Неклеточные формы жизни. Вирусы

«Неклеточные формы жизни. Вирусы»

Задачи:

Образовательные:

Познакомить учащихся с  краткой историей вирусологии и значением вирусов в жизни людей; раскрыть особенности внутриклеточного паразитизма вирусов и  уникальный механизм взаимодействия вируса с клеткой; охарактеризовать  строение и состав вирусов; особенность вируса СПИД.

Развивающие:

развитие умения применять знания на практике; развитие познавательных умений путем выделения главного и осуществления частично-поисковой познавательной деятельности; развитие умений учебного труда путем развития способности работать в должном темпе

Воспитательные:

способствовать воспитанию любознательности, формированию познавательного интереса к изучаемой теме и предмету в целом.

Методы урока:

- критического мышления

- проблемный;

- иллюстративно-словесный;

- дифференцированный.

Ход урока

Организационный момент

Приветствие, проверка готовности к уроку, позитивный настрой на работу.

Изучение нового материала

Актуализация знаний.

- На предыдущем уроке мы разобрали  особенности строения прокариот и эукариот. Теперь же рассмотрим  сверхмельчайшие формы жизни – ВИРУСЫ. Эпиграф нашего урока - суждение лауреата Нобелевской премии П. Медовара о вирусах, назвавшего их «Плохим новостями  в упаковке из белка» (Слайд №.2) В конце урока мы вернёмся к нему  и поясним это высказывание.

Сегодня мы попытаемся ответить на вопросы:  «К каким организмам относятся вирусы? Какое место они занимают в системе органического мира?», «Почему с вирусами, возбудителями болезней растений, человека, животных, трудно вести борьбу, полностью их уничтожить?»

- Давайте с вами вспомним, что мы знаем о вирусах из ранее изученного, для этого в сопроводительных карточках к уроку - заполните 1 часть таблицы (уч-ся заполняют 1 столбец, и озвучивают его)

Знаю	Хочу знать	Узнал на уроке

Теперь подумайте и заполните 2 часть таблицы (уч-ся заполняют 2 столбец и озвучивают его)

А третью часть таблицы заполните в конце урока

Задание (выполнялось дома): Используя данные слова –  вирус, мельчайшая частица, паразит,  разрушение, болезнь  составить синквейн.

- Какие  пятистрочные  стихотворные формы вы придумали?

Я придумала вот такой…

Вирусы

Мельчайшие, опасные

Поселяются, поражают, убивают

не могут жить без других клеток

Болезнь

Итак, вы знаете, что вирусы вызывают заболевания. Известно, что в отличии от живых организмов вирусы во внешней среде имеют форму кристаллов, не проявляя никаких свойств живого. Чем же они отличаются от других организмов? Выдвигаем гипотезу - выслушиваются мнения учащихся (слайд 4).

История открытия вирусов, возникновение вирусологии и значение вирусов в жизни людей. Прослушайте сообщение про это

(сообщение уч-ся и демонстрация слайдов 6,7)

- В 1892 году   открыл вирусы – возбудители болезни табака – табачной мазаики и обнаружил два  основных свойства вирусов:

1. вирусы столь малы, что проходят через фильтры задерживающие бактерии.

2. вирусы невозможно вырастить на искусственных питательных средах (как бактерии).

Ф. Леффлер и П. Фрош  - обнаружили вирусы ящура(болезни крупного рогатого скота); в 1917 году Ф. д Эррелль – открыл бактериофаг  - вирус, поражающий бактерии.

  ВИРУСОЛОГИЯ – наука, изучающая неклеточные формы жизни. C латинского virus -  яд.

Рассмотрим строение вирусов и сравним со строением прокариот (показ слайдов 8, 9, 10).

Имеют размеры от 10 до 300 нм. Форма вирусов разнообразная: палочковидная, шарообразная, цилиндрическая, нитевидная и др. (Слайд  ) Содержат только одну нуклеиновую кислоту или РНК или ДНК (РНК-содержащие или ДНК-содержащие). Отсутствует собственная система, синтезирующая белки (нет ферментов, рибосом, АТФ). Химический состав вирусов. Вирусы по строению - нуклеопротеиды, так как состоят из  ДНК или РНК + белковая оболочка, образующая КАПСИД (Слайд №  ).
По строению различают две группы вирусов (слайд 11, 12).

Классификация вирусов по характеру наследственного вещества

Взаимодействие вируса с клеткой.(слайд 13)

Механизм проникновения

       СПЕЦИФИЧНОСТЬ

Рецепторный  Пиноцитозный

РЕЦЕПТОРНЫЙ МЕХАНИЗМ  проникновения вирусов в клетку путем соединения особых белков вирусной оболочки с белками рецепторами клетки – ПИНОЦИТОЗНЫЙ - погружение вируса в цитоплазму – образование вакуоли – проникновение вируса в любую часть клетки.- встраивание  ДНК вируса в ДНК клетки - построение и-РНК вируса - синтез ДНК вируса и вирусных белков на рибосомах клетки.

ВЫХОД ВИРУСНЫХ ЧАСТИЦ

Механизм выхода вирусных частиц

«взрыв»  «почкование»

А). путем «взрыва» и разрушение клеток;

Б). путем почкования и получения дополнительной оболочки из мембраны клеток.

Вывод: Вирусы представляют собой генетических паразитов. Вирусы не растут, а только репродуцируются (размножаются) внутри клетки хозяина. Молекула ДНК вируса может встраиваться в геном клетки - хозяйки 

(Заполнить схемы на сопроводительной карточке)

Специфичность вирусов.

Вирус гепатита А  и В  паразитируют в клетках печени; вирус гриппа – на слизистых оболочках верхних дыхательных путей; вирус свинки (паротита) – в клетках околоушных желез.

Бактериофаги – паразиты  прокариотических организмов на генетическом уровне. Прослушайте сообщение.

(сообщение уч-ся и демонстрация слайдов 15, 16, 17)

На сопроводительной карточке отметьте части бактериофага.

Физкультминутка

Пути передачи инфекционного агента вирусов.

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ  -  от одного организма к другомучерез окружающую среду

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ  -  с половыми клетками, в хромосомы которых встраивается наследственный материал вируса.

  7. Значение вирусов в жизни человека.

А. Возбудители инфекционных заболеваний: оспаДНК, экцифалит*, гепатит, краснуха*, корь*, бешенство*, гриппДНК (* - РНК вирусы).

Б. Возбудители заболеваний культурных растений: вирус табачной мазайки.

В. В медицине: бактериофаги в борьбе с болезнями, вызванными бактериями.

Применение полученных знаний.

Ответить на вопросы:

1. Давайте вспомним эпиграф урока. Почему же вирусы -  это «плохие новости в упаковке из белка»?  (ответы уч-ся)

2. Почему вирусы проявляют свойства живого организма только после того, как они попадут в клетки?

3. Выскажите свое мнение о времени появления на Земле вирусов в историческом прошлом, учитывая, что вирусы могут существовать и размножаться только в живых клетках, живых организмах.

4.  Охарактеризуйте роль вирусов в жизни природы и людей.

5. Вирусные заболевания людей и животных почти всегда протекают тяжело и имеют существенные последствия. В чем причина тяжелого протекания болезней?

(слайд 21) Какие выводы мы сделаем:

В настоящее время вирусы рассматриваются не только как возбудители инфекционных болезней, но и как переносчики генетической информации между видами. Посещение вирусом любой клетки не проходит для нее бесследно, даже если в результате такого «визита» клетка не погибнет, то разрыв хромосом, изменения в порядке расположения генов, а также изменения в самих генах остаются в «генетической памяти»  клеток.

Разнообразие в царстве вирусов значительно более выражено нежели в растительном и животном мире, если за основу взять характеристику генетических структур. Вирусы - мельчайшие живые частицы, видимые только в электронный микроскоп. Вирусы имеют неклеточное строение в отличии от животных, растений, грибов и бактерий. Основными составными частями вируса являются белковая оболочка  - капсид и генетический материал - ДНК или РНК Капсид имеет высокую степень симметрии и  состоит из капсомеров, количество и способ укладки которых, строго постоянны для каждого вида. Вирусы не имеют органоидов, способных синтезировать собственные белки, для этого им нужны  клетки других организмов.

ВИРУСЫ – НЕКЛЕТОЧНЫЕ ФОРМЫ ЖИЗНИ

(слайд 22) Закрепление изученного материала. 

Продолжить предложение.

В клетке-хозяине вирусы находятся в форме …. Оболочки вируса называются …. Нуклеиновая кислота вирусов может быть …. Впервые вирусы были открыты в 1892 г. …. По строению вирусы бывают двух типов: … Механизмы проникновения вируса в клетку… Механизмы выхода их клетки… Проникшая НК может встроиться в НК клетки-хозяина, при репликации происходит …. После репликации и синтеза вирусных белков происходит …. Бактериофаги имеют следующее строение: …. К изученным РНК-геномным вирусам, поражающим растения относится …. СПИД вызывается вирусом …. К числу вирусных заболеваний человека относятся ….

(Рефлексия. (продолжение ответов)

сегодня я узнал…  было интересно…  было трудно…

я выполнял задания…  теперь я могу…  я приобрел…

я научился…  меня удивило…  урок дал мне для жизни…

Домашнее задание:  §18. , подготовить сообщение «Вирусные заболевания». Заполнить таблицу в сопроводительной карточке  (слайд 22)

       

Использованная литература и интернет – ресурсы

Общая биология Учебник для 10-11 классов школ с углублённым изучением биологии под редакцией проф. Москва «Просвещение» 1995г.

Артемов А. «Энциклопедия. БИОЛОГИЯ», 1995.

, «Универсальные поурочные разработки по общей биологии». Москва. «ВАКО», 2013.

Вирусология. — М.: Медицина, 1986

http:///modules. php? articles_id=622&name=Articles&pa=showarticle

http://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%92%D0%B8%D1%80%D1%83%D1%81%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F

mailto:http://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%91%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%BE%D1%84%D0%B0%D0%B3%D0%B8

Приложение 1

Сообщение № 1.  История открытия  вирусов.

История вирусологии довольно необычна. Первая вак­цина для предупреждения вирусной инфекции — оспы была предложена английским врачом Э. Дженнером в., почти за сто лет до открытия вирусов, вторая вакцина — антирабическая была предложена основателем микробиологии Л. Пастером в.— за семь лет до открытия вирусов.

Честь открытия вирусов принадлежит нашему сооте­чественнику , который впервые в. доказал существование нового типа возбудителя болезней на примере мозаичной болезни табака. Будучи студентом Петербургского университета, он выезжал на Украину и в Бессарабию для изучения причин болезни табака, а затем, после окончания университета, продолжал исследования в Никитском ботаническом саду под Ялтой. В содержимом пораженного листа он не обнаружил бактерий, однако сок больного растения вызывал поражения здоровых листьев. профильтровал сок больного растения через свечу Шамберлана, поры которой задерживали мельчайшие бактерии. В результате он обнаружил, что воз­будитель проходит даже через такие поры, так как фильт­рат продолжал вызывать заболевание листьев табака. Культивирование его на искусственных питательных сре­дах оказалось невозможным. Д. И. - Ивановский приходит к выводу, что возбудитель имеет необычную природу: он фильтруется через бактериальные фильтры и не способен расти на искусственных питательных средах. Он назвал новый тип возбудителя «фильтрующиеся бактерии».

Ивановского в. повторил гол­ландский ученый , придя, однако, к вы­воду, что возбудитель табачной мозаики — жидкий живой контагий. с этим выводом не согла­сился. К этому времени были опубликованы работы Ф. Леффлера и П. Фроша, показавших, что возбудитель ящура также проходит через бактериальные фильтры. , анализируя эти данные, пришел к вы-

воду, что агенты ящура и табачной мозаики принци­пиально сходны. В споре с прав ока­зался . Иванов­ского были положены в ос­нову его диссертации «О двух болезнях табака», представленной в., и изложены в книге того же названия, вышедшей в. Этот год и считает­ся годом открытия вирусов. от­крыл вирус растений. Ф. Леффлер и П. Фрош открыли вирус, поражаю­щий животных. Наконец, в. Ф. д'Эррель открыл бактериофаг — вирус, по­ражающий бактерии. Та­ким образом, вирусы вызывают болезни растений, живот­ных, бактерий.

Слово «вирус» означает яд, оно применялось еще Л. Пастером для обозначения заразного начала. Позже стали применять название «ультравирус» или «фильтрую­щий вирус», затем определение отбросили и укоренился термин «вирус».

В 1901 году было обнаружено первое вирусное заболевание человека — желтая лихорадка Это открытие было сделано американским военным хирургом У. Ридом и его коллегами.

В 1911 году Френсис Раус доказал вирусную природу рака.

Сообщение № 2. Бактериофаги, строение, роль в биосфере, применение в медицине и биологии.

Бактериофамги или фамги (от греч.— «пожираю») — вирусы, избирательно поражающие бактериальные  клетки. Чаще всего бактериофаги размножаются внутри бактерий и вызывают их лизис ( растворение, разрушение клеток и их систем). Как правило, бактериофаг состоит из белковой оболочки и генетического материала одноцепочечной или двуцепочечной  нуклеиновой кислоты (ДНК или реже РНК)

История

Английский бактериолог Фредерик Туорт в статье 1915 года описал инфекционную болезнь стафилококков, инфицирующий агент проходил через фильтры, и его можно было переносить от одной колонии к другой.

Независимо от Фредерика Туорта французско-канадский микробиолог Д’Эрель, Феликс 3 сентября 1917 год сообщил об открытии бактериофагов. Наряду с этим известно, что российский микробиолог Николай Фёдорович Гамалея ещё в 1897 году впервые наблюдал явление лизиса бактерий (сибиреязвенной палочки) под влиянием перевиваемого агента.

После открытия явлений бактериофагии Д’Эрелль развил учение о том, что бактериофаги патогенных бактерий, являясь их паразитами, играют большую роль в патогенезе инфекций, обеспечивая выздоровление больного организма, а затем создания специфического иммунитета. Это положение привлекло к явлению бактериофагии внимание многих исследователей, которые предполагали найти в фагах важное средство борьбы с наиболее опасными инфекционными болезнями человека и животных.

Однако только после изобретения электронного микроскопа  удалось увидеть и изучить ультраструктуру фагов.

Роль бактериофагов в биосфере

Бактериофаг ϕpp2 патогенных вибрионов V. parahaemolyticus и V. alginolyticus

Бактериофаги представляют собой наиболее многочисленную, широко распространённую в биосфере и, предположительно, наиболее эволюционно древнюю группу вирусов Приблизительный размер популяции фагов составляет более 1030 фаговых частиц.

В природных условиях фаги встречаются в тех местах, где есть чувствительные к ним бактерии. Чем богаче тот или иной субстрат (почва, выделения человека и животных, вода и т. д.) микроорганизмами, тем в большем количестве в нём встречаются соответствующие фаги. Так, фаги, лизирующие клетки всех видов почвенных микроорганизмов, находятся в почвах. Особенно богаты фагами чернозёмы и почвы, в которые вносились органические удобрения.

Бактериофаги выполняют важную роль в контроле численности микробных популяций, в автолизе стареющих клеток, в переносе бактериальных генов, выступая в качестве векторных «систем».

Действительно, бактериофаги представляют собой один из основных подвижных генетических элементов. Посредством переноса бактериальной ДНК трансдукции они привносят в бактериальный геном новые гены.

Высокий уровень специализации, долгосрочное существование, способность быстро репродуцироваться в соответствующем хозяине способствует их сохранению в динамичном балансе среди широкого разнообразия видов бактерий в любой природной экосистеме. Когда подходящий хозяин отсутствует, многие фаги могут сохранять способность к инфицированию на протяжении десятилетий, если не будут уничтожены экстремальными веществами либо условиями внешней среды

Строение бактериофагов

1 — головка, 2 — хвост, 3 — нуклеиновая кислота, 4 — капсид, 5 — «воротничок», 6 — белковый чехол хвоста, 7 — фибрилла хвоста, 8 — шипы, 9 — базальная пластинка

Бактериофаги различаются по химической структуре, типу нуклеиновой кислоты, морфологии и характеру взаимодействия с бактериями. По размеру бактериальные вирусы в сотни и тысячи раз меньше микробных клеток.

Типичная фаговая частица (вирион) состоит из головки и хвоста. Длина хвоста обычно в 2—4 раза больше диаметра головки. В головке содержится генетический материал — одноцепочечная или двуцепочечная РНК или ДНК с ферментом транскриптазой в неактивном состоянии, окружённая белковой или липопротеиновой оболочкой — капсидом, сохраняющим геном вне клетки.

Нуклеиновая кислота и капсид вместе составляют нуклеокапсид. Бактериофаги могут иметь икосаэдральный  капсид, собранный из множества копий одного или двух специфичных белков. Хвост, или отросток, представляет собой белковую трубку — продолжение белковой оболочки головки, в основании хвоста имеется АТФаза, которая регенерирует энергию для инъекции генетического материала.

Отросток имеет вид полой трубки, окружённой чехлом, содержащим сократительные белки, подобные мышечным. У ряда вирусов чехол способен сокращаться, обнажая часть стержня. На конце отростка у многих бактериофагов имеется базальная пластинка, от которой отходят тонкие длинные нити, способствующие прикреплению фага к бактерии. Общее количество белка в частице фага — 50—60%, нуклеиновых кислот — 40—50%.

Фаги, как и все вирусы, являются абсолютными внутриклеточными паразитами. Хотя они переносят всю информацию для запуска собственной репродукции в соответствующем хозяине, у них отсутствуют механизмы для выработки энергии и рибосомы для синтеза белка..

Адсорбция бактериофагов на поверхности бактериальной клетки

Жизненный цикл[

Умеренные и вирулентные бактериофаги на начальных этапах взаимодействия с бактериальной клеткой имеют одинаковый цикл.

Адсорбция бактериофага на фагоспецифических рецепторах клетки. Инъекция фаговой нуклеиновой кислоты в клетку хозяина. Совместная репликация фаговой и бактериальной нуклеиновой кислоты. Деление клетки. Далее бактериофаг может развиваться по двум моделям: лизогенный либо литический путь.

Умеренные бактериофаги после деления клетки находятся в состоянии профага.

Вирулентные бактериофаги развиваются по Литической модели: клетка лопается и высвобождается около 200—1000 новых фагов; фаги инфицируют другие бактерии.

Применение

В медицине[

Одной из областей использования бактериофагов является антибактериальная терапия, альтернативная приёму антибиотиков.. В настоящее время их применяют для лечения бактериальных инфекций.. Обычно, применение бактериофагов сопровождается большим, чем антибиотики, успехом там, где присутствуют биологические мембраны, покрытые полисахаридами, через которые антибиотики обычно не проникают.

В биологии

Бактериофаги применяются в генной инженерии в качестве векторов, переносящих участки ДНК, возможна также естественная передача генов между бактериями посредством некоторых фагов (трансдукция).

Поскольку размножение бактериофага возможно только в живых клетках, бактериофаги могут быть использованы для определения жизнеспособности бактерий. Данное направление имеет большие перспективы, поскольку, одним из основных вопросов при разных биотехнологических процессах является определение жизнеспособности используемых культур.

Сопроводительная карточка урока

Ф. И. _________________________________________________________________________________

Знаю	Хочу знать	Узнал на уроке

1.virus -________________

2.ВИРУСОЛОГИЯ_______________________________________________________________

3. 1892г. _______________________________________________________

4. Строение ВИРУСА на примере вируса табачной мозаики

5. Строение бактериофага

Взаимодействие вируса с клеткой (заполнить схемы).

Механизм проникновения

       

Механизм выхода вирусных частиц

7. Продолжить предложение.

В клетке-хозяине вирусы находятся в форме …. Оболочки вируса называются …. Нуклеиновая кислота вирусов может быть …. Впервые вирусы были открыты в 1892 г. …. По строению вирусы бывают двух типов: … Механизмы проникновения вируса в клетку… Механизмы выхода их клетки… Проникшая НК может встроиться в НК клетки-хозяина, при репликации происходит …. После репликации и синтеза вирусных белков происходит …. Бактериофаги имеют следующее строение: …. К изученным РНК-геномным вирусам, поражающим растения относится …. СПИД вызывается вирусом …. К числу вирусных заболеваний человека относятся ….

Взаимопроверка.

Домашнее задание: § 18 , подготовить сообщение «Вирусные заболевания». Заполнить таблицу

Характерные особенности вирусов
Сходство с живыми организмами	Отличие от живых организмов	Специфические черты
1. 2 3 4	1 2 3 4 5	1 2 3 4 5