Урок "Гіпотези походження вірусів. Взаємодія вірусів з клітою-хазяїном та їх вплив на функціонування".

ТЕМА УРОКУ: ГІПОТЕЗИ ПОХОДЖЕННЯ ВІРУСІВ. ВЗАЄМОДІЯ ВІРУСІВ З КЛІТИНОЮ-ХАЗЯЇНОМ ТА ЇХНІЙ ВПЛИВ НА ЇЇ ФУНКЦІОНУВАННЯ.

Мета  уроку: розглянути гіпотези походження вірусів; розглянути шляхи проникнення вірусу в організм та клітини хазяїна; роль вірусів в еволюції організмів; проаналізувати засоби запобігання проникненню вірусів у власний організм з точки зору ефективності; виловлювати власні судження щодо ролі вірусів в еволюції організмів; виховати сумлінне ставлення до гігієни як засобу запобігання вірусним захворюванням.

Обладнання і матеріали: таблиці або електронні зображення «Будова віруса», «Різноманіття вірусів».

Базові поняття і терміни: штами вірусів, гіпотези походження вірусів.

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Ключові компетентності: спілкування державною мовою, наукове розуміння природи, здатність застосовувати його в практичній діяльності, здатність до пошуку та засвоєння нових знань, здатність і бажання дотримуватися здорового способу життя.

Хід уроку

І. Організаційний етап.

II. Актуалізація опорних знань

Питання для бесіди

1. У чому принципова різниця між вірусами та одноклітинними організмами?

2. Які прояви активності вірусів вам відомі з власного досвіду?

3. Чи є віруси живими об’єктами? Відповідь аргументуйте.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

Учитель: Чи замислювалися ви над тим, що людству із самого початку його існування загрожували і загрожують серйозні вороги? Ці вороги часто без зброї сіяли смерть. Їх жертвами ставали мільйони людей, які загинули від віспи, чуми, енцефаліту, а зараз від Сніду. Ці вороги невидимі, підступні і з’являються неочікувано.

Як ви вважаєте хто це ? (Роздуми учнів)

Цю проблему ми повинні вирішити з вами до кінця нашого уроку.

 

IV. Вивчення нового матеріалу.

1. Гіпотези походження вірусів. (Пошуковий метод, робота з підручником)

Гіпотези походження вірусів. На сьогодні не існує єдиної точки зору на походження вірусів. Учені розглядають три такі основні гіпотези:

■ регресивна гіпотеза (також — гіпотеза редукції);

■ гіпотеза виникнення з доклітинних форм;

■ гіпотеза коеволюції.

Відповідно до регресивної гіпотези, віруси колись були дрібними клітинами, що паразитували на більших клітинах. З плином часу ці клітини могли втратити гени, які були «зайвими» за паразитичного способу життя. Ця гіпотеза базується на спостереженні, що деякі бактерії (а саме рикетсії та хламідії) являють собою клітинні організми, що подібно до вірусів можуть розмножуватися лише всередині іншої клітини.

Недоліки: регресивна гіпотеза не пояснює, чому навіть най- дрібніші клітинні паразити не схожі з вірусами.

 

За гіпотезою виникнення з доклітинних форм віруси є нащадками стародавніх доклітинних форм життя, які перейшли до паразитичного способу існування.

Вважається, що до виникнення перших клітин як носії спадкової інформації використовувалися різні форми нуклеїнових кислот.

 

 

 

За гіпотезою «оскаженілих генів» віруси — видозмінений генетичний матеріал, що «втік» із клітини. Гіпотеза ґрунтується на схожості вірусів з мобільними генетичними елементами.

Віруси-«втікачі» стали відносно автономними, але певну залежність від клітин зберегли.

 

Таким чином, жодна гіпотеза не може пояснити всі факти. Пошук гіпотез, що можуть достовірно пояснити походження вірусів, тривають.

 

2. Механізм проникнення вірусів.

Проникнення вірусу в клітину хазяїна починається із взаємодії вірусної частинки з поверхнею клітини, на якій є особливі рецепторні ділянки. Оболонка вірусу має відповідні прикріплені білки, що “впізнають” ці ділянки.

 

Які особливості життєвого циклу вірусів?

У життєвому циклі вірусів чергуються дві фази – позаклітинна (віріон) і внутрішньоклітинна. Фаза віріону характеризується відсутністю будь-яких проявів життя, а упродовж внутрішньоклітинної фази життєвого циклу виявляються властивості вірусів, що закодовані в їхньому геномі, й відбувається їхнє відтворення. Незалежно від типу генетичного матеріалу віруси мають подібні загальні стадії життєвого циклу. Адсорбція вірусів – це прикріплення віріонів до поверхневого апарату клітини-хазяїна. Між білками вірусів й рецепторами клітини виникають електростатичні взаємодії, що забезпечують тимчасове нестійке приєднання віріонів.

 

Усередину клітини вірус проникає такими шляхами:

- вірусні оболонки зливаються з клітинною мембраною (наприклад, вірус грипу);

- шляхом піноцитозу;

- через пошкоджені ділянки клітинної стінки.

Проникнення в клітину в різних вірусів здійснюється різними шляхами:

а) ендоцитозу (віропексису) з утворенням внутрішньоклітинних вакуолей;

б) злиттям плазматичної мембрани з оболонкою вірусу;

в) шляхом впорскування (наприклад, у бактеріофагів) тощо.

«Роздягання» вірусів у клітині забезпечує звільнення нуклеїнової кислоти вірусу від захисної білкової оболонки для наступної реалізації вірус ного геному. У фагів цієї стадії немає, оскільки білкова оболонка залишається на поверхні бактеріальної клітини. Відтворення компонентів вірусних частинок забезпечують три процеси: транскрипція, трансляція й реплікація. Транскрипція полягає в реписуванні інформації з вірусних ДНК чи РНК та утворенні іРНК, що відбувається в ядрі (нуклеоїді). Трансляцією називається процес переведення інформації іРНК у послідовність амінокислот молекул білків. Відбувається трансляція на рибосомах за допомогою тРНК й ферментів.

Реплікація – синтез молекул нуклеїнової кислоти, що каталізується переважно клітинними ферментами.

Таким чином, відтворення вірусів відбувається відокремлено, неодночасно і в різних частинах клітини. Такий спосіб розмноження вірусів називають роз’єднаним (диз’юнктивним). Збірка віріонів відбувається усередині клітин або шляхом відбруньковування в зовнішнє середовище. Вихід вірусів із клітин може супроводжуватися збереженням життєдіяльності клітини або її руйнуванням і загибеллю.

 

Отже, найзагальнішими особливостями життєвого циклу вірусів  є наявність двох фаз, використання ресурсів клітини  та роз’єднаний спосіб розмноження.

Розмноження вірусів

 Віруси відтворюються тільки всередині живої клітини, використовуючи її для синтезу своєї нуклеїнової кислоти і своїх білків. Попавши всередину клітини, вірус втрачає свою білкову оболонку, його нуклеїнова кислота звільняється і стає матрицею для синтезу білка оболонки вірусу з клітин хазяїна. При цьому ДНК хазяїна інактивується. Віруси передаються з клітини в клітину у вигляді інертних істот.    

Відрізняється від  розмноження інших організмів. Воно відбувається тільки всередині клітини-хазяїна і включає три етапи:

1. Вірусна нуклеїнова кислота розмножується шляхом реплікації.

2. Синтезуються білки капсида.

3. Відбувається збірка віріона (формування вірусної частини)

 

Послідовні етапи розмноження вірусу є такими:

■ 1-ша стадія: зараження (крізь фізичні ушкодження, шляхом направленого впорскування, направленого на пошкодження поверхні тощо);

■ 2-га стадія: проникнення в клітину-хазяїна (якщо віріон має зовнішню ліпопротеїдну мембрану, то за контакту з клітиною- хазяїном мембрани зливаються і віріон опиняється у цитоплазмі; це легше відбувається в клітинах тварин, оскільки ті не мають клітинних стінок);

■ 3-тя стадія: відбувається вивільнення носія генетичної інформації — нуклеїнової кислоти вірусу (РНК або ДНК), яка на наступній стадії змінює діяльність клітини-хазяїна;

■ 4-тя стадія: на основі вірусної нуклеїнової кислоти відбувається синтез необхідних вірусу сполук, які потім будуть направляти синтез нуклеїнової кислоти вірусу;

■ 5-та стадія: синтез компонентів вірусної частки — нуклеїнової кислоти і білків капсиду, причому у великій кількості;

■ 6-та стадія: із синтезованих раніше численних копій нуклеїнової кислоти і білків формуються нові вібріони шляхом самозбирання;

■ 7-ма стадія: вихід нових зібраних вірусних часток із клітини- хазяїна (шляхом загибелі клітини або з живої клітини шляхом відбруньковування).

Основою взаємодії вірусу з організмом є інфекційний процес на рівні клітин, який розвивається в результаті конкуренції вірусного генома з клітинним. Інфікуючи людину, тварину або рослину, віруси уражають органи і системи. Понад 75 % інфекційних хвороб спричинені саме вірусами. Найчастіше вірусні хвороби мають форму гострого захворювання з відповідною симптоматикою та звільненням організму від вірусу в процесі одужання.

Можливе і тривале існування вірусу в організмі (органі, клітині). Цей випадок називають персистентною вірусною інфекцією.

 

V. Узагальнення і систематизація знань, умінь і навичок

 

1. Чому віруси є загрозою для здоров’я людини?

2. Назвіть основні шляхи проникнення вірусів в організм людини наведіть приклади таких вірусів.

3. Яка роль вірусів у еволюції організмів?

4. Наведіть приклади використання вірусів у боротьби зі шкідливими видами. У чому недоліки та переваги застосування таких методів порівняно з хімічними?

 

ТЕСТИ

1. Що таке віруси?

    А). паразити клітин еукаріотів;

     Б). паразити клітин прокаріотів;

    В). вірусні частинки.

2. Яка, наука вивчає будову і функції вірусів, їхні властивості, шляхи передачі, способи лікування, профілактику вірусних захворювань:

А). біотехнологія;

Б). цитологія;

В). біохімія;

Г). вірусологія.

3. Назвіть прізвище ученого, який відкрив віруси?

А). Дмитро Йосипович Іванівський;

Б). Едуард Дженнер;

В). Луї Пастер;

Г). Джордж Уотсон

4. До складу вірусних частинок входить:

А).тільки ДНК;

Б). тільки РНК;

В). або ДНК, або РНК;

Г). одночасно і ДНК і РНК.

5. Залежно від структури і хімічного складу оболонки вірусу поділяються на:

А). прості;

Б). змішані;

В). складні.

6. Віруси розмножуються за допомогою:

А). партеногенезу;

Б). статевим шляхом;

В). самозбиранням;

Г). брунькуванням.

VІ. Підсумки уроку.

Діти, а яке відкриття ви з робили для себе сьогодні?

Наш урок підійшов до кінця й хочу довідатися, який зараз у вас настрій. Для цього вам потрібно передати його своїми посмішками. Почну я, а ви продовжите. У мене гарний настрій .... А який настрій у вас .....

Дякую за співпрацю.

V Домашнє завдання

Опрацювати відповідний параграф підручника.