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,

I. Введение

II. Основная часть

2. Строение вирусов

3. Механизм инфицирования

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.

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.

Антибиотик" href="/text/category/antibiotik/" rel="bookmark">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.

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

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

В предлагаемом разделе рассматриваются характерные особенности вирусов, бактерий, грибов, лишайников. Изучается их образ жизни, значение в природе и значение в хозяйственной жизни человека.

Царство Вирусы

Количество видов. Точное количество видов вирусов неизвестно. В настоящее время описано более 5000 видов, поражающих клетки животных, растений, грибов и бактерий.

Среда обитания. Вирусы обитают в клетках своего хозяина. Во внешней среде они находятся в покоящейся форме - не растут, не питаются, не размножаются, то есть не проявляют никаких свойств живого. Чаще всего вирусы поражают определенные типы клеток. Так вирус гепатита поражает клетки печени, СПИДа - клетки крови, ответственные за иммунитет организма, бешенства - клетки головного и спинного мозга.

Строение. Вирусы - очень мелкие неклеточные организмы от 20 до 300 нм в диаметре (1 нм = 1/1000000 мм). Чтобы их увидеть, нужно использовать электронный микроскоп. Зрелая вирусная частица (вирион) состоит из молекулы ДНК или РНК, окруженной белковой оболочкой (капсидом). Иногда поверх капсида располагается дополнительная оболочка, состоящая из белков и жиров. Форма вирусных частиц может быть различной: палочко­видной (вирус табачной мозаики), многогранной (вирус оспы, полиомиелита), кубической, спиральной. Некоторые бакте­риофаги (вирусы, поражающие клетки бактерий) имеют го­ловку и хвост с отростками.

Пути заражения. В организм человека и животных вирусы проникают со слюной, выделяемой больным человеком при кашле, чихании, разговоре, через ранки (то есть через кровь), через кожу, через грязные шприцы и другие медицин­ские инструменты. Переносчиками многих вирусных заболеваний человека являются животные.

Борьба с вирусами. Бороться с вирусами сложно, так как на них не действуют антибиотики - лекарства, убивающие бактерий. Но в организме образуются особые вещества (интерферон), вызывающие гибель вирусов. Кроме того, иммун­ная система ограничивает распространение инфекции в ор­ганизме. (Иммунитет - способность организма сопротивляться заболеваниям). Лечение вирусных заболеваний проводится под наблюдением врача.

Меры профилактики вирусных заболеваний:

• укрепление иммунитета: закаливание, занятия спортом, пол­ноценное питание, прием витаминов,
• прививки,
• соблюдение правил личной гигиены,
• стерилизация медицинских инструментов,
• здоровый образ жизни,
• избегание контактов с больными людьми, животными.

Значение вирусов в природе и жизни человека

План ответа:

• Общая характеристика бактерий
• Классификация бактерий по форме
• Строение бактериальной клетки. Типы питания бактерий
• Дыхание бактерий
• Размножение бактерий
• Значение бактерий в природе и жизни человека

Количество видов. Насчитывается более 10 тысяч видов бактерий.

Среда обитания бактерий. Бактерии заняли все среды жизни: наземно-воздушную, почвенную, водную, организмы растений, животных и грибов.

Строение бактерий. Средние размеры клеток бактерий от 0,5 до 5 мкм в диа­метре. (1мкм = 1/1000 мм). Бактерии могут существовать в виде отдельных клеток или образовывать колонии. В зависимости от фор­мы клеток бактерий делят на кокки (шаровидные), бациллы (палочковидные), вибрионы (в виде запятой), спириллы и спирохеты (спиралевидные).

Клетка бактерии снаружи покрыта оболочкой, основное вещество которой - муреин. Оболочка, в свою очередь, может быть заключена в слизистую капсулу. Под оболочкой расположена клеточная мембрана. В цитоплазме находятся рибосомы и нуклеоид – участок цитоплазмы, где расположена кольцевая молекула ДНК. Многие бактерии имеют жгутики, необходимые им для пере­движения.

Образ жизни бактерий. Среди бактерий встречаются какавтотрофы (цианобактерии), так и гетеротрофы (молочнокислые, болезнетворные). Некоторые бактерии (симбионты) поселяются в организме человека, животных, растений и обмениваются с ними питательными веществами. Дыхание у одних бактерий происходит с использованием кислорода (аэробно), а у других - без него (анаэробно).

Основной способ размножения бактерий – простое деление клетки надвое. В благоприятных условиях такие деления повторяются каждые 15-20 минут. Половой процесс включает в себя сближение двух бактериальных клеток с последующим обменом генетической информацией. Этот процесс называется конъюгацией.

В неблагоприятных условиях бактерии образуют споры - клетки, покрытые дополнительными оболочками, защищающими их от гибели.

Многообразие бактерий.

Гнилостные бактерии разлагают белки. Они вызывают гниение продуктов.

Молочнокислые бактерии расщепляют углеводы. Превращают молоко в простоквашу, вызывают квашение капусты и других овощей. В то же время вызывают порчу продуктов.

Симбиотические бактерии обитают в кишечнике животных и человека, облегчая расщепление питательных веществ.

В корнях растений поселяются азотофиксирующие бактерии, которые поглощают азот из воздуха. Образующиеся при этом вещества они передают растению, а от него получают углеводы и минеральные вещества.

Болезнетворные бактерии вызывают заболевания человека: брюшной тиф, туберкулез, проказу, ангину, чуму, холеру, дизентерию, столбняк и другие. С ними борются, применяя ле­карства - антибиотики, а также и меры профилактики (кипячение питьевой воды, поддержание чистоты, соблюдение правил личной гигиены).

Новые понятия и термины: кокки, стрептококки, стафилококки, бациллы, спириллы, вибрионы, конъюгация, нуклеоид, муреин.

Вопросы на закрепление.

1. Какое строение имеет тело бактерий?
2. Почему бактерии могут обитать в самых различных средах жизни?
3. Какие существуют способы уничтожения бактерий?
4. Чем могут быть опасны консервы из мяса, рыбы, фасоли?
5. Каких продуктов питания мы бы никогда не знали без бактерий?

Царство Грибы

Количество видов. В настоящее время микологи описали около 100 тысяч видов грибов.

Среда обитания грибов.

Грибы обитают везде, где есть органические вещества: в почве, в воде, на древесине, на растениях, на теле человека и животных. Предпочитают темные влажные места.

Строение грибной клетки.

Грибы - эукариоты. В каждой клетке содержится одно или несколько ядер. Содержимое клетки покрыто клеточной мембраной, а сверху еще и клеточной оболочкой, поэтому вещества в грибную клетку проникают только в газообразном или растворенном состоянии. В состав оболочки входит хитин. В цитоплазме грибной клетки располагаются органоиды, характерные для клетки животного, только клеточный центр у большинства грибов отсутствует. Запасные вещества откладываются в виде гликогена, белков, капель жира.

Строение тела гриба.

Тело гриба называется мицелий, или грибница. Мицелий может быть одноклеточный одноядерный (дрожжи), одноклеточный многоядерный (мукор), многоклеточный (пеницилл, шляпочные грибы). Многоклеточный мицелий состоит из однорядных нитей - гиф. Мицелий растет в течение всей жизни гриба.Размеры грибов колеблются от нескольких миллиметров до нескольких десятков сантиметров.

Образ жизни грибов.

Сходство грибов с растениями и животными.

Так же, как и растения, грибы ведут неподвижный образ жизни, имеют клеточную оболочку, растут в течение всей жизни, поглощают вещества в виде растворов. С животными их сближает гетеро­трофный тип питания, отложение гликогена в качестве за­пасного вещества, образование хитина.

Многообразие грибов.

Дрожжи - одноклеточные микроскопические грибы, обитающие в питательной жидкой среде, богатой сахаром. Они разлагают сахар на спирт и углекислый газ, т.е. вызывают спиртовое брожение. Размножаются почкованием. Дрожжи используются для приготовления хлеба, пи­ва, вина.

Плесневые грибы. Некоторые грибы вызывают образование пушистого налета - плесени на продуктах, почве, бумаге. Например, мукор часто появляется на хлебе. Он представляет собой огромную разветвленную клетку с многочисленными ядрами. Вначале плесень белая, а затем ее гифы поднимаются вверх, и на их концах образуются черные спорангии. При созревании спор головки лопаются, и споры разносятся ветром. Другой пример плесневых грибов – пеницилл. Он поселяется на влажном хлебе, овощах и других продуктах питания. Плесень вначале имеет белый цвет, который затем сменяется на сине-зеленый. Мицелий - многокле­точный. На приподнимающихся концах некоторых нитей образуются «кисточки», состоящие из клеток - спор. Они обры­ваются и разносятся по воздуху. Именно из пеницилла Александр Флеминг выделил первый антибиотик - пенициллин, спасший жизнь многим людям.

Шляпочные грибы. У шляпочных грибов, кроме подземной грибницы, образуются наземные «плодовые тела», имеющие шляпки и ножки. Плодовое тело состоит из плотно переплетенных нитей грибницы. На нижней стороне шляпки образуются трубочки или пластинки, где образуются споры. Шляпочные грибы могут размножаться и вегетативно - частями мицелия. У многих шляпочных грибов гифы оплетают корни растений и даже могут проникать внутрь, образуя микоризу. Грибница поглощает из почвы воду с минеральными веществами, а растение передает грибам органические вещества. Среди шляпочных грибов есть как съедобные, так и ядовитые.

Головневые грибы поражают хлебные злаки. Споры распространяются на здоровые зерновки во время уборки урожая. При посеве они попадают в землю и прорастают. При этом гифы проникают в проростки и растут внутри стебля, питаясь его веществами. Когда наступает цветение, грибница достигает колоса, сильно разрастается, образует очень много спор вместо зерновок.

Спорынья поражает злаковые культуры. Вместо зерновок в колосе образуются ядовитые черно-фиолетовые рожки. Попав в муку, они могут вызвать сильное отравление, в народе получившее название во Франции "антониев огонь", а в России - "злые корчи" ("ведьмины корчи"). Отравлению подвержены и животные. В настоящее время перед посевом зерна обрабатывают специальными веществами, что позволило практически избавиться от спорыньи в сельскохозяйственных посевах. В крайне малых дозах отдельные виды спорыньи используются в медицинских целях.

Трутовики поселяются на деревьях. Споры проникают в древесину через раны в коре. Грибница развивается внутри древе­сины и разрушает ее. Через несколько лет после заражения на дереве появляются многолетние плодовые тела, трубчатые на нижней стороне. Меры борьбы: уничтожение больных де­ревьев, замазывание ран на коре дерева.

Значение грибов в природе и жизни человека.

• Разлагают органические остатки, участвуя в круговороте веществ в экосистеме.
• Формируют почву.
• Входят в состав лишайников и образуют микоризу.
• Используются для получения антибиотиков, пищевых продуктов.
• Вызывают порчу пищевых продуктов, бумаги, кожаных изделий, древесины.
• Могут вызвать заболевания и отравления человека и животных.

Новые понятия и термины: хитин, гликоген, мицелий, гифы, микориза.
Представители: дрожжи, пеницилл, мукор, шампиньон, мухомор, груздь, масленок, головня, спорынья, трутовики.

Исходный уровень знаний:
слоевище, гриб, водоросль, гифы, симбиоз, питание (автотрофное, гетеротрофное), размножение (половое, бесполое)

План ответа:

• Лишайники - симбиотические организмы
• Морфологические типы слоевищ
• Строение тела лишайников
• Размножение лишайников
• Специфические свойства лишайников
• 3начение лишайников в природе и хозяйстве человека

Количество видов. В настоящее время лихенологи описали около 26 тысяч видов лишайников.

Среда обитания лишайников.

Лишайники произрастают на почве, деревьях, скалах. Распространены в умеренных и холодных областях зем­ного шара, а также в горах.

Строение тела лишайника.

Тело лишайника образовано двумя компонентами: грибом и водорослью. Таким образом, лишайники являются симбиотическими организмами. Между симбионтами в процессе эволюции сформировалась тесная связь, в результате чего они стали единым организмом.

Лишайники не имеют зеленой окраски, у них нет стебля, листьев, корней, их тело состоит из слоевища. Основу тела образуют гифы гриба. У большинства лишайников слоевище имеет верхний и нижний корковые слои из плотного сплетения гиф, между которыми находится рыхлый слой грибных нитей с водорослями. Корковый слой грибов защищает водоросли от высыхания, чрезмерного освещения. В слое водорослей происходит фотосинтез и накопление органических веществ. Таким образом, водоросль получает от гриба воду, защиту и растворенные минеральные соли, а гриб получает от водоросли органические вещества. К поверхности они крепятся при помощи гиф гриба. Водоросли, ходящие в состав лишайника, относятся к зеленым или сине-зеленым (цианобактериям).

Различают три формы слоевищ лишайников:

Накипные (графис),

Листоватые (пармелия),

Кустистые (кладония).

Образ жизни лишайников.

Питаются лишайники автотрофно за счет фотосинтеза, протекающего в клетках водорослей. Дышат они, используя кислород воздуха (аэробно). Размножаются лишайники в основном бесполым путем: частями слоевища, спорами грибов. При прорастании спора гриба должна встретить тот вид водорослей, который входит в состав данного лишайника. Если такой встречи не произойдет, гриб обречен на гибель. Грибов, образующих лишайник, в природе в свободном виде не существует. Половое размножение осуществляется за счет грибного компонента при слиянии гиф.

Специфические черты лишайников.

Лишайникам свойственны специфические черты, которые не присущи ни грибу, ни водоросли в отдельности.

Могут первыми поселяться на голых камнях.

Чувствительны к загрязнению окружающей среды – биологические индикаторы чистоты воздуха.

Растут лишайники крайне медленно (прирост за год у накипных составляет 1- 8 мм, у кустистых - 1- 35 мм).

У лишайников имеются специфические вещества, например, лишайниковые кислоты, способные растворять поверхность камня.

Значение лишайников в природе и жизни человека.

Новые понятия и термины: индикатор; лишайники: накипные, листоватые, кустистые.

Вопросы на закрепление:

1. Какого цвета бывают лишайники?
2. Почему возможно существование лишайников там, где мо¬гут существовать гриб и водоросль?
3. Какие лишайники называют эпифитами?
4. Почему в местах произрастания лишайников нужно ходить по специально отведенным тропам?

Хто кого? Вважається, що швидкий розвиток вірусів – необхідність, зумовлена організмом «хазяїна». У той же час відомо, що віруси відіграють важливу роль у розвитку організмів. Тож аргументуйте, на вашу думку, у більшій мірі віруси впливають на організм чи організм на віруси?

Роль вирусов в жизни человека

При латентной (скрытой) инфекции вирусные частицы не выделяются в окружающую среду и возбудителя не всегда можно обнаружить в клетке (вирусы герпеса, ВИЧ и др.), но под влиянием активирующих факторов латентная инфекция может перейти либо в острой, либо в хроническую.

Случается и смешанная вирусная инфекция, когда клетку поражают два или большее количество видов вирусов. При этом возможно взаимодействие тел различных видов вирусов, в результате которой один из них подавляет или, наоборот, усиливает размножение другое.

Проникновение вируса в клетку может привести к структурным и функциональным изменениям в ней вследствие механического повреждения клеточных структур. Например, если разрушены лизосомы, ферменты, которые освободились, могут начать переваривать содержимое самой клетки. В некоторых случаях вирусы могут вызвать неконтролированное деление клеток и превращения их в раковые (онкогенные вирусы-герпеса, папилломы и т.д.).

Пути проникновения вирусов в организм хозяина бывают разными. Вирусы передаются от больного организма к здоровому воздушно-капельным путем, т.е. через органы дыхания (вирусы гриппа, оспы, кори и т.д.). В других случаях вирусы проникают в организм хозяина с пищей (например, вирус энтерита собак или возбудитель ящура, который может передаваться с сырым молоком пораженной коровы), через поврежденную или неповрежденную кожу (вирусы бешенства, оспы, герпеса, папилломы и т.д.), при переливании крови, хирургических или стоматологических операций (возбудители СПИДа, гепатита В и др.), половым путем (вирусы герпеса, папилломы ВИЧ и т.п.).

Проникновение вируса в организм хозяина возможно и из участием переносчиков, которыми могут быть различные членистоногие (насекомые и клещи). Через укус со слюной кровососущих членистоногих в тело человека попадают вирусы клещевого энцефалита (передают иксодовые клещи), желтой лихорадки (немалярийные комары) и другие. Вирусы, которые передаются человеку и позвоночным животным с участием членистоногих, называются арбовирусы. С участием насекомых (тлей, цикад), круглых червей (нематод) могут передаваться и разнообразные вирусы растений.

Вирусы , проникшие в организм хозяина, распространяются по кровеносной, лимфатической (вирусы кори, оспы, клещевого энцефалита, ВИЧ и т.д.) или по нервной (вирусы бешенства и полиомиелита) системах. Вирусы растений - по ведущим тканях хозяев.

Защитные реакции организма против вирусных инфекций. Организм человека, животных и растений имеет защитные механизмы, способные противостоять вирусным инфекциям. Так, в ответ на проникновение вирусов, распознаваемых как антигены, в организме человека и животных вырабатываются антитела белковой природы (иммуноглобулины). Они способны связывать антигены в комплекс антиген-антитело, который обезвреживается иммунной системой. В результате такого взаимодействия изменяется структура вирусной оболочки или антитела блокируют ее прикрепительные белки, вследствие чего они не могут связываться с рецепторными участками плазматической мембраны клеток.

В ответ на проникновение вируса в клетку могут вырабатывались защитные белки - интерфероны, подавляющие размножение вирусов. В отличие от антител, интерфероны не имеют специфичности в отношении определенных видов вирусов. Их применяют в лечении и профилактике многих вирусных заболеваний.

Кроме гуморального иммунитета, который осуществляется благодаря выработке антител, есть и клеточный, основанный на способности некоторых видов лейкоцитов распознавать инфицированные вирусами клетки и уничтожать их. В гемолимфе членистоногих найдено особые ферменты, которые разлагают вирусные частицы.

В одних случаях организм, который перенес вирусную инфекцию, в дальнейшем сохраняет невосприимчивость к ее возбудителя (оспа, корь, энтерит и чумка собак и т.д.). В других случаях (грипп) возможны и повторные заболевания. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) подавляет иммунную систему хозяина, уничтожая лимфоциты, и поэтому человек через некоторое время погибает от того, что ее организм не может противостоять другим инфекционным заболеванием. К сожалению, эффективных средств лечения этой смертельно опасной болезни до сих пор не изобретено. Иногда вирус может сохраняться в организме, не вызывая заболевания. Такие организмы называют носителями, они участвуют в распространении вирусных инфекций.

Значение вирусов в природе и жизни человека. Вирусы вызывают различные, часто массовые (эпидемические) и очень опасные заболевания человека, животных и растений, чем наносят им значительный ущерб. У человека, например, вирусы поражают органы дыхания (грипп, аденоинфекции т.д.), пищеварительную (гастроэнтериты, гепатиты) или нервную (полиомиелит, энцефалиты) системы, кожу и слизистые оболочки (корь, герпес, папилломы, ветряная оспа), подавляют иммунные реакции организма (СПИД), приводят к раковым заболеваниям. В домашних животных вирусы вызывают ящур, чумкой собак, чума кур и многие другие заболевания. Вирусы вызывают и различные заболевания культурных растений: мозаичность, пятнистость, некрозы, опухоли и тому подобное.

Особое значение в борьбе с вирусными заболеваниями имеет профилактическую прививку, в результате которого в организме вырабатывается иммунитет к определенному виду заболеваний. Благодаря профилактическим прививкам удалось победить такие опасные заболевания человека, как оспу, полиомиелит. Прививают и домашних животных: например, собак дважды (до смены зубов и после нее) - против чумки, парвовирусного энтерита подобное. Роль вирусов в природе заключается в регуляции численности своих хозяев. Человек использует вирусы в биологическом методе борьбы с вредными видами (личинками кровососущих комаров, шовкопря-да-недопаркы т.д.). Например, проблему массового размножения кроликов в Австралии, что грозило истощение пастбищ, удалось решить с помощью вируса, который эффективно снизил численность этих животных. Применяя вирус против вредного вида, нужно предварительно убедиться, не поражать он и другие организмы.

Вирусы используют и в генетической инженерии: с их помощью определенный ген, выделенный из другого организма или синтезирован искусственно, можно переносить в клетки бактерий. Так обеспечивается синтез веществ, необходимых человеку (например, гормона инсулина для лечения сахарного диабета, защитных белков-интерферонов).

Ученые считают, что вирусы играют определенную роль и в эволюции прокариот, поскольку могут передавать наследственную информацию от одних особей этих организмов к другим, как в пределах одного вида, так и между разными, встраиваясь в наследственный материал клетки-хозяина.

Взаимодействуя с клеткой организма-хозяина, вирус приводит к изменению ее строения и процессов жизнедеятельности. Проникают вирусы в организм с пищей, через кожу, воздушно-капельным или половым путями, при переливании крови или хирургических операций, с участием переносчиков подобное. Вирусы, проникшие в организм, могут распространяться в нем по кровеносной, лимфатической и нервной системах, а у растений - по ведущим тканях.

В ответ на проникновение вирусов в организме человека, животных и растений осуществляются различные защитные реакции. У человека и позвоночных животных это - выработка антител и защитных белков-интерферонов, а также уничтожение определенными видами лейкоцитов, пораженных вирусами клеток организма.

Недалёкое будущее. Высшее руководство одной из крупнейших стран мира собралось на экстренное совещание. Высокопоставленные чиновники заметно встревожены: группа террористов захватила на одной из военных баз новейшее оружие - настолько секретное, что даже первые лица страны называют его только кодовым обозначением.

Для ликвидации угрозы высылают команду спецназовцев. После Epic Battle c ожесточенными перестрелками и эпическими рукопашными схватками «хорошие» парни неизбежно побеждают «плохих» парней. В финале утомленные бойцы спецподразделения осторожно выносят из бункера террористов кассеты с чёрно-жёлтыми полосками, внутри которых опасно подрагивают шаровидные контейнеры, заполненные жидкостью ядовито-зелёного цвета.

Как выяснилось, эта жидкость содержит опасный вирус, способный за считанные часы уничтожить половину человечества. К бойцам подбегают люди в специальных защитных скафандрах - учёные-вирусологи.

Они забирают опасный груз, тщательно укладывают его в металлические контейнеры и увозят для деактивации в недрах своих зашифрованных лабораторий.

На первый взгляд, этот типичный сценарий голливудских боевиков может показаться забавным и даже примитивным. Но, к сожалению, в нем отражен тот усреднённый набор «знаний» о вирусах, которыми владеет рядовой гражданин.

Действительно, у большинства людей термин «вирус» чаще всего ассоциируется с угрозой или опасностью. Поэтому, давайте выясним, что же такое вирусы и какую роль они играют в нашей жизни.

Название «вирус» происходит от латинского слова «virus» , которое обычно переводится как «яд» или «слизь». Но существуют и другие варианты перевода, например - «отвратительный запах», «острый вкус», «горечь», и даже - «сперма животных».

Подобно вариациям с переводом, термин «вирус» имеет множество определений. С одной стороны, вирус - это микроскопическая частица, состоящая из белков (иногда - липидов) и нуклеиновых кислот, которая способна инфицировать клетки живых организмов. Также вирус можно определить как неклеточную форму жизни, которая обладает собственным генетическим материалом (геномом) и способна к размножению в живых организмах.

Почему же для такого крошечного и, казалось бы, такого простого объекта не существует единого универсального определения? Наверное, потому, что вирус до сих пор остается одной из самых больших загадок для исследователей.

Например, существует теория о том, что вирусы участвовали в появлении клеточного ядра и других компонентов эукариотической клетки. А вот эволюционное влияние вирусов на живые организмы на более поздних этапах эволюции уже доказано.

Так, вирусы привели к появлению плаценты, следствием чего стало возможным появление плацентарных млекопитающих, к которым относится и «род людской». Однако учёные считают, что вирусы на этом не остановились.

Есть основания предполагать, что интеграция генома ретровирусов в ДНК предка человека вблизи гена PRODH сыграла важную роль в развитии умственных способностей homo sapiens. Кроме того, вирусы являются важным природным средством обмена генетической информации между разными видами, что приводит к появлению генетическое разнообразие и направляет эволюцию.

Они играют определяющую роль в регуляции численности популяций некоторых видов живых организмов. В некоторых случаях вирусы образуют со своими хозяевами симбиоз. Вирусы имеют генетические связи с представителями флоры и фауны Земли.

Согласно последним исследованиям, геном человека более чем на 32% состоит из вирусоподобных элементов и транспозонов. Так, в геноме высших приматов существует ген, кодирующий белок синцитин, который считают, был привнесен ретровирусом.

На данный момент вирусы являются одним из крупнейших живых хранилищ неисследованного генетического разнообразия на Земле.

Таким образом, вирусы были и остаются важнейшей составляющей земной жизни на всех этапах эволюции. Однако, человечество начало изучать этот удивительный инфекционный агент совсем недавно. Более того - о самом факте его существования учёные узнали чуть больше века назад, хотя представления о заразности таких болезней, как оспа, корь и многих других, зародились еще у древних народов. Конечно, эти отрывочные наблюдения и догадки были очень далеки от настоящих научных знаний, и к концу XVIII века понимание природы инфекций было относительно примитивным.

(1864-1920)

Настоящая революция в изучении вирусов произошла в 1892 г., когда выдающийся естествоиспытатель отправился в командировку на юг Украины для изучения мозаичной болезни табака. Исследуя эту болезнь, которая наносила огромный ущерб табачным плантациям, молодой учёный обнаружил, что возбудитель этой болезни проходит сквозь бактериальные фильтры.

Таким образом был открыт «организм», в сотни и тысячи раз меньший бактерий (которых учёные того времени считали самыми маленькими и простыми организмами, стоящими на грани живой и неживой природы).

Хотя Ивановский назвал открытый им новый тип возбудителя - «фильтрующиеся бактерии», его осторожность исправил голландский учёный . В 1898 г. он подтвердил результаты исследований Ивановского, и первым высказал мысль о существовании нового возбудителя инфекционных болезней, который назвал термином «вирус». Так был заложен фундамент новой науки - вирусологии .

После Ивановского и Бейеринка открытия совершались одно за другим. В 1898 г. Леффлер и Фрош открыли первый вирус животных - вирус ящура, а Род и Кэрролл в 1901-1902 гг. - первый вирус человека (вирус жёлтой лихорадки).

В том же 1902 г. были открыты вирусы чумы крупного рогатого скота, оспы коз, оспы овец; в 1905 г. - вирусы чумы собак, оспы коров; в 1907 г. - вирус натуральной оспы, вирус денге; в 1908 г. - вирусы полиомиелита, лейкоза кур и др.

И хотя царство вирусов было открыто ещё в конце XIX в., их глубокое изучение стало возможным лишь во второй половине XX века после изобретения электронного микроскопа и адекватных моделей для культивирования.

Мартин Бейеринк (1851—1931)

В настоящее время вирусологию определяют как медико-биологическую науку, изучающую вирусы и субвирусные агенты (вироиды, сателлиты и прионы): их строение, генетику, систематику, эволюцию, их способы заражать и эксплуатировать клетку-хозяина для размножения, их взаимодействие с иммунитетом организма-хозяина, болезни, которые они вызывают, методы их выделения и культивирования, а также использование вирусов в научных исследованиях и терапии.

Вирусы могут быть классифицированы в соответствии с теми хозяевами, которых они поражают: вирусы животных, вирусы растений, вирусы бактерий и др.

Наиболее распространённой является классификация вирусов в соответствии с типом их генетического материала и способа размножения (репликации) в клетке-хозяине. Классификация вирусов обновляется каждые пять лет по решению Международного комитета по таксономии вирусов (МКТВ).

Этот комитет предлагает классифицировать все известные вирусы по четырём иерархическими уровнями: вид, род, семья (иногда подсемейство) и порядок. Сейчас реестр классифицированных вирусов и вироидов включает 3704 вида, входящих в состав 609 родов, 27 подсемейств, 111 семей и 7 порядков.

Основной причиной изучения вирусов является их реальная угроза для человечества. Вирусы являются причиной острых массовых инфекций, на их долю приходится 90% всех инфекционных заболеваний.

Только от острых кишечных и респираторных вирусных инфекций в мире погибает 10-14 млн. человек. Кроме того, вирусы могут быть причиной развития злокачественных заболеваний и вызвать обострение хронических болезней.

В медицинской практике установлено, что вирусы часто являются причиной внутриутробных патологий человека. Следует отметить особую актуальность проблемы так называемых «новых и вновь возникающих инфекций» (emergering-reemergering infections ).

Сегодня известно более 2 тысяч различных болезней человека, спектр которых постоянно пополняется за счёт ранее неизвестных: вирусные лихорадки Ласса, Эбола, Марбург, Зика, ВИЧ-инфекция, ряд вирусных кишечных болезней, вирусные гепатиты C, D, E и G, хантавирусная легочный синдром, ТОРС-коронавирус, болезни нервной системы, вызванные прионами.

Одновременно расширение спектра вирусных болезней происходит за счёт установления природы заболеваний, которые ранее считались неинфекционными (хронические гепатиты, лимфома Беркитта, саркома Капоши, Т-клеточные лейкозы и другие опухоли). Некоторые вирусные варианты онкопатологий так же отнесли к инфекционным болезням.

Всего в онкологии выделено около 250 «специфических» вирусов. При этом доказана этиологическая связь между вирусами гепатита В, С и первичным раком печени, вирусом папилломы человека и раком шейки матки, герпесвирусом человека 8-го типа и саркомой Капоши, вирусом Эпштейна-Барр и лимфомой Беркитта, полиомавирусами клеток Меркеля и карциномой клеток Меркеля, и т.д.

Давно обсуждается вопрос об инфекционной природе некоторых психических расстройств. Сегодня доказано, что в структуре причин самоубийств определённое место занимает инфекционный фактор - вирус Борна.

Также определена вирусная природа многих аутоиммунных (рассеянный склероз, сахарный диабет I типа) и аллергических (сенная лихорадка) болезней человека и животных.

Не менее 300 известных вирусов способны вызывать пандемии (грипп А, оспа, ВИЧ-инфекция, полиомиелит), эпидемии (лихорадка денге, жёлтая лихорадка, Западного Нила, Эбола, Зика), эпидемические вспышки (гепатит Е, вирус Нипа и др.) и спорадические заболевания.

Способность вирусов вызывать смертоносные эпидемии среди людей порождает значительное беспокойство о том, что они могут быть использованы в качестве биологического оружия. Успешное воспроизведение вируса гриппа (пресловутой «испанки») в лаборатории вызвало дополнительные опасения по этому поводу.

Другим примером является вирус натуральной оспы. Официально образцы вируса натуральной оспы хранятся только в двух местах в мире - в лабораториях ГНТЦ «Вектор» (Кольцово, РФ) и Centers for Disease Control and Prevention (Атланта, США). Начиная с 1981 г. вакцинация против оспы больше не практикуется повсеместно, и поэтому большая часть современного населения Земли не имеет устойчивости к вирусу оспы.

Благодаря огромной потенциальной угрозе, которая кроется в вирусных инфекциях, их диагностика имеет большое значение. Но угрозы вирусных инфекций - это только одна из множества частей головоломки под названием «вирус». Учёные нашли и полезные свойства вирусов и научились применять их на благо человечества.

Вирусы имеют большое значение для исследований в молекулярной и клеточной биологии. Поскольку они являются простыми системами, их используют для управления и изучения функционирования клеток.

Например, вирусы применяются в генетических исследованиях. Именно благодаря изучению вирусов были описаны ключевые механизмы молекулярной генетики, такие как: репликация ДНК, транскрипция, процессинг РНК, трансляция, транспорт белков, функционирования рибозимов.

Вирусы могут быть использованы как векторы для введения нужных генов в исследуемые клетки. Это дает возможность заставить клетку производить необходимые чужеродные вещества и изучать последствия введения нового гена в геном. Весьма вероятно, что вирусы найдут широкое применение в генотерапии.

Аналогично, вирусы используются в виротерапии как векторы для лечения различных болезней, поскольку они избирательно действуют на клетки и ДНК. Уже сегодня вирусы используют в борьбе с онкозаболеваниями (для специфического «убийства» некоторых раковых клеток).

Кроме того, вирусы используют с диагностической целью, для лечения бактериальных болезней, для борьбы с насекомыми-вредителями, и даже для регуляции численности популяции нежелательных животных (например - ограничение численности кроликов в Австралии).

Современные нанотехнологии открывают новые широкие возможности применения вирусов. Благодаря своим малым размерам, форме и хорошо изученной химической структуре вирусы используются как «шаблоны» для организации материалов на нано уровне.

Многие вирусы могут быть получены de novo , то есть с нуля. Первый искусственный вирус был получен в 2002 году.

Несмотря на некоторые некорректные трактовки, синтезируется на самом деле не сам вирус, а его генетический материал. Эту технологию уже сегодня используют для разработки вакцин нового типа. Возможность создавать искусственные вирусы имеет большие перспективы, поскольку вирус не может «вымереть», пока известна его геномная последовательность и есть чувствительные к нему клетки.

Сегодня в свободном доступе в специализированных онлайновых базах данных опубликованы полные геномные последовательности 2408 различных вирусов (в том числе вируса натуральной оспы).

Вирусы являются самой распространенной формой существования органической материи на планете, оказывающей огромное влияние на другие формы жизни. Включая так называемых Homo sapiens, т.е. нас с вами. Их изучение и использование в интересах человечества - одна из важнейших задач для учёных.

В Украине развитие вирусологической науки исторически связано с Киевским национальным университетом. Так сложилось, что вот уже более 100 лет, наше учебное заведение занимает лидирующие позиции в этой области науки.

Например, 16 марта 1903 г. именно здесь, в стенах Киевского Императорского университета святого Владимира (так тогда назывался наш Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко), основатель вирусологии Д.И. Ивановский успешно защитил докторскую диссертацию на тему: «Мозаичная болезнь табака» . Тем самым он официально подтвердил свой мировой приоритет в открытии патогена табачной мозаики.

В 1962 г. в Киевском государственном университете имени Т. Г. Шевченко была открыта первая во всем СССР кафедра вирусологии, которая начала подготовку специалистов-вирусологов.

Организатором и первым заведующим кафедрой вирусологии была известный вирусолог и эпидемиолог, профессор, доктор медицинских наук Нина Петровна Корнюшенко . С декабря 2003 кафедру возглавляет профессор, доктор биологических наук, академик Высшей школы Украины, лауреат премии Украины в области науки и техники, премии НАНУ имени Д.К. Заболотного - Валерий Петрович Полищук .

Сегодня кафедра вирусологии УНЦ «Биологии и медицины» Киевского национального университета имени Тараса Шевченко является ведущим центром по подготовке специалистов-вирусологов в Украине.

Студенты, специализирующиеся на кафедре, получают основательную теоретическую и практическую подготовку по целому ряду научных направлений современной вирусологической науки, включая фитовирусологию, бактериофагию, медицинскую и ветеринарную вирусологию.

А.В. Коротеева , доцент кафедры вирусологии, Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Учебно-научный центр «Институт биологии и медицины»

Вирусы открыты русским ботаником Д.И. Ивановским (1864 – 1920 гг.) в 1892 году при исследовании мозаичной болезни листьев табака. Термин «вирус» был впервые предложен в 1898 г. голландским ученым М. Бейеринком (1851 – 1931 гг.).

В настоящее время известно около 3000 различных видов вирусов.

Размеры вирусов колеблются от 15 до 350 нм (длина некоторых нитевидных достигает 3 000 нм; 1 нм = 1·10 –9 м), т.е. большинство из них не видны в световой микроскоп (субмикроскопические) и их изучение стало возможным только после изобрете­ния электронного микроскопа.

В отличие от всех остальных организмов вирусы не имеют клеточного строения!

Зрелая вирусная частица (т.е. внеклеточная, покоящаяся – вирион ) устроена очень просто: она состоит из одной или нескольких молекул нуклеиновых кислот, составляющих сердцевину вируса, и белковой оболочки (капсид) – это так называемые простые вирусы .

Сложные вирусы (например, гер­­песа или гриппа ) кроме, белков кап­сида и нуклеиновой кислоты содержат до­полнительную липо­проте­идную мем­бра­ну (оболочку, суперкапсид образуемый из плазматической мембраны клетки хозяина), раз­­­личные углеводы и фер­менты (рис.3.1).

Ферменты способствуют проникно­ве­нию вирусной НК в клетку и выходу обра­зо­вавшихся вирионов в среду (нейраминидаза миксовирусов, АТФ-аза и лизоцим некоторых фагов и др.), а также участвуют в процессах транскрипции и репликации вирусной НК (различные транскриптазы и репликазы ).

Белковая оболочка защищает нуклеиновую кислоту от различных физических и химических воздействий, а также препятствует проникновению к ней клеточных ферментов, предотвращая тем самым ее расщепление (защитная функция). Также, в составе капсида имеется рецептор, комплементарный рецептору заражаемой клетки – вирусы поражают строго определенный круг хозяев (определительная функция).

Вирионы многих вирусов растений и ряда фагов имеют спиральный капсид, в котором белковые субъединицы (капсомеры) уло­жены по спирали вокруг оси. Например, ВТМ (вирус табачной мозаики ) имеет форму палочек диаметром 15 – 17 нм и длиной до 300 нм (рис. 3.2.). Внутри его капсида имеется полый канал диаметром 4 нм. Гене­ти­ческим материалом ВТМ явл
яется одноцепочечная РНК, плотно уло­жен­ная в желобке спирального капсида. Длявирионов со спиральным капси­дом характерно высокое содержание белка (90 – 98%) по отношению к

Рис. 3.2. Строение вируса табачной мозаики.

нуклеиновой кислоте.

Капсиды вирионов многих вирусов (например, аденовирус , вирус герпеса , вирус желтой мозаики турнепса – ВЖМТ) имеют форму симметричного мно­гогранника, чаще всего икосаэдра (многогранник с 12 вершинами, 20 треугольными гранями и 30 ребрами). Такие капсиды называют изометрическими (рис. 3.3.). В таких вирионах содержание белка составляет около 50% по отношению к НК.

В вирусе присутствует всегда один тип нуклеиновой кислоты (либо ДНК, либо РНК), поэтому все вирусы делят на ДНК-содержащие и РНК-содержащие. Молекулы нуклеиновой кислоты в вирионе могут быть линейными (РНК, ДНК) или иметь форму кольца (ДНК). Причем эти нуклеиновые кислоты могут состоять из одной цепочки или из двух. Вирусная НК имеет от 3 до 200 генов.

Нуклеиновая кислота вируса совмещает в себе функции обеих кислот (ДНК и РНК) – это хранение и передача наследственной информации, а также управление синтезом белков.

В отличие от вирусов все клеточные организмы содержат оба типа нуклеиновых кислот.

Более сложное строение име­ют вирусы бактерий – бак­те­рио­фаги (рис. 3.4.). Они со­стоят из головки и хвоста (стер­жня и чех­ла, базальной плас­тинки и нитей отростка). Длин­ная молекула НК (РНК или ДНК) сложена в виде спирали внутри головки бактерио­фага (бел­ковой оболочки).

К вирусам относятся также и вироиды – ин­фек­ционные агенты, представляющие собой низко­мо­ле­ку­лярные (короткие) одноцепо­чечные кольцевые РНК, не ко­дирующие собственные белки (ли­шены кап­сида). Являются возбу­дителями ряда заболеваний.

К

ак уже было сказано выше, вне живой клеткивирусы раз­­мно­жаться не могут. Вирус по­падает в клетку, либо впрыскивая в нее свою нуклеиновую кислоту остав­ляя при этом белковую оболочку снаружи клетки (как это делают бактериофаги ), либо при фагоци­тозе (пиноцитозе) вместе с белковой оболочкой (вирусы жи­­вотных), либо через нарушен­ную клеточную оболочку (вирусы растений).

В

Рис. 3.4. Строение бактериофага.

Нити отростка

ирусы растений распространя­ются, как правило, с помощью насекомых и нематод (круглые черви). Сосущие насекомые (например, цикады) переносят вирусы вместе с соком, который они высасывают из клеток флоэмы или эпидермиса. Также вирусы могут передаваться потомству через семена и споры.

Ученые считают, что вирусы возникли около 3 млрд. лет назад из нуклеино­вых кислот организмов (прокариотов) в результате выделения из генома свободных фрагментов, которые приобрели способность синтезировать белковую обо­лочку и делится (удваиваться, реплицироваться) внутри клеток. Высказывается мнение, что новые типы вирусов и сейчас образуются из генома бактерий и эукариот (ядра, пластид, митохондрий).

В природе вирусы имеют большое значение, так как они распространены повсеместно и поражают все группы живых организмов, часто вызывая различные заболе­вания.

Известно более 1000 заболеваний растений , вызванных вирусами (РНК-со­дер­жащие). Наиболее распространены различные некрозы (участки мертвой ткани), мозаики (пятна, крапинки, полосы на органах растений), при которых повреждаются ткани паренхимы, уменьшается количество хлоропластов, разрушается флоэма и т.д.; наблюдается морщинистость или карликовость листьев. Вирусы вызывают задержку роста растений, что приводит к снижению урожаев.

ВЖМТ – вирус желтой мозаики турнепса , ВТМ – вирус табачной мозаики , ВККТ –вирус карликовой кустистости томатов.

Появление полосок на цветках некоторых сортов тюльпанов (пестрые) также обусловлено вирусом, а ведь цветоводы продают эти тюльпаны, выдавая их за особый сорт.

У животных вирусы (ДНК- и РНК-содержащие) вызывают такие заболевания, как: ящур (у крупного рогатого скота), бешенство (у собак, лисиц, волков), миксоматоз (у крыс), саркома, лейкоз и чума (у кур) и т.д. Очень часто за­ражаются этими болезнями и люди (при контактах с зараженными животными).

У человека вирусы вызывают такие заболевания, как: оспа (вирус натуральной оспы), свинка (парамиксовирус), грипп (миксовирус), респираторные заболевания (ОРЗ; риновирусы РНК-), инфекционный гепатит , полиомиелит (детский паралич; пикорнавирус), бешенство , герпес , СПИД (вирус иммунодефицита человека – ВИЧ).

Грипп – единственное инфекционное заболевание, которое проявляется в виде периодических глобальных эпидемий, опасных для жизни человека. Инфекционные свойства вируса гриппа (поражает слизистые оболочки дыхательных путей), как и других вирусов, зависят от специфических белков вирусной оболочки, которые постоянно изменяются в результате рекомбинаций или мутаций. Поэтому новые штаммы вируса гриппа вызывают новые эпидемии, так как у человека не выработался пока к ним иммунитет.

Так, зимой 1968/69 г. в США было зарегистрировано 50 млн. случаев гонконгского гриппа, при этом 70 000 человек погибло. Эпидемия 1918/19 г. охватила весь земной шар, проходила в виде трех волн и унесла 20 млн. человеческих жизней.

Вирусные заболевания с трудом поддаются лечению, поскольку вирусы не чувствительны к антибиотикам. К счастью, во многих случаях иммунная система ограничивает дальнейшее распространение инфекции.

Многочисленные вирусные заболевания человека и животных возможно предупредить путем иммунизации – проведения профилактических прививок, которые позволяют вырабатывать иммунитет против вирусов.

Человеком вирусы широко используются в микробиологических исследова­ниях (биотехнология, генная инженерия). Возможно использование вирусов для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.

В США с хлопковой совкой эффективно борются с помощью вируса. Данный метод борь­бы практически безвреден – вирус, как правило, видоспецифичен (т.е. поражает только опреде­ленный вид организма).

Также установлено, что, например, вирус некротической мозаики риса подавляет рост ри­са. А вот другие растения, например, джут (источник грубых волокон для мешков и канатов), лучше растут, когда поражены этим вирусом, чем в здоровом состоянии. Этот феномен ученые пока объяснить не могут.

Бактериофаги поражают бактерии (проникают внутрь и активно их разрушают), в том числе и болезнетворные. Поэтому возможно их использование для предупреждения и лечения многих инфекционных заболеваний, для борьбы с болезнетворными бактериями: чумой, брюшным тифом, холе­рой и др.

Windows 8