериальных заболеваний.
— Сравните бактериальную и растительную клетки.