Как поступить
в Онлайн-школу №1 и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

Конспект урока: Вирусы – неклеточная форма жизни

Молекулярная биология

Вирусы – неклеточная форма жизни

План урока

  • Вирус ー неклеточная форма жизни
  • Открытие вирусов
  • Строение и жизнедеятельность вирусов
  • Бактериофаги
  • ВИЧ

Цели урока

  • Характеризовать структуры с позиции наличия признаков живого
  • Пользоваться цитологической терминологией при описании строения, физиологии и значении вирусов
  • Демонстрировать роль знаний о вирусах в жизни человека

Разминка

  • Какую пользу могут приносить вирусы человечеству?

Вирус ー неклеточная форма жизни


Вирус (лат. virus — яд) — неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри клеток.


Вирусы обладают свойствами, которые позволяют считать их живыми существами, но могут рассматриваться и как гигантские молекулы нуклеопротеидов. Считая признаком живого наличие клеточного строения, большинство учёных тем не менее, относят вирусы к живым организмам, потому что их существование неразрывно связано с клеткой. Являясь внутриклеточными паразитами, вирусы способны к воспроизведению только внутри клетки хозяина, а, следовательно, обладают наследственностью и изменчивостью. По-видимому, они представляют собой как бы переходную группу между живой и неживой природой. Вирусы в настоящее время выделены в отдельную империю неклеточных организмов — Vira . Для них характерны следующие признаки.

 

Отличие вирусов от клетки:

 

  1. Не имеют клеточного строения.
  2. Внеклеточная (покоящаяся) форма вируса, не проявляющая никаких признаков жизни, называется вирион .
  3. Вирусы НЕ размножаются делением, т.е. НЕ способны к самовоспроизведению.
  4. Вирусы никогда не размножаются вне клетки хозяина, размножаются только в клетках других организмов.
  5. Содержат только один тип нуклеиновых кислот - либо только ДНК, либо только РНК.

 

Открытие вирусов

 

Вирусы открыл в 1892 г. русский учёный Дмитрий Иосифович Ивановский при изучении мозаичной болезни табака. Сам термин вирус (от лат. virus — яд) был предложен позднее М.Бейеринком. Они настолько малы, что не видны в световой микроскоп, поэтому до появления электронного микроскопа природа вирусов оставалась неясной. Активное их изучение началось во второй половине XX в.

 

Строение вирусов

 

Вирусы очень малы и различимы только в электронный микроскоп. Размеры вирусов колеблются от 15 до 400 нм

 

Вирусы имеют достаточно простое строение. Их можно рассматривать как генетические элементы, состоящие из ДНК или РНК, одетые в защитную белковую или белково-липидную оболочку

 

  1. Нуклеиновая кислота  – одна из молекул (ДНК или РНК, одноцепочечных или двухцепочечных, линейных или кольцевых (рис. 1 А, Б). Это генетический материал вируса.
  2. Капсид – белковая оболочка: отдельные молекулы капсида называются –  капсомер  (рис. 1 А, Б). Обладает высокой степенью симметрии, имея, как правило, спиральную или многогранную форму. Эта особенность позволяет капсомерам объединяться путем самосборки .
  3. Суперкапсид (у некоторых вирусов) – липопротеиновая мембрана + углеводы + неструктурные белки-ферменты; окружен оболочкой из плазматической мембраны клетки-хозяина (рис. 1 А).

Рис.1. Строение вируса: А - сложный вирус; Б - простой вирус. Рис.1. Строение вируса: А - сложный вирус; Б - простой вирус.

 

Бактериофаг

 

Особая группа вирусов, поражающих только бактериальные клетки. 

 

Рис.2. Строение бактериофага Рис.2. Строение бактериофага

  1. Головка генетический материал: одноцепочечная/двуцепочечная РНК/ДНК, окружённая белковой или липопротеиновой оболочкой — капсидом.
  2. Хвост , или отросток – белковая трубка: продолжение белковой оболочки головки, в основании хвоста, имеет фермент АТФазу, которая накапливает энергию для инъекции генетического материала. Отросток имеет вид полой трубки, окружённой чехлом, содержащим сократительные белки, подобные мышечным. У ряда вирусов чехол способен сокращаться, для введения ДНК/РНК в клетку.
  3. Базальная пластинка – на конце отростка, от которой отходят тонкие длинные нити, для прикреплению фага к бактерии.

 

Классификация вирусов

 

ДНК-содержащие

РНК-содержащие

с одной
нитью ДНК

с двумя
нитями ДНК

с одной
нитью РНК

с двумя
нитями РНК

Бактериофаг

Аденовирусы

Энтеровирусы

Ретровирусы
(онкогенные)

оспа, герпес

грипп, бешенство,
энцефалит, корь,
краснуха, вирусы
растений

опухоли растений,
ВИЧ

 

Размножение вирусов

 

При внедрении в живую клетку вирус начинает размножаться, подавляя и разрушая все структуры клетки-хозяина. Вне клетки они инертны, способны кристаллизоваться подобно неживому веществу, сохраняя при этом свои свойства.

 

Проникая в клетку, вирус начинает синтез своих белков и репликацию вирусной ДНК, используя рибосомы, т-РНК и ферменты клетки-хозяина (рис..3). Вирусные частицы размножаются, клетка-хозяин погибает. Вирус поражает новые клетки. 

 

В случае если генетическим аппаратом вируса является РНК, вначале идёт процесс обратной транскрипции (синтез ДНК на матрице РНК), а далее — как у ДНК-содержащих вирусов (рис. 4). 

Рис.3. Размножение ДНК-содержащего вируса (бактериофаг). Рис.3. Размножение ДНК-содержащего вируса (бактериофаг).
Рис.4. Размножение РНК-содержащего вируса (ВИЧ). Рис.4. Размножение РНК-содержащего вируса (ВИЧ).

 

ВИЧ -вирус иммунодефицита человека

 

Рис.5. Строение ВИЧ. Рис.5. Строение ВИЧ.

Вирус, вызывающий СПИД и названный вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), относят к ретровирусам , его генетический материал представлен в виде молекул РНК.

 

Вирионы ВИЧ имеют округлую форму и диаметр 100-120 нм. Наружная белково-липидная мембрана, позаимствованная от клетки-хозяина, пронизана собственными белками вируса (рис. 5). Они играют важную роль в процессе проникновения вируса в клетку-мишень. Под мембраной располагается белковый капсид, образующий промежуточную оболочку. Под ним сердцевина вируса — нуклеоид, белковая оболочка которого имеет форму усечённого конуса. Внутри нуклеоида находятся две молекулы РНК и фермент обратная транскриптаза (ревертаза) . Этот фермент катализирует реакцию обратной транскрипции в клетках (рис. 4).

СПИД является единственным видом иммунодефицита, имеющим конкретного возбудителя — ВИЧ. Клетками-мишенями для ВИЧ являются клетки крови и мозга человека: В-лимфоциты, Т-лимфоциты, моноциты, нейроны, нейроглия, а также клетки слизистой кишечника, плацента и др. В первую очередь вирус поражает Т-лимфоциты, ответственные за выработку иммунитета. ВИЧ характеризуется крайне быстрой формой изменчивости. Она в 30-100 раз выше, чем у вируса гриппа. После внедрения вируса в лимфоциты через несколько недель в крови человека появляются антитела, но вирус может долго не проявлять себя, так как имеет длительный инкубационный период (от нескольких месяцев до нескольких лет). В определённый период деятельность вируса может активизироваться, и он начинает поражать новые клетки, что приводит к развитию болезни. Поражённые лимфоциты, ответственные за иммунную реакцию человека, перестают узнавать  чужеродные бактерии, аномальные клетки и вырабатывать антитела. При этом вторичные инфекции (пневмония, гепатит, диарея) поражают организм, могут возникнуть опухоли (саркомы). Последняя стадия заболевания характеризуется резким уменьшением массы тела, слабоумием за счёт поражения клеток мозга, снижением всех иммунологических показателей и, наконец, гибелью организма. ВИЧ выделен практически из всех физиологических жидкостей организма: из плазмы крови, семенной жидкости, слюны, материнского молока, спинномозговой жидкости, слёз. Однако концентрация вирионов в этих жидкостях различна.

 

Поэтому наиболее реальными путями передачи инфекции являются:

 

  1. донорские органы, ткани, плазма крови, костный мозг, сухожилия;
  2. загрязнённые медицинские инструменты: иглы, шприцы, хирургические и стоматологические инструменты;
  3. половые контакты между партнёрами, один из которых — носитель ВИЧ;
  4. «вертикальный» путь «мать — ребёнок» (внутриутробно, при родах, при вскармливании грудным молоком).


Контрольные вопросы

 

  1. Кем и когда были открыты вирусы?
  2. Используя рис. 1, сравните строение различных вирусов. Отметьте черты сходства и различия.
  3. Чем может быть представлен генетический аппарат вирусов? На какие две группы их можно разделить? Приведите примеры таких вирусов.
  4. Как происходит проникновение бактериофага и ВИЧ в клетку-хозяина? В чём их сходство и различие?
  5. В чём суть процесса обратной транскрипции? Какой фермент катализирует этот процесс?


Подумай

 

  1. Объясните, почему так трудно найти препараты для лечения вирусных заболеваний, например гриппа и ОРВИ.
  2. Во время эпидемии чумы умирало примерно 80% заболевших людей. Смертность от набирающего темпы СПИДа составляет почти 100%. Проанализируйте эти факты.
  3. Объясните, почему в середине XX века вирусы стали одним из главных объектов экспериментальных генетических исследований.


Практическая работа «Решение задач по молекулярной биологии»

Молекулярная биология
  • В поисках путей модернизации. Европа меняющаяся

    История

  • Повседневная жизнь и мировосприятие человека XIX века

    История

  • Век демократизации. «Великие идеологии»

    История