Состав, размеры и форма. Строение, свойства, формы и виды вирусов Вирус имеет две формы первая
Читайте также
Табачной мозаики:
Пропуская сок из больных листьев через фарфоровые фильтры, задерживающие все виды бактерий, Ивановский установил, что фильтрат все же содержит возбудителей заболевания, и назвал их «фильтрующимися возбудителями». Но в отличие от бактерий, возбудители табачной мозаики не способны расти на искусственных питательных средах. В своей диссертации показал, что при разбавлении в несколько раз фильтрат полностью сохраняет свои свойства, а при нагревании до 60-70ºС возбудители погибают, что свидетельствовало о живой природе возбудителя. Голландец Бейеринк предложил для загадочного агента термин «вирус» (яд), название прижилось.
Вирусы состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белков, образующих оболочку вокруг этой нуклеиновой кислоты, т. е. представляют собой нуклеопротеидный комплекс. В состав некоторых вирусов входят липиды и углеводы. Вирусы содержат всегда один тип нуклеиновой кислоты – либо ДНК, либо РНК. Причем каждая из нуклеиновых кислот может быть как одноцепочечной, так и двухцепочечной, как линейной, так и кольцевой.
РНК-геномными вирусами вызываются мозаичная болезнь табака, полиомиелит, грипп, корь, бешенство , свинка. Среди них есть и онкогенные вирусы, вызывающие рак у рептилий, птиц, млекопитающих и человека. Есть вирусы с двумя молекулами РНК – ВИЧ, саркома Рауса. К ДНК-геномным вирусам относятся вирусы оспы, герпеса, аденовирусы, вирус гепатита В.
Капсид – оболочка вируса, образована белковыми субъединицами, уложенными определенным образом. Капсид защищает нуклеиновую кислоту вируса от различных воздействий и обеспечивает осаждение вируса на поверхности клетки-хозяина. Суперкапсид характерен для сложноорганизованных вирусов (ВИЧ, вирусы гриппа, герпеса). Возникает во время выхода вируса из клетки-хозяина и представляет собой модифицированный участок ядерной или наружной цитоплазматической мембраны клетки-хозяина.
Если вирус находится внутри клетки-хозяина, то он существует в форме нуклеиновой кислоты . Если вирус находится вне клетки-хозяина, то он представляет собой нуклеопротеидный комплекс, и эта форма существования называется вирионом . Следует отметить, что вирусы обладают высокой специфичностью, т. е. они могут использовать для своей жизнедеятельности строго определенный круг хозяев.
В цикле репродукции вируса можно выделит следующие стадии: сначала происходит осаждение на поверхности клетки-хозяина с помощью особых белков вируса, комплементарных рецепторным участкам заражаемой клетки. Затем происходит проникновение вирусной НК в клетку-хозяина, которая может попасть в клетку-хозяина путем «инъекции », растворения оболочки клетки вирусными ферментами или с помощью эндоцитоза. Попав внутрь вирусная НК переводит белок-синтезирующий аппарат клетки под собственный контроль. На следующем этапе происходит синтез необходимых для вируса соединений – синтезируются мРНК для синтеза вирусных белков, затем происходит тиражирование вирусной нуклеиновой кислоты. Причем мелкие ДНК-геномные вирусы проникают для синтеза иРНК в ядро и используют РНК-полимеразы клетки. Крупные вирусы, как например, вирус оспы не могут проникнуть в ядро и используют собственные РНК-полимеразу, а затем происходит синтез вирусных белков с помощью белок-синтезирующего аппарата (рибосом, тРНК, ферментов, аминокислот, энергии) зараженной клетки.
РНК-геномные вирусы синтезируют белки по-разному: у одной группы транскрипция вообще отсутствует, они сами выполняют функцию иРНК и на них происходит синтез белка. Это плюс-нитевые вирусы (вирусы с позитивным геномом), синтез белка у них идет по схеме: РНК → белок. У другой группы на вирусной РНК синтезируется комплементарная ей иРНК (вирус гриппа, кори, паротита), на которой происходит синтез вирусных белков – это минус-нитевые вирусы, вирусы с негативным геномом.
У третьей группы ретровирусов синтез белка происходит наиболее сложно, на однонитчатой РНК синтезируется ДНК ферментом РНК-зависимой ДНК-полимеразой или ревертазой. Эта ДНК встраивается в ДНК клетки-хозяина и там многократно транскрибируется. Образовавшиеся иРНК с одной стороны необходимы для синтеза вирусных белков, кроме того, они сами являются РНК вириона. Синтез белка здесь идет по схеме РНК → ДНК → РНК → белок.На последнем этапе происходит самосборка и выход из клетки дочерних вирусов, а клетка либо погибает, либо продолжает существовать и производить новые поколения вирусных частиц.
Внедрившись в ДНК клетки-хозяина, многие вирусы длительное время могут себя не проявлять, причем при делении клетки ДНК вируса тиражируется и попадает во все дочерние клетки.
Такие вирусы называются умеренными , но рано или поздно вирусы активируются и разрушают клетки. Умеренные бактериофаги используются микробиологами в качестве векторов для переноса генов человека в бактериальные клетки.
И в природе вирусы способны переносить различные гены между отдаленными группами живых организмов.
Борьба с вирусами с помощью антибиотиков неэффективна, так как они не действуют на вирусы вне и внутри клетки. Кроме того, многие вирусы, отпочковываясь от клетки, одеваются в ее мембрану – «плащ-невидимку» и иммунная система организма на них не реагирует, антитела на них не образуются (вирусы гриппа, ВИЧ). К тому же многие вирусы легко мутируют, иммунитет, выработанный на определенный вирус, не срабатывает при попадании в организм вируса-мутанта. Кроме антител, главного оружия иммунитета, организм борется с вирусами с помощью интерферонов – после попадания в клетку НК вируса, клетка выделяет особые белки-интерфероны. Молекулы интерферонов, взаимодействуя с соседними клетками вызывают у последних блокирование синтеза белков как вируса, так и самой клетки и размножение в этих клетках вируса становится невозможным.
|
Биология. Общая биология. 10 класс. Базовый уровень Сивоглазов Владислав Иванович
14. Неклеточная форма жизни: вирусы
Вспомните!
Чем вирусы отличаются от всех остальных живых существ?
Почему существование вирусов не противоречит основным положениям клеточной теории?
Какие вы знаете вирусные заболевания?
В 1892 г. русский ботаник Дмитрий Иосифович Ивановский, изучая мозаичную болезнь растений табака, обнаружил, что при пропускании сока, выделенного из больного растения, через фильтры, задерживающие бактерий, жидкость сохраняла способность вызывать заболевания у здоровых растений. Возбудитель болезни был столь мал, что его и подобные ему структуры, получившие в дальнейшем название вирусы (от лат. virus – яд), стало возможно изучать только после изобретения электронного микроскопа.
Строение вирусов. Вирусы имеют очень простое строение (рис. 46). Каждый вирус состоит из нуклеиновой кислоты (или ДНК, или РНК) и белка. Нуклеиновая кислота является генетическим материалом вируса. Она окружена защитной белковой оболочкой – капсидом . Внутри капсида могут также находиться собственные вирусные ферменты. Некоторые вирусы, например вирус гриппа и ВИЧ, имеют дополнительную оболочку , которая образуется из клеточной мембраны клетки-хозяина. Капсид вируса, состоящий из многих белковых молекул, обладает высокой степенью симметрии, имея, как правило, спиральную или многогранную форму. Эта особенность строения позволяет отдельным белкам вируса объединяться в полную вирусную частицу путём самосборки.
Рис. 46. Вирусы: строение и разнообразие
Рис. 47. Жизненный цикл вирусов (А) и электронная фотография бактериофага (Б)
Рис. 48. Бактериофаги на поверхности клетки-хозяина (электронная фотография)
Вирусы как возбудители болезней. Вирусы способны поражать и эукариотические, и прокариотические клетки. Вирусы, инфицирующие бактерий, называют бактериофагами . Вирусы вызывают множество различных заболеваний у животных, растений и грибов, причём каждый из них имеет своего собственного специфического хозяина. Вирус табачной мозаики, например, поражает растения табака, вызывая образование на листьях характерных пятен – это места отмирания тканей. Вирус оспы поражает только эпителиальные клетки, а вирус полиомиелита – клетки нервной ткани. Вирусными заболеваниями человека являются также грипп, корь, краснуха, гепатит, ветряная оспа, бешенство, герпес, СПИД и многие другие.
СПИД. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий синдром приобретённого иммунодефицита (СПИД), впервые был выделен в США в 1981 г. К 2000 г. число инфицированных этим вирусом уже превысило 30 млн человек. В настоящее время болезнь очень быстро распространяется в Азии, Африке, а также в Центральной и Восточной Европе.
ВИЧ относят к группе ретровирусов , генетическим материалом которых является РНК (рис. 49). Обычно перенос генетической информации в клетке идёт в направлении от ДНК к РНК (транскрипция). У ретровирусов при попадании в клетку-хозяина происходит противоположный процесс, так называемая обратная транскрипция, при которой на основе вирусной РНК синтезируется ДНК, которая затем встраивается в ДНК хозяина.
Рис. 49. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ): А – модель вируса; Б – схема строения; В – электронная фотография
Рис. 50. Жизненный цикл вируса иммунодефицита человека (ВИЧ)
Рассмотрим жизненный цикл вируса иммунодефицита (рис. 50). ВИЧ инфицирует и уничтожает лейкоциты, в том числе так называемые лимфоциты-хелперы (от англ. help – помощь), которые обеспечивают формирование иммунитета человека. После проникновения ВИЧ в клетку путём эндоцитоза (рис. 50, 1–3 ) вирусная РНК выходит в цитоплазму (рис. 50, 4 ), где на её основе с помощью специального фермента синтезируется вирусная ДНК (рис. 50, 5 ). Последняя проникает через поры в клеточное ядро и встраивается в ДНК хозяина (рис. 50, 6 ). В дальнейшем при делении клетки одновременно с копированием клеточной ДНК происходит и копирование встроенной вирусной ДНК, в результате чего количество заражённых лимфоцитов быстро растёт. Этот процесс может продолжаться в течение многих лет. По истечении некоторого времени вирус вновь активизируется (рис. 50, 7 ) и «заставляет» клетку работать на себя, синтезируя вирусные РНК и белки (рис. 50, 8 ), из которых собираются новые вирусные частицы, покидающие клетку-хозяина (рис. 50, 9 ). Причины, по которым вирус спустя 5–6 лет скрытого существования переходит в активную форму, неизвестны. Новые вирусные частицы заражают ещё здоровые лимфоциты. В результате иммунная система разрушается, лимфоциты перестают узнавать чужеродные белки и болезнетворные бактерии, попадающие в организм, и человек становится уязвимым для любых инфекционных заболеваний. Ежегодно у 1–2 % ВИЧ-инфицированных развивается СПИД. Больные СПИДом подвержены различным бактериальным, вирусным и грибковым инфекциям, которые и становятся причиной их смерти. Более 60 % заболевших СПИДом погибают от пневмонии, с которой обычно успешно справляется иммунная система здорового человека. У многих носителей ВИЧ развиваются злокачественные опухоли, а при заражении токсоплазмозом поражаются большие полушария головного мозга, что в дальнейшем может привести к параличу и коме.
Обычно ВИЧ передаётся вместе с кровью или спермой. В 90 % случаев заражение происходит при половом контакте, при этом риск заражения увеличивается пропорционально увеличению числа половых партнёров. Многократное использование одного и того же шприца приводит к быстрому распространению вируса среди наркоманов. ВИЧ может попасть в организм человека при контакте с кровью больного, например при обработке ран. Существует вероятность заражения при переливании крови, не прошедшей тестирование на присутствие ВИЧ. От ВИЧ-инфицированной матери вирус может через плаценту попасть в кровь плода или передаться новорождённому при кормлении грудным молоком. Но воздушно-капельным путём и при рукопожатии этот вирус не распространяется.
ВИЧ – это вирус, поэтому антибиотики, которые используют при лечении бактериальных инфекций, в данном случае бессильны. Современная медицина разрабатывает лекарственные средства, которые подавляют репликацию ВИЧ, но их использование имеет много побочных эффектов и перспективы их применения пока неясны. Разработка вакцины против ВИЧ тоже имеет определённые сложности; это связано с особенностями строения данного вируса и тяжестью заболевания, которое он вызывает. На сегодняшний день важным направлением в лечении СПИДа является восстановление иммунной системы инфицированных.
Пока не существует эффективных способов лечения этого заболевания, лучшим способом защиты от СПИДа является соблюдение мер предосторожности:
– следует избегать случайных половых связей, а при половых контактах изолировать себя от спермы и крови партнёра при помощи презерватива;
– в больницах, стоматологических клиниках, поликлиниках и косметических салонах необходимо использовать одноразовые шприцы, а инструменты многоразового применения тщательно стерилизовать, соблюдая все необходимые условия;
– донорскую кровь следует проверять на наличие антител к ВИЧ.
Вирусы как переносчики генетической информации. Существует гипотеза, что вирусы – это генетический материал, некогда покинувший клетку, но сохранивший способность к самовоспроизведению при возвращении в неё. Следовательно, в процессе эволюции вирусы возникли позже появления клеточной формы, а любое вирусное заражение надо рассматривать как получение клеткой некой чужеродной генетической информации.
Многие вирусы способны не только привносить в организм хозяина свою наследственную информацию, но и, встраиваясь в ДНК хозяина, изменять работу клеточных генов. В процессе копирования вирусной ДНК иногда происходит частичное копирование и генетического материала хозяина. В этом случае новые собранные вирусные частицы, покидающие клетку, будут уносить с собой копию некой наследственной информации хозяина. Таким образом вирусы могут переносить гены между организмами разных видов, отрядов и даже классов, скрещивание которых в принципе невозможно. В настоящее время вирусы рассматривают не только как возбудителей инфекционных болезней, но и как переносчиков генов между организмами.
Вопросы для повторения и задания
1. Как устроены вирусы?
2. Каков принцип взаимодействия вируса и клетки?
3. Опишите процесс проникновения вируса в клетку.
4. В чём проявляется действие вирусов на клетку?
5. Используя знания о путях распространения вирусных и бактериальных инфекций, предложите пути предотвращения инфекционных заболеваний.
6. Предложите несколько разных классификаций вирусов. Какие критерии вы положили в основу этих классификаций? Сравните свои классификации и классификации, которые создали ваши одноклассники.
Подумайте! Выполните!
1. Объясните, почему вирус может проявить свойства живого организма, только внедрившись в живую клетку.
2. Почему вирусные заболевания имеют характер эпидемий? Охарактеризуйте меры борьбы с вирусными инфекциями.
3. Выскажите своё мнение о времени появления на Земле вирусов в историческом прошлом, учитывая, что вирусы могут размножаться только в живых клетках.
4. Объясните, почему в середине XX в. вирусы стали одним из главных объектов экспериментальных генетических исследований.
5. Какие сложности возникают при попытках создать вакцину против ВИЧ-инфекции?
6. Объясните, почему перенос вирусами генетического материала от одного организма к другому называют горизонтальным переносом. Как тогда, по вашему мнению, называют передачу генов от родителей детям?
7. В разные годы как минимум семь Нобелевских премий по физиологии и медицине и три Нобелевских премии по химии были вручены за исследования, непосредственно связанные с изучением вирусов. Используя дополнительную литературу и ресурсы Интернета, подготовьте сообщение или презентацию о современных достижениях в области исследования вирусов.
8. Создайте портфолио по теме «Роль вирусов в жизни организмов и эволюции органического мира на Земле».
Работа с компьютером
Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.
Узнайте больше
Вироиды. В природе обнаружены инфекционные агенты гораздо меньше вирусов – вироиды . Они состоят только из молекулы кольцевой РНК и лишены каких-либо оболочек. Самые малые вироиды имеют длину всего 220 нуклеотидов. Вироиды обнаружены в клетках многих растений. Считается, что они представляют собой вырезанные участки иРНК, которые приобрели способность к репликации. При этом они не работают, как иРНК, и не кодируют белки.
Попадая в клетки растений, вироиды вмешиваются в работу генома клетки-хозяина и вызывают серьёзные заболевания растений. Так погибли миллионы кокосовых пальм на Филиппинах во второй половине XX в. Периодически от вироидов серьёзно страдают посадки картофеля, цитрусовых, огурцов, декоративных цветов и других диких и сельскохозяйственных растений. В животных клетках и у человека вироиды пока не обнаружены.
Вирусы и рак. Многие вирусы способны, проникая в клетки организма, встраивать свой геном в геном клетки, вызывая тем самым серьёзные нарушения в работе генетического аппарата нормальных клеток. В результате может произойти превращение нормальной клетки в раковую.
У многих животных (рыб, амфибий, птиц, млекопитающих) обнаружены десятки вирусов, вызывающих раковые заболевания. У человека обнаружены целые группы онковирусов. Полагают, что около 15 % опухолей человека провоцируются вирусной инфекцией.
Повторите и вспомните!
Человек
Иммунитет. Белки или полисахариды вирусов, попадающих в организм, являются антигенами. Антигены – это любые чужеродные вещества, которые при проникновении в организм воспринимаются как генетически чужеродные и вызывают иммунную реакцию. Иммунитетом называют способность организмов защищаться от болезнетворных микроорганизмов, вирусов и иных чужеродных тел и веществ, сохраняя тем самым постоянство своего состава и свойств.
Существует несколько видов иммунитета. Если иммунитет существует или возникает у человека без каких-либо специальных воздействий, его называют естественным . Иммунитет, полученный путём использования медицинских средств, носит название искусственного .
Естественный врождённый иммунитет одинаков у всех особей вида и передаётся по наследству, т. е. генетически закреплён. Так, человек не болеет многими болезнями, которые встречаются у животных. Например, человек никогда не заболеет собачьей чумкой, так же как собака не заболеет гриппом.
Естественный приобретённый иммунитет отличается у разных людей и не передаётся по наследству, поэтому его ещё называют индивидуальным иммунитетом. Пассивный естественный иммунитет обеспечивают антитела, полученные ребёнком от матери вместе с грудным молоком. Активный естественный иммунитет формируется после перенесённого заболевания. Такой иммунитет также называют постинфекционным. Он сохраняется в организме в течение длительного времени. После некоторых заболеваний иммунитет сохраняется пожизненно, например после кори, краснухи, скарлатины и других «детских болезней».
Искусственный иммунитет может быть только приобретённым. Искусственный активный иммунитет формируется в ответ на введение в организм вакцины. Вакцина – это препарат из ослабленных или убитых возбудителей заболевания, их фрагментов или токсинов. При введении вакцины (прививке) в организме в слабой форме развивается иммунный ответ, в результате которого в крови образуются специальные клетки, способные синтезировать антитела к данному возбудителю. Антитела – это сложные белки (иммуноглобулины). Они способны связываться с антигенами и обезвреживать их. При связывании антигена образуется неактивный комплекс «антиген – антитело», который может быть уничтожен лейкоцитами.
Искусственный активный иммунитет стойкий, сохраняется годами. Впервые систематические прививки против оспы стали использовать с начала XIX в. после работ английского врача Эдварда Дженнера (1749–1823). Его дело продолжил французский микробиолог Луи Пастер (1822–1895). Он ввёл термин «вакцина» и применял вакцинацию в медицинской практике.
Искусственный пассивный иммунитет возникает при введении человеку лечебной сыворотки , которая уже содержит готовые антитела против возбудителя. Это особенно важно в том случае, если заражение уже произошло. Пассивный иммунитет нестойкий, сохраняется в течение 4–6 недель, на протяжении которых антитела постепенно разрушаются.
Ваша будущая профессия
1. Докажите, что базовые знания о процессах, происходящих на молекулярном и клеточном уровнях организации живого, необходимы не только биологам, но и специалистам в других областях естественных наук.
2. Какие профессии в современном обществе требуют знания строения и особенностей жизнедеятельности прокариотических организмов? Подготовьте небольшое (не более 7–10 предложений) сообщение о той профессии, которая вас наиболее впечатлила. Объясните свой выбор.
3. «Эти специалисты нужны в ветеринарных и медицинских научных институтах, академических институтах, на предприятиях, связанных с биотехнологиями. Они не останутся без работы в лабораториях поликлиник и больниц, на агрономических селекционных станциях, в ветеринарных лабораториях и больницах. Порой именно они могут поставить наиболее достоверный и точный диагноз. Их исследования незаменимы для ранней диагностики онкологических заболеваний». Предположите, о людях какой специальности идёт речь в этих предложениях. Докажите свою точку зрения.
Из книги Рассказ о жизни рыб автора Правдин Иван ФедоровичФорма тела рыб Форма тела рыб настолько разнообразна, что невозможно дать ей общую характеристику. Когда мы произносим слова «птица» и «зверь», то сразу же представляем себе в первом случае животное с крыльями, во втором – с четырьмя ногами. А про рыбу можно только
Из книги Теоретические основания дрессировки автора Гриценко Владимир ВасильевичФОРМА НАУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ДОМИНАНТЫ К этой форме научения относятся случаи чрезвычайно быстрого образования условнорефлекторной реакции (1-2 сочетания стимула и подкрепления), на базе гипертрофированной, господствующей потребности (доминанты).Явление доминанты было
Из книги Сравнительный анализ различных форм социального обучения у животных автора Резникова Жанна ИльиничнаАктивное инструктирование как форма социального обучения Активное инструктирование («учительство») является самой сложной формой сигнальной наследственности. Все описанные в научной литературе ситуации учительства у животных касаются передачи навыков от старших
Из книги Стоматология собак автора Фролов В ВФорма головы собаки и ее области У различных пород собак имеется определенная форма черепной коробки. Это произошло в процессе выведения большого количества пород того или иного служебного направления. При выведении новых пород собак человек учитывал ряд служебных
Из книги Непослушное дитя биосферы [Беседы о поведении человека в компании птиц, зверей и детей] автора Дольник Виктор РафаэльевичЕсть ли форма брачных отношений, «естественная» для человека? Мыслители XIX века полагали, что изначально у первобытного человека существовал промискуитет (беспорядочное спаривание всех со всеми). Теперь мы знаем, что это неверно. Во-первых, у ребенка ярко выражена
Из книги Микробиология: конспект лекций автора Ткаченко Ксения Викторовна2. ЕСНО-вирусы. Вирусы Коксаки Относятся к семейству Picornaviridae, роду энтеровирусов.Строение вириона такое же, как у вируса полиомиелита.ЕСНО вирусы выделены в особую группу кишечных вирусов вследствие полного отсутствия патогенного действия на лабораторных животных.
Из книги Микробиология автора Ткаченко Ксения Викторовна50. Вирус полиомиелита, ЕСНО-вирусы, вирусы Коксаки Вирус полиомиелита. Относится к семейству Picornaviridae, роду энтеровирусов.Это относительно небольшие вирусы с икосаэдральной симметрией. Геном образует несегментированная молекула +РНК.Каждая вирусная частица состоит из
Из книги Новая наука о жизни автора Шелдрейк Руперт3.2. Форма и энергия В ньютоновской физике вся причинность рассматривалась на языке энергий, с позиций принципа движения и изменения.Все движущиеся вещи имеют энергию - кинетическую энергию движущихся тел, тепловые колебания и электромагнитное излучение, - и эта
Из книги Род человеческий автора Барнетт ЭнтониФорма тела Самый высокий рост - у суданцев и негров, живущих в районе озера Чад, в Центральной Африке, самый низкий (150 сантиметров) - у пигмеев, тоже живущих в Центральной Африке. Высокие негры живут по соседству с пигмеями, питаются одинаковой с ними пищей, но выше их на
Из книги Основы психофизиологии автора Александров Юрий2.1 Размер и форма Размеры нейронов могут быть от 1 (размер фоторецептора) до 1000 мкм (размер гигантского нейрона у морского моллюска Aplysia) (см. [Сахаров, 1992]). Форма нейронов также исключительно разнообразна. Наиболее ясно форма нейронов видна при приготовлении препарата
Из книги Проблемы этологии автора Акимушкин Игорь ИвановичДвижение - простейшая форма поведения Тропизмы Первое наиболее четкое различие между животными и растениями ясно каждому: растения не могут передвигаться, тогда как животные этим свойством обладают. И тем не менее именно движение растений (поворот к солнцу цветов)
Из книги Гены и развитие организма автора Нейфах Александр АлександровичОсобая форма познания - игры «По мнению У. Торпа, игра… животных всегда связана с элементом познания… У. Торп подчеркивает, что игра может иметь несколько назначений. Она помогает развить „двигательные функции молодого животного“, но игра может „вестись ради самой
Из книги В мире незримого автора Блинкин Семен АлександровичГлава XIV Как в развитии создается форма Форма, возникающая в развитии, - форма целого организма, форма органа или форма клетки - это такой же важный признак организма, как и его биохимические свойства. Ho создание формы - значительно более сложный процесс. Это очевидно
Из книги Биофизика познает рак автора Акоев Инал Георгиевич1. Форма клеток Форма клеток зависит от их внутренней структуры и свойств клеточной оболочки и от их окружения - соседних клеток и поверхностей контакта. Так, при культивировании отдельных клеток на поверхности стекла все клетки стремятся распластаться по субстрату.
Из книги автораГлава II. Вирусы в природе и жизни человека
Из книги автораЛейкоз - генерализованная форма рака Рак - проблема XX века Строго научное определение «рак» объединяет лишь злокачественные опухолевые заболевания кожи и производных его зачаткового листка. Более широкое понятие рака, распространенное, в частности, у неспециалистов
Полноценная по строению и инфекционная, т.е. способная вызвать заражение, вирусная частица вне клетки называется вирионом . Сердцевина («ядро») вириона содержит одну молекулу, а иногда две или несколько молекул нуклеиновой кислоты. Белковый чехол, покрывающий нуклеиновую кислоту вириона и защищающий ее от вредных воздействий окружающей среды, называется капсидом . Нуклеиновая кислота вириона является генетическим материалом вируса (его геномом) и представлена дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК) или рибонуклеиновой кислотой (РНК), но никогда двумя этими соединениями сразу (хламидии, риккетсии и все другие «истинно живые» микроорганизмы содержат одновременно ДНК и РНК). Нуклеиновые кислоты самых мелких вирусов содержат три или четыре гена, тогда как самые крупные вирусы имеют до ста генов.
Рисунок 1 – Схема строения вируса табачной мозаики
У некоторых вирусов в дополнение к капсиду имеется еще и внешняя оболочка, состоящая из белков и липидов. Она образуется из мембран зараженной клетки, содержащих встроенные вирусные белки. Термины «голые вирионы» и «лишенные оболочки вирионы» используются как синонимы. Капсиды самых мелких и просто устроенных вирусов могут состоять лишь из одного или нескольких видов белковых молекул. Несколько молекул одного или разных белков объединяются в субъединицы, называемые капсомерами. Капсомеры, в свою очередь, образуют правильные геометрические структуры вирусного капсида. У разных вирусов форма капсида является характерной особенностью (признаком) вириона.
Вирионы со спиральным типом симметрии, как у вируса табачной мозаики, имеют форму удлиненного цилиндра; внутри белкового чехла, состоящего из отдельных субъединиц – капсомеров, находится свернутая спираль нуклеиновой кислоты (РНК). Вирионы с икосаэдрическим типом симметрии (от греч. eikosi – двадцать, hedra – поверхность), как у полиовируса, имеют сферическую, а точнее, многогранную форму; их капсиды построены из 20 правильных треугольных фасеток (поверхностей) и похожи на геодезический купол.
У отдельных бактериофагов (вирусов бактерий) смешанный тип симметрии. У «хвостатых» фагов головка имеет вид сферического капсида; от нее отходит длинный трубчатый отросток – «хвост».
Встречаются вирусы с еще более сложным строением. Вирионы поксвирусов (вирусы группы оспы) не имеют правильного, типичного капсида: между сердцевиной и наружной оболочкой у них располагаются трубчатые и мембранные структуры.
При наблюдении специально окрашенных крупных вирусов в световом микроскопе их форма всегда казалась шаровидной, напоминающей кокки.
Исследование вирусов в электронном микроскопе показало, что они имеют довольно разнообразную форму и сложное строение.
Различаются следующие формы вирусов:
1. Палочковидная , при которой вирус имеет форму прямого цилиндра длиной 20 ммк (вирус табачной мозаики).
2. Нитевидная , напоминающая эластично изгибающиеся нити, иногда длиной более 1000 ммк при диаметре 10ммк. Такая форма характерна для некоторых вирусов растений и бактерий.
3. Сферическая ‑ вирусы напоминают многогранники, величиной 20-130 ммк (аденовирусы, вирус герпеса, реовирусы) или деформированные шары (миксовирусы).
4. Кубовидная – вирусы имеют форму параллелепипедов с закругленными краями размерами 210-310 ммк (вирусы оспы, экстромилии, миксомы и др.).
5. Булавовидная – эту форму имеют многие вирусы бактерий (бактериофаги) и актиномицетов (актинофаги), она характеризуется наличием головки и хвостового отростка.
Вирусы весьма различны по размерам.
· Крупные приближаются по величине к бактериям: 200-350 нм, 100-150 нм (вирус бешенства).
· Средних размеров: 75-120 нм (вирус гриппа, саркомы кур, бактерий).
· Мелкие: 10-12 нм (вирус ящура, полиомиелита, желтой мозаики турнепса).
Строение и организация генетического материала
У вирусов и фагов
Вирусная частица – ее называют также вирионом – состоит из генетического материала (ДНК или РНК), окруженного белковой оболочкой. Эту оболочку называют капсидом . Заключенная в ней нуклеиновая кислота у одних видов вирусов (ВТМ, вирус, вызывающий бородавки, аденовирус) непосредственно соприкасается с оболочкой, а у других (вирус гриппа, вирусы группы герпеса) отделяется от нее особой мембраной (рис.1).
Рис. 1. Форма и величина частиц (вирионов) некоторых вирусов. Б-эллиптическое белковое тельце; О-оболочка
Белковый капсид и НК образуют так называемый нуклеокапсид .
Частица ВТМ представляет собой полый цилиндр с наружным диаметром не более 18 нм. Внутри цилиндра проходит канал диаметром 4 нм. Цилиндр состоит из 2100 капсомеров, расположенных винтообразно. Каждая белковая субъединица – это свернутая полипептидная цепь из 158 аминокислот, последовательность расположения которых известна. В стенке полого цилиндра между белковыми субъединицами лежит спирально закрученная нить РНК (повторяющая все изгибы спирали, образованной субъединицами) (рис 2).
Рис. 2. Модель вируса табачной мозаики. 1 – РНК, 2 – белковые субъединицы.
В зависимости от способа укладки капсомеров различают капсиды, построенные по спиральному или кубическому типу симметрии. В первом случае капсид будет иметь форму цилиндра, во втором ‑ многогранника. Нуклеокапсиды многих вирусов человека и животных одеты внешней оболочкой – суперкапсидом, состоящим из нескольких слоев (рис 3).
Рис. 3. Структурные типы вирусных частиц. Изображены четыре формы: две со спиральной симметрией и две с кубической симметрией (в обоих случаях один вирион «голый» и один – с оболочкой.
Многие вирусы, которые кажутся нам сферическими, в действительности представляют собой многогранники (кубическая симметрия). При кубическом типе симметрии капсомеры располагаются неравномерно, капсид имеет чаще всего форму икосаэдра (двадцатигранника) – тела, ограниченного двадцатью равносторонними треугольниками, или восьмиугольника (октаэдра).
Нуклеиновая кислота в таких вирусах упакована внутри полого многогранника.
Капсид экосаэдрического вируса состоит из капсомеров двух типов: по углам расположены пентамеры, построенные из 5 белковых мономеров, а грани и ребра образованы гексамерами, состоящими из шести мономеров. Различные экосаэдрические вирусы неодинаковы по размерам, величина их зависит от числа капсомеров. Капсид строится из капсомеров по законам кристаллографии. Самый малый икосаэдрический капсид должен состоять из 12 пентамеров, следующий по величине из 12 пентамеров и 20 гексамеров. Существуют вирусы с 252 и даже 812 капсомерами.
Смешанный тип симметрии имеют сложные вирусы (гриппа, некоторые фаги).
То обстоятельство, что капсиды вирусов построены из большого числа идентичных субъединиц, объясняется количеством нуклеиновой кислоты, заключенным в вирусной частице. У многих вирусов это количество очень невелико, и заключенная в НК информация достаточна для синтеза лишь немногих полипептидных цепей, из которых большая часть выполняет ферментную функцию при размножении вируса в клетке-хозяине. Данный принцип построения капсида (из множества идентичных единиц) гарантирует максимальный эффект при минимальной затрате генетического материала.
(305,9 кБ)
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Цели урока: сформировать у учащихся знания о специфической форме жизни - вирусах, о чертах строения этих форм жизни, особенностях их размножения, научном и практическом значении. (Слайд 2)
Основные понятия: вирус,капсид.
Средства обучения: презентация (ИТК), таблицы, научно-популярная литература о вирусах, выступление учащихся.
Ход урока
1. Оргмомент урока.
2. Повторение материала
Фронтальная беседа по вопросам:
1. Какую роль в клетке играют биокатализаторы?
2. Каков механизм действия ферментов?
3. Какие функции в клетке выполняют ДНК и РНК?
3. Изучение нового материала.
По ходу презентации учащиеся должны заполнить “рабочий лист”.
2. Сообщение учащихся об инфекционных болезнях (оспа, грипп,СПИД).
1. История открытия вирусов
Заболевания растений, животных и человека, вирусная природа которых в настоящее время установлена, в течение многих столетий наносили огромный вред здоровью человека и значительный ущерб хозяйству. Все попытки узнать причину возникновения этих болезней и обнаружить их возбудителя оставались безуспешными.
Впервые существование вируса - нового типа возбудителей болезней - доказал русский ученый Д.И.Ивановский. (Слайд3)
Д.И. Ивановский
Дмитрий Иосифович Ивановский родился в 1864 году в Петербургской губернии. Окончив с отличием гимназию, в августе 1883 года он поступает в Петербургский университет на физико-математический факультет. Как нуждающийся студент Ивановский был освобожден от уплаты за обучение и получал стипендию.
Под влиянием выдающихся деятелей науки, преподававших в то время в университете (И.М.Сеченов, А.М.Бутлеров, В.В.Докучаев, А.Н.Бекетов, А.С.Фамицин и другие), формировалось мировоззрение будущего ученого. Будучи студентом, Ивановский с увлечением работал в научном биологическом кружке, проводил опыты по анатомии и физиологии растений, тщательно выполняя эксперименты. Поэтому А.Н.Бекетов, возглавлявший тогда общество естествоиспытателей, и профессор А.С.Фамицин предложили в 1887 году студентам Д.И.Ивановскому и В.В.Половцеву поехать на Украину и в Бессарабию для изучения заболевания табака, наносившего огромный ущерб сельскому хозяйству юга России. Листья табака покрывались сложным абстрактным рисунком, участки которого растекались, как чернила на промокашке, и распространялись с растения на растение.
Конец XIX века ознаменовался крупными достижениями в микробиологии, и, естественно, Ивановский решил узнать, не вызывает ли табачную мозаику какая-нибудь бактерия. Он просмотрел под оптическим микроскопом (электронных тогда еще не было) множество больных листьев, но тщетно - никаких признаков бактерий обнаружить не удалось. "А может быть, они такие маленькие, что их нельзя увидеть?" - подумал ученый. Если это так, то они должны пройти через фильтры, которые задерживают на своей поверхности обычные бактерии. Подобные фильтры в то время уже имелись.
Мелко растертый лист больного табака Ивановский помещал в жидкость, которую затем фильтровал. Бактерии при этом задерживались фильтром, а прошедшая фильтрацию жидкость должна была быть стерильной и не способной заразить здоровое растение при попадании на него. Но она заражала! В этом суть открытия Ивановского (как просто всё гениальное!).
Здесь сказывается различие в размерах. Вирусы мельче бактерий приблизительно в 100 раз, поэтому они свободно проходили сквозь все фильтры и заражали здоровые растения, попадая на них вместе с отфильтрованной жидкостью. Бактерии к тому же отличаются способностью размножаться в искусственно созданных питательных средах, а открытые Ивановским вирусы этого не делали. "Значит, это нечто новое", - решил ученый. На дворе стоял 1892 год.
Возбудитель мозаичной болезни называется Ивановским то "фильтрующимися" бактериями, то микроорганизмами. И это понятно, так как сразу сформулировать существование особого мира вирусов было весьма трудно. Термин вирус (от латинского virus - яд) появился позже.
Вот таким бразом Ивановский открыл вирусы - новую форму существования жизни. Своими дальнейшими исследованиями он заложил основы ряда научных направлений в вирусологии.
Первая половина ХХ столетия поистине оказалась эрой великих вирусологических открытий. Особо пристально изучались возбудители острых лихорадочных заболеваний. Разрабатывалась методика борьбы с ними и меры предупреждения этих болезней. Стремление ученых как можно скорее обнаружить и выделить вирус при любом неизвестном и особо тяжелом заболевании вполне понятно и оправдано, так как первый шаг в борьбе с болезнью - это выяснение ее причины.
Изучив свойства выделенного вируса, ученые приступали к приготовлению противоядия - вакцины, а затем непосредственно к лечению и профилактике заболевания. Так в борьбе за здоровье и жизнь человека становилась молодая наука о вирусах - вирусология.
Вирусы
Вирусы (от латинского яд) не имеют клеточного строения. Они представляют собой простейшую форму жизни на нашей планете, занимая пограничное положение между неживой и живой материей. (слайд 4)
От неживой материи вирусы отличаются двумя свойствами: способностью воспроизводить себе подобные формы (размножаться) и обладанием наследственностью и изменчивостью.
Устроены вирусы очень просто. Каждая вирусная частица состоит из РНК или ДНК, заключенной в белковую оболочку, которую называют капсидом.
Проникнув в клетку, вирус изменяет в ней обмен веществ, направляя всю ее деятельность на производство вирусной нуклеиновой кислоты и вирусных белков. Внутри клетки происходит самосборка вирусных частиц из синтезированных молекул нуклеиновой кислоты и белков. До момента гибели в клетке успевает синтезироваться огромное число вирусных частиц. В конечном итоге клетка гибнет, оболочка ее лопается и вирусы выходят из клетки.
Поселяясь в клетках живых организмов, вирусы вызывают многие опасные заболевания: у человека – грипп, оспу, корь, полиомиелит, свинку, бешенство, СПИД; у растений – мозаичную болезнь табака, томатов, огурцов, скручивание листьев, карликовость; у животных – ящур, чуму свиней и птиц, инфекционную анемию лошадей.
Что же такое вирус?
Подавляющее большинство ныне живущих на Земле организмов состоит из клеток, и лишь вирусы не имеют клеточного строения. (слайд 5)
По этому важнейшему признаку все живое в настоящее время делится учеными на две империи:
Доклеточные (вирусы и фаги),
Клеточные (все остальные организмы: бактерии и близкие к ним группы, грибы, зеленые растения, животные и человек).
Важнейшими отличительными особенностями вирусов являются следующие:
2. Не обладают собственным обменом веществ, имеют очень ограниченное число ферментов. Для размножения используют обмен веществ клетки-хозяина, ее ферменты и энергию.
Наиболее примитивные вирусы состоят из молекулы РНК (либо ДНК), окруженной снаружи белковыми молекулами, создающими оболочку вируса. Некоторые вирусы имеют еще одну - внешнюю, или вторичную, оболочку; более сложные вирусы содержат ряд ферментов.
Нуклеиновая кислота (НК) является носительницей наследственных свойств вируса. Белки внутренней и внешней оболочек служат для ее защиты.
Так как вирусы не обладают собственным обменом веществ, вне клетки они существуют в виде "неживых" частиц. В этом случае можно сказать, что вирусы представляют собой инертные кристаллы. При попадании в клетку они вновь "оживают".
При размножении для создания компонентов своих частиц вирусы используют питательные вещества и энергетико-метаболические системы инфицированных ими клеток. После проникновения в клетку вирус распадается на составляющие его части - НК и белки оболочки ("раздевается"). С этого момента биосинтетическими процессами клетки-хозяина начинает управлять генетическая информация, закодированная в нуклеиновой кислоте вируса.
Науке известны вирусы бактерий, растений, насекомых, животных и человека. Всего их более 1000. Связанные с размножением вируса процессы чаще всего, но не всегда, повреждают и уничтожают клетку-хозяина. Размножение вирусов, сопряженное с разрушением клеток, ведет к возникновению болезненных состояний в организме.
Вирусы вызывают многие заболевания человека: корь, свинку, грипп, полиомиелит (слайд 6) бешенство, оспу, желтую лихорадку, трахому, энцефалит, некоторые онкологические (опухолевые) болезни, СПИД. Нередко у людей начинают расти бородавки. Всем известно как после простуды зачастую "обметывают" губы и крылья носа. Это тоже всё вирусные заболевания.
Ученые установили, что в организме человека живет много вирусов, но проявляют они себя не всегда. Воздействиям болезнетворного вируса подвержен лишь ослабленный организм.
Пути заражения вирусами самые различные: через кожу при укусах насекомых и клещей; через слюну, слизь и другие выделения больного; через воздух; с пищей; половым путем и другие.
У животных вирусы вызывают ящур, чуму, бешенство; у растений - мозаику или иные изменения окраски листьев либо цветков, курчавость листьев и другие изменения формы, карликовость; наконец, у бактерий - их распад.
С самого начала вирусы считались только возбудителями болезней. Представление о вирусах как об исключительно болезнетворных агентах преобладает и сейчас в широких кругах "непосвященных". Однако это не совсем верно.
Известен целый ряд вирусов, которые не являются носителями болезней. Многие из них проникают в организм человека, но при этом не вызывают никаких клинически обнаруживаемых заболеваний. Они могут продолжительно и без всяких внешних проявлений существовать в клетках своего хозяина.
Строение вирусов
Вирусы нельзя увидеть в оптический микроскоп, так как их размеры меньше длины световой волны. Разглядеть их можно лишь с помощью электронного микроскопа. (слайд 7)
Вирусы состоят из следующих основных компонентов:
1. Сердцевина - генетический материал (ДНК либо РНК), который несет информацию о нескольких типах белков, необходимых для образования нового вируса.
2. Белковая оболочка, которую называют капсидом (от латинского капса - ящик). Она часто построена из идентичных повторяющихся субъединиц - капсомеров. Капсомеры образуют структуры с высокой степенью симметрии.
3. Дополнительная липопротеидная оболочка. Она образована из плазматической мембраны клетки-хозяина и встречается только у сравнительно больших вирусов (грипп, герпес).
Капсид и дополнительная оболочка несут защитные функции, как бы оберегая нуклеиновую кислоту. Кроме того, они способствуют проникновению вируса в клетку. Полностью сформированный вирус называется вирионом.(слайд 8)
Рис. 2. Схематичное строение вируса: 1 - сердцевина (однонитчатая РНК); 2 - белковая оболочка (капсид); 3 - дополнительная липопротеидная оболочка; 4 - капсомеры (структурные части капсида).
Количество капсомер и способ их укладки строго постоянны для каждого вида вируса. Например, вирус полиомиелита содержит 32 капсомера, а аденовирус - 252.
Поскольку основу всего живого составляют генетические структуры, то и вирусы классифицируют сейчас по характеристике их наследственного вещества - нуклеиновых кислот. Все вирусы подразделяют на две большие группы: ДНК-содержащие вирусы (дезоксивирусы) и РНК-содержащие вирусы (рибовирусы). Затем каждую из этих групп подразделяют на вирусы с двухнитчатой и однонитчатой нуклеиновыми кислотами. Следующий критерий - тип симметрии вирионов (зависит от способа укладки капсомеров), наличие или отсутствие внешних оболочек и т.п.
|
|
|
|
Схематичное изображение расположения капсомеров в капсиде вирусов. (слайд 6) Спиральный тип симметрии имеет вирус гриппа - а . Кубический тип симметрии у вирусов: герпеса - б , аденовируса - в , полиомиелита - г .
Характерные особенности вирусов (слайд 9)
| Сходство с живыми организмами | Отличие от живых организмов | Специфические черты |
| Способность к размножению. | 1.Во внешней среде имеют форму кристаллов,не проявляя никаких свойств живого. | 1.Очень маленькие размеры. |
| Наследственность | 2.Не потребляют пищи. | 2.Простота организации (нуклеиновые кислоты + белок) |
| 3.Изменчивость. | 3.Не вырабатывают энергию. | 3.Занимают пограничное положение между неживой и живой материей. |
| 4.Характерна приспособляемость к меняющимся условиям среды. | 4.Не растут. | 4.Высокая скорость размножения. |
| 5. Нет обмена веществ | 5.Носитель наследственной информации. | |
| 6.Имеют неклеточное строение. |
1. Вирусные инфекции.
Попадание вирусов в организм человека, животного или птицы не всегда вызывает развитие остро протекающих инфекций. Вирусы могут продолжительное время и без всяких внешних проявлений существовать в клетках своего хозяина. Это происходит в тех случаях, когда вырабатываемые организмом противовирусные антитела не уничтожают вирус полностью, а сдерживают его размножение в рамках "мирного сосуществования". Такой союз выгоден обеим сторонам.(Слайд 10)
Чем дольше длится перемирие, тем более длителен и срок продуцирования организмом антител. В этой ситуации отсутствует опасность заражения организма извне более активным вирусом, а значит и невозможно развитие острой инфекции.
В рамках "мирного сосуществования" вирус продолжает размножаться в организме хозяина, в результате чего последний через свои внешние выделения способствует распространению вируса в биосфере. В этом случае организм хозяина является носителем латентной (от латинского latens - скрытый) вирусной инфекции.
2. Сообщения учащихся об инфекционных болезнях
В те времена, когда человечество еще и понятия не имело о вирусах, страшные заболевания, вызванные ими, заставляли искать пути избавления от этих болезней. Ярким примером тому является борьба с оспой. (слайд 11).
Оспа - одно из древнейших заболеваний. В прошлом она была самой распространенной и самой опасной болезнью.
Описание оспы нашли в египетском папирусе Аменофиса I, составленного еще за 4 тысячи лет до нашей эры. Оспенные поражения сохранились на коже мумии, захороненной в Египте за 3000 лет до нашей эры. В XVI - XVIII веках в Западной Европе в отдельные годы оспой заболевало до 12 миллионов человек, из которых до 1,5 миллионов умирали. Оспа поражала 2/3 родившихся тогда детей, и из восьми заболевших ею трое погибали. Особой приметой тогда считалось: "Знаков оспы не имеет". Люди с гладкой кожей, без оспенных рубцов, встречались в те времена редко. Сейчас нам даже трудно себе представить ту сокрушительную силу, с которой орудовал тогда вирус оспы.
В конечном итоге этот древнейший бич человечества был сломлен наукой. Сейчас эпидемии оспы прекратились.
Еще 3500 лет назад в Древнем Китае было подмечено, что люди, перенесшие легкую форму оспы, в дальнейшем ею больше никогда не заболевали. Позднее (более 1000 лет назад), опасаясь тяжелой формы этой болезни, которая не только несла с собой неминуемое обезображивание лица, но нередко и смерть, жители Китая, Индии и Персии стали искусственно заражать детей оспой.
На одних надевали рубашки больных, у которых болезнь протекала в легкой форме. В нос другим вдували измельченные и подсушенные оспенные корочки. Наконец, оспу "покупали" - ребенка вели к больному с крепко зажатой в руке монеткой, взамен он получал несколько корочек с оспенных пустул, которые по дороге домой должен был крепко сжимать в той же руке. Человек, зараженный оспой таким путем, переносил ее значительно легче.
Проблема предохранения от оспы была решена только в конце XVIII века английским сельским врачом Эдвардом Дженнером. Не он первый обратил внимание на то, что люди, переболевшие коровьей оспой (болезнью крупного рогатого скота, которая обычно легко протекает у человека), впоследствии никогда не заболевали натуральной, черной оспой. Но именно Дженнер на основе этих наблюдений сделал правильные выводы, четко сформулировал свою теорию и в результате упорной и систематической работы пришел к важнейшему открытию.
В начале мая 1796 года ему пришлось лечить доярку Сару Селмес, на руке которой были типичные для коровьей оспы пустулы. 14 мая Дженнер внес в ранку на плече восьмилетнего мальчика Джеймса Фиппса, ранее не болевшего оспой, жидкость из пустул больной доярки. На месте искусственной инфекции у мальчика появились типичные пустулы, которые исчезли через 14 дней. 1 июля Дженнер внес в царапину на коже Джеймса высокоинфекционный материал из пустул больного натуральной оспой... И мальчик остался здоров.
Так зародилась и подтвердилась идея прививки путем вакцинации (от латинского vасса - корова). Вакцинация - это внесение инфекционного материала коровьей оспы в организм человека с целью предохранения его от заболевания натуральной оспой. Вакцина - это само вещество, предохраняющее от оспы. В наше время слова "вакцинация" и "вакцина" употребляются как общие термины, обозначающие прививку и прививочный материал.
Дженнер первым доказал, что путем вакцинации можно подавить распространение инфекционных болезней и изгнать их с лица Земли. При этом он не имел никакого представления о природе самого возбудителя болезни! Его вели лишь гениальная интуиция и талант наблюдательного исследователя.
Возбудитель оспы - крупный (300-350 нанометров), сложно устроенный ДНК-содержащий вирус, размножающийся в цитоплазме клеток. Он имеет кубоидальную форму. У оспенных вирионов обнаружена липопротеидная оболочка, под ней вироплазма, в которой содержится нуклеокапсид. ДНК у вируса оспы - двунитчатая. Из нуклеокапсида вириона выделены некоторые ферменты.
Источником инфекции являются больные люди. Заражение распространяется воздушно-капельным и воздушно-пылевыми путями (вирус передается при разговоре, кашле, через посуду, а также через пылевые частицы, находящиеся на одежде), (слайд 12).
Вирусы оспы проникают в организм человека через слизистую оболочку дыхательных путей и кожные покровы и локализуются в лимфатических узлах. Размножившись там, они попадают в кровь. Вторичная репродукция (размножение) происходит в лимфоидной ткани и сопровождается клиническими проявлениями заболевания: высокой температурой, головной болью, потерей сознания. На коже и слизистых оболочках образуются папулы, везикулы и пустулы. Оспенные папулы характеризуются прозрачным содержимым и имеют вид жемчужин с перламутровым блеском. На месте появления пустул после заживления остаются рубцы. Образование рубцов на слизистой глаз приводит к слепоте (в 25% случаев).
Процент смертности при оспе велик, при геморрагической форме - 100%. При этой форме пустулы наполняются кровью - черная оспа. Встречаются легкие формы оспы, когда заболевание протекает без температуры и сыпи.
К вирусу оспы чувствителен мелкий и крупный рогатый скот. В экспериментальных условиях легко заражаются обезьяны, морские свинки, кролики и др. Однако воспроизвести заболевание, сходное по клинике с болезнью человека, можно только у обезьян.
У переболевших оспой людей вырабатывается пожизненный иммунитет. Искусственная иммунизация с последующей ревакцинацией тоже дает стойкий иммунитет.
Необходимость проведения своевременной вакцинации против оспы красноречиво доказывают приведенные ниже рисунки:
 |
 |
Младенцу делают прививку оспы, которую он легко переносит. Иммунитет вырабатывается на 7 лет (слева). Все тело больного оспой покрывается оспяными струпьями (справа).Срочно все на вакцинацию
Профилактикой оспы является ранняя диагностика, изоляция больных, дезинфекция, предупреждение завоза оспы из других стран, карантин.
При температуре 100° С вирусы оспы погибают моментально. Температура 60° С губит их через час. Низкие температуры и высушивание вирусы натуральной оспы переносят хорошо, в оспенных корочках сохраняются длительно.
Грипп, по нашим понятиям, - не столь уж и тяжелое заболевание, но он остается "королем" эпидемий. Ни одна из известных сегодня болезней не может за короткое время охватить сотни миллионов людей, а гриппом только за одну пандемию (повальную эпидемию) заболевало более 2,5 миллиардов человек!.. (слайд 13).
В 1918 году разразилась пандемия гриппа под названием "испанка". Болезнь сопровождалась своеобразной "синюшностью", обусловленной резким кислородным голоданием, вызванным злокачественно протекающим воспалением легких. За полтора года эпидемия охватила все страны мира, поразив более миллиарда человек. Болезнь протекала исключительно тяжело: около 25 миллионов человек погибло - больше, чем от ранений на всех фронтах первой мировой войны за четыре года. Никогда позже грипп не вызывал столь высокой смертности.
Массовые прививки против гриппа, которые практиковались в 50-е годы ХХ столетия у нас и в США, привели к неожиданно скромным и даже более чем скромным результатам. Вакцинация снижала заболеваемость в полтора-два раза, а в отдельные годы эффективность ее была нулевой. Приобретавшийся у человека иммунитет после введения ему противогриппозной вакцины в большинстве случаев не мог устоять перед очередной вспышкой заболевания.
Каждая большая эпидемия гриппа вызывается новым его вариантом, новой разновидностью. Каждый раз вирус гриппа выступает в другой одежде. И это не образное сравнение, не метафора. Действительно, вирусы гриппа часто меняют свою одежду.
Вирус гриппа был открыт в 1933 году. Выделенные тогда вирионы до сих пор сохраняются в лабораториях и их обозначают символом H 0 N 1 (гемагглютинин H 0 , нейраминидаза N 1).
В 1947 году началась большая эпидемия гриппа. Она была вызвана новым вариантом вируса - H 1 N 1: нейраминидаза осталась прежней, а гемагглютинин изменился. Пандемия "азиатского" гриппа в 1957 году была вызвана вирусом, в котором были сменены оба белка - его формула H 2 N 2 . "Гонконгский" вирус, вызвавший пандемию 1968 года, сменил свой гемагглютинин - его формула H 3 N 2 .
Откуда берутся новые белки вируса гриппа? На этот вопрос пока нет однозначного ответа. Но есть предположение.
Вирусы гриппа поражают не только человека, но и животных. Да и открыты они были сначала у животных, а уж потом у человека. В 1932 году (за год до открытия вируса гриппа человека) от свиней был выделен сходный вирус. Затем стали открывать все новые и новые вирусы гриппа животных, сходные с вирусами человека. Их выделили от свиней, лошадей, собак, телят и многих видов домашних и диких птиц.
Например, вирус "гонконгского" гриппа человека появился в 1968 году. А за 4-5 лет до этого были открыты два вируса гриппа - утиного на Украине и лошадиного в США, у которых гемагглютинин сходен с гемагглютинином "гонконгского" вируса. Итак, вирус человека появился в 1968 году, а его белки уже были ранее у сходных вирусов животных...
Таким образом, стали накапливаться данные о циркуляции вирусов гриппа среди людей и животных.
Когда же будет побежден грипп? Вероятно, не скоро. Тогда, когда мы научимся следить за его "переодеванием", научимся предсказывать, куда он "ныряет" и в каком виде "выныривает", когда мы научимся встречать перевоплощенный вирус со всем арсеналом возможных средств против его новой одежды. Но...
В 1977 году вирус H 1 N 1 , исчезнувший было в 1957 году, вновь появился после 20-летнего отсутствия. До сих пор неясно, почему он пропал 20 лет назад и почему возник вновь. Можно лишь предполагать, что либо он сохранился, циркулируя среди животных, либо опять синтезировался в результате процессов рекомбинации. Важно, однако, другое: повторное появление сходного вируса указывает на то, что число эпидемически опасных для человека вирусов гриппа ограничено. А это значит, что и получение универсальной вакцины против гриппа, возможно, не за горами. Пока же впереди большая и кропотливая работа, сходная с работой криминалиста, терпеливо преследующего преступника, оставляющего малозаметные и не всегда понятные следы своих перевоплощений.
Источником гриппозной инфекции служит больной человек. Обычно заражение передается воздушно-капельным путем при непосредственном контакте с больным (при разговоре, кашле, чиханье).(слайд14).
Вирус гриппа, попадая на слизистую оболочку верхних дыхательных путей, внедряется в их эпителиальные клетки. Оттуда он проходит в кровь и вызывает явления интоксикации (отравления). В слизистой оболочке вирус вызывает гибель клеток. Это создает условия для активизации различных болезнетворных бактерий, локализующиеся в верхних дыхательных путях, а также для проникновения других микроорганизмов, вызывающих вторичную инфекцию - пневмонию, бронхит. Кроме того, вирус гриппа активирует хронические заболевания, например, туберкулез.
Температура 65° С губит вирус гриппа через 5-10 мин. В кислотной и щелочной средах, под влиянием эфира и дезинфицирующих растворов он погибает быстро. Вирус очень чувствителен к действию ультрафиолетовых лучей и ультразвуку, но устойчив к глицерину, в котором может сохраняться несколько месяцев.
Большое значение в профилактике гриппа имеет закаливание организма, своевременная изоляция больного, влажная уборка помещений и их проветривание.
СПИД
Синдром приобретенного иммунного дефицита (СПИД) - это сравнительно новое, но очень страшное инфекционное заболевание, возникшее перед человечеством в самом конце II тысячелетия. Не случайно его еще называют "чумой ХХ века". (слайд15)
Но ни чума, ни черная оспа, ни холера не являются прецедентами, так как СПИД решительно не похож ни на одну из этих и других известных болезней человека. Чума уносила десятки тысяч жизней в регионах, где разражалась эпидемия, но никогда не охватывала всю планету разом. Кроме того, некоторые люди, переболев ею, выживали, приобретая иммунитет, и брали на себя труд по уходу за больными и восстановлению пострадавшего хозяйства.
СПИД ведущие специалисты определяют как "глобальный кризис здоровья", который по большому счету еще не контролируется медициной и от него умирает каждый заразившийся им человек. Средняя продолжительность жизни ВИЧ-инфицированного составляет 7-10 лет.
Первые заболевшие СПИДом люди были выявлены в 1981 году. Сначала распространение вирус-возбудителя этой болезни шло преимущественно среди определенных групп населения, которые называли группами риска. Это наркоманы, проститутки, гомосексуалисты, больные врожденной гемофилией, так как жизнь последних зависит от систематического введения им препаратов из донорской крови. Однако затем вирус СПИДа вышел за пределы названных групп и стал поражать основную популяцию населения.
К 1991 году СПИД был зарегистрирован во всех странах мира, кроме Албании. В США уже в то время один из каждых 100-200 человек был инфицирован, каждые новые 13 секунд этой болезнью заражался еще один житель, а к концу 1991 года СПИД в этой стране вышел на третье место по смертности, обогнав раковые заболевания.
"Чума ХХ века" вначале щадила нашу страну. Однако сейчас Россия вышла на одно из первых мест в мире по темпам увеличения числа ВИЧ-инфицированных. Если за неполных 9 месяцев 1999 года у наших граждан было зарегистрировано 12134 новых случая заражения ВИЧ-инфекцией, то за аналогичный период 2000 года - 30160 (прирост составляет 248,6%). По данным Российского научно-методического центра по профилактике и борьбе со СПИДом с января 1987 года по октябрь 2000 года зарегистрировано 610270 ВИЧ-инфицированных граждан России. Из них умерли 624 человека.
Возбудитель СПИДа - вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). ВИЧ характеризуется крайней изменчивостью - она в 30 -100, а по некоторым данным и в миллион раз выше, чем у вируса гриппа. Касается она не только штаммов вируса, выделенных от разных больных, но и тех, что выделены в разное время года от одного и того же больного. Это свойство резко затрудняет возможность получения вакцин против ВИЧ.
Как известно, иммунная система обеспечивает в нашем теле постоянство состава белков и осуществляет борьбу с инфекциями и злокачественно перерождающимися клетками организма.
Особенностью ВИЧ является его способность проникать в клетки иммунной системы и разрушать их в процессе своего размножения. Это приводит к расстройству всей иммунной системы человека, в результате чего организм утрачивает свои защитные свойства и не в состоянии противостоять возбудителям различных инфекций и убивать опухолевые клетки.
В такой ситуации при попадании в организм вторичной инфекции последняя не встречает должного отпора со стороны ослабленной иммунной системы человека, и болезнь бурно развивается. Конечный результат здесь пока единственный - летальный исход.
Источником ВИЧ-заражения служит человек, пораженный этим вирусом. Обычно вирус СПИДа передается:
С кровью,
При половом контакте,
В 50% случаев плоду в утробе зараженной матери.
Традиционно считалось, что из 10 случаев заражения в 7-и случаях ВИЧ передается половым путем, в 2-х виноваты "грязные" шприцы наркоманов, и лишь в одном случае - медицинские работники.
Однако с лета 1996 года произошел "обвал" в среде наркоманов: они составляют сейчас две трети заболевших СПИДом российских граждан. Это объясняется тем, что заражение происходит не только при использовании наркоманами общего шприца и иглы, но и в связи с присутствием вируса в "готовом" растворе наркотика.
В 1997 году в Россию стали поступать довольно дешевые наркотики в растворе - так сказать, уже готовые к употреблению (под тару использовались обычные бутылки из-под пепси-колы). У этого раствора рН должна быть приблизительно равной рН крови. Иначе при его внутривенном введении кровь неминуемо свернется, что приведет к мгновенной смерти. В таком растворе наркотика вирус и получил "ордер на прописку", а "поколение пепси" дало небывалый скачок заражения ВИЧ-инфекцией.
Как уже отмечалось выше, только одно из 10 заражений приходится сейчас на передачу ВИЧ-инфекции медицинским путем: через больничные инструменты или с кровью при ее переливании во время хирургических операций. Хотя этот путь заражения наименее вероятен, он все же наиболее опасен для нормальных людей. Ведь в своем большинстве они не являются наркоманами, имеют ограниченное количество половых контактов (во всяком случае, пользуются презервативами), а вот в больницу может угодить каждый!
Однако российские специалисты единодушно настаивают: после печальных событий 1988 года в Элисте, когда из-за нестерильности систем-капельниц были заражены дети, отечественное здравоохранение получило жесточайший урок, и с тех пор внутрибольничных заражений граждан СПИДом не регистрировалось. Но есть случаи инфицирования вирусом через донорскую кровь во время операций.
Что же нам необходимо сделать, чтобы победить "чуму ХХ века"?
В первую очередь нужно защитить банк крови. Вся кровь должна контролироваться качественными новейшими тест-системами.
Спасти уже сложившуюся неблагополучную ситуацию от дальнейшего ухудшения может лишь серьезнейшая ежедневная профилактическая работа. Медики должны "идти в народ": доводить до каждого необходимые знания, говорить о СПИДе как можно больше в средствах массовой информации. К врачам обязательно должны присоединиться учителя и родители.
Надо разъяснять молодежи, особенно подросткам, актуальность безопасного секса с использованием презервативов. Не забывайте: кондомы - мощный барьер на пути распространения ВИЧ-инфекции. Это проверено!
Следует отказаться от внутривенного употребление наркотиков, так как это не только вредно для здоровья, но и в значительной мере повышает возможность заражения вирусом.
Необходимо опираться на самые современные методы лечения, так как здесь забрезжил луч надежды. На XI Всемирной конференции по СПИДу, которая проходила в 1997 году в Ванкувере (Канада), ученые впервые заявили об ошеломляющих успехах комбинированной терапии в борьбе с ВИЧ. Речь идет о тритерапии американского доктора Дэвида Хо. Применение данной методики приводит к снижению содержания вируса СПИДа в крови больного до нуля, и больной перестает быть заразным для окружающих. Вдумайтесь: это новый качественный уровень! Правда, о полном исцелении говорить пока рано: вирус все же сохраняется в лимфатических узлах и тканях, поэтому сам человек продолжает болеть.
Заключительное слово учителя
На основании всего сказанного можно сделать вывод о том, что вирусы хотя и не имеют клеточного строения, относятся к живым организмам. В связи с этим всё живое делится на две империи – доклеточных,которая объединяет вирусы и бактериофаги, и клеточных (царства растений, животных, грибов и прокариот),(слайд16)
Обобщение и закрепление изученного материала в процессе проверки правильности заполнения “рабочих листов”.
Домашнее задание: подготовится к контрольно-обобщающему уроку по теме “Молекулярный уровень”. Составить кроссворд из10 вопросов по теме “Вирусы”.
Рабочий лист ученика (цы) класса.
Вирусы были открыты в…………. году учёным…………………………
Вирусы не имеют …………………………………………………………..
“Сердце” вируса состоит из…………………….или……………………..
Белковая оболочка вируса называется……………………………………
Многие вирусы имеют форму……………………………………………..
По образу жизни вирусы являются………………………………………..
Признаки живого организма вирусы могут проявлять, только находясь………..
К инфекционным болезням относят……………………………………….