«Вирусы в нашей жизни»

Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» - 2013

Естественные науки (от 14 до 17 лет)

«Вирусы в нашей жизни»

Лебедев Юрий, 16 лет

ученик 9-го класса

Руководитель работы:

,

преподаватель биологии,

МБОУ СОШ № 6

г. Куйбышев Новосибирской области

2013 г.

План:

I.  Введение

II.  Основная часть

1.  История открытия вирусов

2.  Строение вирусов

3.  Механизм инфицирования

4.  Интервью с врачом иммунологом детской

поликлиники

5.  Анкетирование учащихся МБОУ СОШ № 6

6.  Роль вирусов в природе и жизни человека

III.  Заключение.

IV.  Список источников информации

I. Введение

Вирусология, как одна из ветвей биологии, изучает группу весьма любопытных внеклеточных форм жизни, которых даже можно называть «мертвыми», до тех пор, пока они не попадают в клетку. Вирусы всегда играли огромную роль в истории - по их вине вымирали целые виды и происходили мутации, приводившие к образованию новых форм жизни. Каждый человек на протяжении своей жизни не один раз сталкивается с вирусами. Около 90% пропусков по болезни в нашей школе – пропуски по вине вирусов. Кто же они такие, эти вирусы? Я решил разобраться в этом вопросе.

Цель моего исследования: выяснить значение вирусов в жизни человека.

Задачи:

1.  Рассмотреть особенности строения вирусов и механизм их взаимодействия с клеткой

2.  Проанализировать статистические данные о вирусных заболеваниях и вакцинации у учащихся МБОУ СОШ № 6

3.  Составить памятку о профилактике вирусных заболеваний

Предмет исследования: вирусы и их значения для человека

 

Гипотеза: предполагаю, что вирусы в жизни человека имеют в основном отрицательное значение и только в случае вакцинации – положительное.

Что такое вирус?

Вирус - одно из самых загадочных существ в природе. Он находится на самой границе живой и неживой материи. С живыми существами его роднит лишь заключенный в вирусе фрагмент ДНК - сложной молекулы, в которой в закодированном виде содержится генетическая информация, или своего рода чертеж живого организма. Лишь попадая внутрь живой клетки, вирус начинает вести себя как живое существо.

Его задача - использовать исполнительные механизмы клетки не для деления самой клетки, не для следования инструкциям ДНК, хранящимся в клеточном ядре, а для создания копий вируса согласно его собственной ДНК.

Увидеть вирус можно только с помощью электронного микроскопа.

Принципиальной и наиболее существенной биологической особенностью любого вируса является следующая: вирусы не способны размножаться без помощи клеток других организмов. Вирус проникает внутрь совершенно определенной клетки, и именно эта зараженная клетка превращается как бы в завод по производству вирусов. Вполне понятно, что работать на два фронта (и на вирус, и на организм) клетка не может, а, следовательно, не может выполнять свое основное предназначение - отсюда и возникают совершенно конкретные симптомы болезни.

Главной чертой любого вируса является его избирательность или, проще говоря, разборчивость. Вирусы не могут жить в любой клетке - им подавай свою, именно ту, которую данный вирус может заставить работать на себя. Так, например, вирус инфекционного гепатита может существовать и размножаться только в клетках печени и больше нигде. Вирус эпидемического паротита (свинки) предпочитает клетки слюнных желез, вирус гриппа - клетки слизистой оболочки трахеи и бронхов, вирус энцефалита - клетки головного мозга и т. д. - в отношении каждого вируса можно перечислить определенные клетки и ткани человеческого организма, которые он (вирус) поражает или может поразить.

Избирательность вирусов прослеживается не только на поражении определенных клеток, но и на способности вызывать конкретные болезни у конкретных биологических видов. Вирус кори может найти нужные ему клетки только в организме человека, и не представляет никакой угрозы для любимца семьи кота Васьки. Вирус собачьей чумки не опасен для человека. Но это не общее правило. Ведь определенные клетки разных млекопитающих очень похожи друг на друга и некоторые вирусы вызывают одну и ту же болезнь у самых разнообразных животных - типичный пример - вирус бешенства.

II. Основная часть

1.  История открытия вирусов

Немного истории…

В 80-е годы XIX века на юге России табачные плантации подверглись грозному нашествию. Отмирали верхушки растений, на листьях появлялись светлые пятна, год от года число пораженных полей увеличивалось, а причина заболеваний неизвестна. Профессора Петербургского университета, всемирно известные и послали небольшую экспедицию в Бесарабию и на Украину в надежде разобраться в причинах болезни. В экспедицию входили и . После нескольких лет работы в 1892 году открыл вирус табачной мозаики. Учёный открыл новое царство живых организмов, самых мелких из всех живых и потому невидимых в световом микроскопе.

Вирусы – мелкие неклеточные формы жизни, которые являются внутриклеточными паразитами. Распространены повсеместно. Вызывают заболевания растений, животных и человека. Размножаясь только в живых клетках, они используют клеточный ферментативный аппарат и переключают клетку на синтез зрелых вирусных частиц – вирионов (так обозначают отдельную вирусную частицу).

2.  Строение вирусов

Как устроены вирусы? Оказывается, очень просто.

В состав вириона обычно входит только одна молекула нуклеиновой кислоты, часто замкнутая в кольцо. Нуклеиновая кислота обязательно связана с первичной белковой оболочкой – капсидом, который состоит из белков – капсомеров. В результате объединения нуклеиновой кислоты с капсомерами образуется нуклеопротеид (нуклеокапсид). Простые вирусы состоят только из нуклеокапсида (вирусы полиомиелита, вирус табачной мозаики). Сложные вирусы имеют еще и вторичную оболочку – суперкапсид (пеплос), которая содержит кроме белков еще и липиды с углеводами. Примером сложно организованных вирусов служат возбудители гриппа и герпеса.

3.Механизм инфицирования

Условно процесс вирусного инфицирования в масштабах одной клетки можно разбить на несколько взаимоперекрывающихся этапов:

1. Присоединение к клеточной мембране — так называемая адсорбция. Обычно для того, чтобы вирион адсорбировался на поверхности клетки, она должна иметь в составе своей плазматической мембраны белок (часто гликопротеин) — рецептор, специфичный для данного вируса.

2. Проникновение в клетку. На следующем этапе вирусу необходимо доставить внутрь клетки свою генетическую информацию. Некоторые вирусы переносят также собственные белки, необходимые для её реализации (особенно это характерно для вирусов, содержащих негативные РНК). Различные вирусы для проникновения в клетку используют разные стратегии: например, пикорнавирусы впрыскивают свою РНК через плазматическую мембрану, а вирионы ортомиксовирусов захватываются клеткой в ходе эндоцитоза, попадают в кислую среду лизосом, где происходит их окончательное созревание, после чего РНК в комплексе с вирусными белками преодолевает лизосомальную мембрану и попадает в цитоплазму.

3. Перепрограммирование клетки. При заражении вирусом в клетке активируются специальные механизмы противовирусной защиты. Заражённые клетки начинают синтезировать сигнальные молекулы — интерфероны, переводящие окружающие здоровые клетки в противовирусное состояние и активирующие системы иммунитета. Повреждения, вызываемые размножением вируса в клетке, могут быть обнаружены системами внутреннего клеточного контроля, и такая клетка должна будет «покончить жизнь самоубийством».

4. Персистенция. Некоторые вирусы могут переходить в латентное состояние, слабо вмешиваясь в процессы, происходящие в клетке, и активироваться лишь при определённых условиях. Так построена, например, стратегия размножения некоторых бактериофагов — до тех пор, пока заражённая клетка находится в благоприятной среде, фаг не убивает её, наследуется дочерними клетками и нередко интегрируется в клеточный геном. Однако при попадании заражённой лизогенным фагом бактерии в неблагоприятную среду, возбудитель захватывает контроль над клеточными процессами так, что клетка начинает производить материалы, из которых строятся новые фаги. Клетка превращается в фабрику, способную производить многие тысячи фагов. Зрелые частицы, выходя из клетки, разрывают клеточную мембрану, тем самым убивая клетку.

5. Созревание вирионов и выход из клетки. В конце концов, новосинтезированные геномные РНК или ДНК одеваются соответствующими белками и выходят из клетки. Следует сказать, что активно размножающийся вирус не всегда убивает клетку-хозяина. В некоторых случаях дочерние вирусы отпочковываются от плазматической мембраны, не вызывая её разрыва. Таким образом, клетка может продолжать жить и продуцировать вирус.

Из интервью с врачом я узнал, что существует большое количество болезней вызываемых вирусами. Это ОРВИ, грипп, паротит, корь, краснуха, ветряная оспа, полиомиелит, спид, гепатит, герпес и многие другие.

Вирусы передаются следующими путями:

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

·  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.).

·  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.

4.  Анкетирование учащихся МБОУ СОШ № 6, 8 и 11 классы

Что же знают о вирусах учащиеся нашей школы. В результате анкетирования учеников 8 и 11 классов получены следующие данные, которые представлю в диаграммах. По мнению ребят 8 класса вирусы приносят в основном вред организму (63% опрошенных), а вот ученики 11 класса уверены в том, что вирусы приносят как вред, так и пользу (78% опрошенных).

 

В качестве примеров учащиеся данных классов называют, вирусы, приносящие вред в случаях заболеваний ОРВИ, грипп, оспа, СПИД и просто когда человек болеет. (42% - ученики 8 класса и 50% - ученики 11 класса). Но ведь переломы, болезни сердца и многие другие не вызваны вирусами. Не смогли привести примеры случаев, когда вирусы приносят вред 33% восьмиклассников и 11% одиннадцатиклассников.

На этой диаграмме представлены результаты ответа на вопрос привести примеры случаев, когда вирусы приносят пользу. 22% восьмиклассников и 5% одиннадцатиклассников считают, что это происходит в случае вакцинации. 5% учеников 8 класса и 28% учеников 11 класса уверены в том, что вирусы содержатся в лекарствах, например, в антибиотиках. (что неверно). Большинство ребят затруднились ответить на этот вопрос.

 

В основном, конечно же, вирусы приносят вред, и нужно уметь от них защищаться. Вместе со Светланой Александровной мы составили памятку «Как защититься от вирусов?» Эта памятка висит в детской поликлинике, её могут прочитать родители (приложение). Этот плакат я тоже подарил детской поликлинике.

5.  Роль вирусов в природе и жизни человека

Из всего выше сказанного можно сделать вывод. Вирусы наградили человечество такими крупными неприятностями, как грипп, СПИД, гепатит. Ежегодно от вирусных заболеваний в мире умирают миллионы людей. Неудивительно, что уже многие десятилетия ученые заняты активными поясками средств против микроскопических монстров. Ученые рассчитывают превратить врагов в верных союзников. С развитием генетики становиться возможным использовать вирусы вместо лекарств. Из журнала «Юный эрудит» я узнал о четырёх способах применения вирусов на пользу организма.

1.  Вирусы научат нас, как с ними бороться.

Когда вирус нападает на организм, к нему устремляются лейкоциты. Их цель уничтожение незваного гостя. Но если им раньше не приходилось встречать вирус такого вида, то у них нет и оружия необходимого для победы. Иными словами, вирус приносит организму болезнь. Этого можно избежать с помощью вакцины. Вакцина (фрагменты вируса) тренирует лейкоциты распознавать врага, не подвергая опасности здоровье. С помощью методов генной инженерии некоторым неопасным для человека вирусам придаётся вид вирусов вредоносных. Замаскировавшийся вирус тренирует лейкоциты. Прививки имеют преимущества и недостатки. Вакцины не позволяют нам заболеть и препятствуют быстрому распространению инфекции. Недостатки в том, что использование для вакцинации живых вирусов очень эффективно, но таит в себе опасность. Вирусы могут мутировать и стать болезнетворными. Вакцины с убитыми вирусами гораздо хуже привлекают лейкоциты. Чтобы их «разбудить» нужны специальные химические вещества – стимуляторы. Но эти препараты могут вызвать аллергию. По мнению учащихся нашей школы прививки нужны. Так считают 90% опрошенных.

2.  По мнению ученых, вирусы способны уничтожать опухоли.

Им удалось выяснить, что некоторые вирусы «соглашаются» паразитировать только на раковых клетках. Достаточно лишь запустить такие вирусы в кровь, и они сами найдут опухоль, внедрятся в неё и приступят к уничтожению. И ещё одно дополнительное преимущество: вирусы привлекают лейкоциты, которые набрасываются на зараженные клетки и поедают их. Преимущества этого в том, что вирусы могут проникнуть в любую зону нашего организма и

точно попасть в цель. С помощью лечебных вирусов будут уничтожать только раковые клетки. Недостатки: возможность «быть съеденными» лейкоцитами, мутация вирусов. Широкое применение в больницах этот метод получит не раньше, чем через 10 – 20 лет.

3.  Вирусы создадут лекарственные гены. Цель вируса – размножение, некоторые вирусы вставляют свой генетический код прямо в хромосомы заражённой клетки.

Идея – пусть они заменят неправильно работающие кусочки генного кода клетки, являющиеся причиной генетических заболеваний, на исправленные фрагменты. Преимущества: точное попадание в цель (уничтожение больных клеток, не причиняя вреда здоровым тканям), пожизненное исцеление от неизлечимых недугов. Недостатки: лечебный ген внедряется внутрь во время деления клетки. Однако некоторые клетки в нашем организме наделяться или делятся крайне редко. Работы ведутся с 1990г.

4.  Вирусы убьют болезнетворных бактерий. Существуют особые вирусы – бактериофаги, что значит «пожирающие бактерий». Бактериофаги имеют сложное строение. Генетический материал находится в головке бактериофага, которая сверху покрыта белковой оболочкой (капсидом). В центре головки находится атом магния. Далее идет полый стержень, который переходит в хвостовые нити. Их функция — узнавать свой вид бактерий, осуществлять прикрепление фага к клетке. После прикрепления ДНК выдавливается в бактериальную клетку, а оболочки остаются снаружи. Для каждого типа бактерий существует свой особый вирус-убийца. Преимущества: с легкость и быстротой лечебные вирусы могут различить мутировавшие бактерии, что не всегда может сделать антибиотик. Узкая специализация лечебных вирусов (не нападают на полезные бактерии). Недостатки: Склонность бактериофагов менять стратегию. Такое лечение практикуется в Польше и Грузии – борьба с золотистым стафилококком. В других странах эти методы лечения не применяются (нет серьезных исследований, требуется много денег).

III. Заключение

Выводы: значение вирусов огромно как в живой природе, так и в жизни человека, поскольку вирусы являются паразитами и поражают все известные организмы. Многие из них (грипп, полиомиелит, ВИЧ и др.) вызывают у людей тяжелые заболевания, нередко с летальным исходом.

Однако вирусы могут быть полезными. Прежде всего вирусы, как и любые другие паразиты, стимулируют деятельность защитных сил организмов, направляя, в известной степени, эволюционный процесс. Многие вирусы, поражающие бактерии, чрезвычайно важны для медицины и ветеринарии, поскольку позволяют естественным путем и без химических реагентов побеждать многие бактериальные инфекции.

Гипотеза, выдвинутая мною, подтвердилась частично.

Вирусы имеют в жизни человека не только отрицательное значение, но и положительное. В последнее время, благодаря генной инженерии разрабатываются новые технологии использования вирусов для лечения тяжелейших заболеваний.

Продукты моей работы:

·  Памятка «Как защититься от вирусов?». Пользование этой памяткой пациентов детской поликлиники.

·  Плакат «Защита от вирусов. Как работает иммунитет»

·  Буклет «Как защититься от вирусов» для пациентов детской поликлиники и учащихся нашей школы

Что дала мне проделанная работа?

·  Учился работать с информацией

·  Учился составлять вопросы анкеты и обрабатывать результаты анкетирования

·  Учился брать интервью

·  Создал памятку «Как защититься от вирусов?», которую подарил детской поликлинике

·  Обобщал и обдумывал накопленную информацию, вырабатывал суждения и умозаключения

IV. Список источников информации и иллюстраций:

Литература:

1.  Билич, . Полный курс: В 3 т. Т.1. Анатомия , . - М.: Оникс 21 век, 20с.: ил.

2.  Большая энциклопедия эрудита. М.: Махаон, 2004, 487 с.: ил.

3.  Большая иллюстрированная энциклопедия живой природы. М.: Махаон, 2006, 319 с.: ил.

4.  Журнал «Юный эрудит», № 1, 2008 год, 32 с.

Сайты в Интернете:

5.  http://www. *****/enc/nauka_i_tehnika/biologiya/VIRUSI. html

6.  http://ru. wikipedia. org/wiki/%C2%E8%F0%F3%F1%FB

7.  http://biology-ua. *****/publ/2-1-0-2

8.  http://mava. moy. su/publ/referaty/biologija/virusy/

Иллюстрации:

1.  http://*****/articles/506752/img1.jpg

2.  http://www. *****/pictures/m_22587.jpg

3.  http:///datai/meditsina/ZHizn-virusov/Stroenie-virusov. png

4.  http://cosmoforum. *****/_fr/2/s6337532.jpg

5.  http://*****/47/7/110747/84/6460684/normal_virus_cycle_final. jpeg

6.  Фотографии из личного архива

7.  Отсканированные картинки из журнала «Юный эрудит», № 1, 2008 год