Урок з теми "Пріони, будова та їх життєві цикли"

Тема. ПРІОНИ, ЇХ БУДОВА, ЖИТТЄВІ ЦИКЛИ

Мета:

• ознайомити учнів з пріонами, їх будовою та життєвими циклами;
• ознайомити учнів з захворюваннями, викликаними пріонами та показати роль пріонів у природі та житті людини;
• вчити учнів застосовувати знання про процеси життєдіяльності пріонів для профілактики захворювань людини;
• розвивати уміння порівнювати, аналізувати та робити висновки;
• формувати засади здорового способу життя.

Основні поняття і терміни:

Обладнання:комп’ютер, опорна схема, ППЗНЗ «Віртуальна біологічна лабораторія 10-11 клас», портрет Даніеля Карлтона Гайдушека, творчі роботи учнів (презентація, буклети, плакати, газети).

Хід уроку

І. Актуалізація опорних знань. Перевірка домашнього завдання.

• Чи можна віруси вважати паразитичними організмами? Відповідь обґрунтувати.
• Яку роль відіграють віруси у природі та житті людини?
• У чому складність боротьби з вірусними захворюваннями людини (тварин)?
• Чому ВІЛ є небезпечним для людини?

Творчі звіти учнів.Віроїди.

Мотивація вивчення теми. Близько 15 років тому в Англії тисячі корів вразила смертельна хвороба. Захворювали нею переважно тварини старші чотирьох років. Симптоми різноманітні. По-перше – нерівна кульгуюча хода. На останній стадії хвороби корова взагалі не може піднятися – відмовляють задні ноги. По-друге, у тварини зменшується вага, знижуються надої молока, але найголовніше, міняється поведінка корів – вони стають неспокійними, боязливими (хворі корови особливо бояться вузьких проходів, коридорів і загород), агресивними,  прагнуть відокремитися від стада, різко реагують на світло, звук, дотик. Загалом, поводяться як тварини, заражені вірусом сказу. Звідси і побутова назва захворювання – коров’ячий сказ(чи хвороба Крайцфельда-Якоба в людини). Та виявилося, що «нова» страшна хвороба до «справжнього» сказу ніякого відношення не має. І викликана ця хвороба особливим класом інфекційних агентів, що складаються з білків – пріонами. Про них сьогодні ми й поговоримо.

ІІ. Вивчення нового матеріалу(робота з ППЗНПта презентацією)

1. Пріони. Їх будова, життєвий цикл.

Пріони – інфекційні білкові частинки, які спричиняють довготривалі інфекційні захворювання нервової системи, що закінчуються загибеллю організму хазяїна.

З історії (випереджальне завдання)

Пріонові інфекційні захворювання тварин відомі людству понад 300 років. Відкриття

повільних інфекцій пов’язане з ім’ям ДаніеляКарлтонаГайдушека, який у 60-х роках досліджував хворобу «Куру» (в перекладі з місцевого діалекту – «смерть, що сміється»)у Новій Гвінеї, у племені Форе.

Симптоми – прогресуюче порушення координації рухів, супроводжуване приступами безпричинного сміху і яке завжди закінчувалося летальним результатом. Хворобу визнали інфекційною, а причиною її поширення виявився ритуальний канібалізм (поїдання мозку загиблої людини) у племені Форе. У хворих людей та овець виявили особливий білок, який назвали «пріон».

Варто відзначити, що хвороба Крейтцфельда-Якоба була описана Якобом значно раніш, у 1920 р. Як з'ясували значно пізніше (у 1981 р. - Пат Мерц, а в 1982 р. - Стенлі Прузінер), для мишей, інфікованих скрепі, характерною рисою головного і спинного мозку хворих тварин є наявність білкових тяжів, що являють собою агрегати одного з білків нервової системи, функція якого дотепер остаточно не встановлена. Крім того, спинний і головний мозок хворих людей і тварин нагадує губку, відкіля і вульгарно загальна назва цієї групи захворювань - губчаті хвороби мозку.

У 1959 р. Вільям Хэдлоу звернув увагу на подібність симптомів Куру і скрепіовець. Особливо слід зазначити тривалий інкубаційний період (від кількох місяців до десятків років), характерний для обох захворювань. Вважалося, що переносником скрепі є т.зв. «повільний» вірус, що так ніколи і не був виділений. У 1963 р. Гайдушек спробував передати Куру шимпанзе. Через два роки в заражених мавп з'явилися перші симптоми захворювання.

У 1971 р. Твариною була передана хвороба Крайцфельда-Якоба, що має подібні симптоми з Куру і розповсюджена в різних районах світу. У 1976 р. Д.К. Гайдушек визнаний гідним Нобелівської премії по фізіології і медицині«за відкриття нових механізмів походження і поширення інфекційних захворювань» (разом з Барухом Бламбергом).

І от тепер хвороба«коров'ячий сказ» (чи хвороба Крайцфельда-Якоба в людини) міцно обґрунтувалося в Європі, грозячи людству ще однією глобальною проблемою поряд зі СНІДом. Нагадаємо, що тривалість життя захворівшої людини складає близько 9 місяців і практично завжди захворювання закінчується летальним результатом.

Будова пріонів.

Пріонний білок має аномальну тривимірну структуру і може спричиняти структурне перетворення гомологічного (тобто схожого на нього) нормального клітинного білка на собі подібний (пріонний). Пріон приєднується до білка-мішені й змінює його конфірмацію (мал.).

Пріонні білки існують у двох конфірмаціях: нормальній і пато­генній, пріоновій. Нормальні білки (природні компоненти клітини), стикаючись із пріонами, можуть перетворюватися на пріони. Діяль­ність клітини з такими білками порушується, вона гине. Вивільнений пріон може проникати в сусідні клітини, також спричиняючи їх загибель.

Життєвий цикл пріонів має свої особливості. За нормальних умов пріони— це нешкідливі клітинні білки, проте вони мають природ­ну здатність перетворюватися на стійкі структури, які спричиняють деякі смертельні захворювання головного мозку в людей і тварин. Уражена ділянка мозку має характерну губчасту структуру, яка свід­чить про ураження великої кількості нервових клітин, що призводить до виражених неврологічних симптомів, таких як зниження тонусу м'язів, недоумство, втрата пам'яті і безсоння.

Таким чином, цикл пріонів здійснюється за допомогою трансформа­ції нормального клітинного білка у пріон при зіткненні з пріоном.

Пріонні хвороби можуть бути спадковими, передаватися від хворої до здорової тварини чи людини або виникати спонтанно.

2. Хвороби людини, спричинені пріонами(робота з презентацією)

Пріон – невідомий білок вбивця

Боротися з мікробами медицина навчилася. Спустошливі епідемії чуми і холери стали надбанням історії. Але от "банальний" грипп щорічно укладає в постіль мільйони землян, усе більше лякає СНІД. До бактеріальних і вірусних інфекцій додалася ще одна напасть - пріони, збудники смертельно небезпечних хвороб.

Цікаво знати! Останніми роками був розроблений метод діагностики хвороби Кейтцфельдта-Якоба у людей. Використовують антитіла до аномальних прионів. Реакцію проводять, відбираючи проби спинномозкової рідини або роблячи зріз тканини з миґдалин.

Пріони стійкі до кип'ятіння протягом 30-60 хв., висушування - до 2 років, заморожування - у 3 рази більше, ніж відомі віруси, до хімічної обробки спиртами, формальдегідом, кислотами, до УФ-опромінювання, гамма-випромінення, гідролізу ферментами. Найефективніший вплив є в дозах, які денатурують практично всі білки. Інакше кажучи, з усього живого пріон гине останнім.

3. Роль пріонів у природі і житті людини.

Пріони— це інфекційні агенти, що спричиняють за­хворювання людини і тварин.

Припущення вчених:

• вико­нують певні функції у нормальних біохімічних і фізіологічних про­цесах (існує гіпотеза, що через пріони здійснюється механізм генетично зумовленого старіння);
• беруть участь у міжклітинному роз­пізнаванні і клітинній активації;
• клітинний пріонний білок підтримує навколодобові ритми активності і спокою у клітинах, тканинах, органах і в організмі в цілому;
• пріони відповідають за зв'язок між нейронами.

Загалом же слід відзначити, що функції пріонів ще недостатньо вивчені.

Цікаво знати! Незвичайні властивості патогенних пріонів вчені намагаються використати на користь людства. Нейробіологи з командиСьюзанЛіндкуїст (інститут Уайтхед, США) проводять експерименти по створенню надтонких проводів з молекул дріжджевихпріонів. Поки їм вдалося отримати нитки довжиною в декілька міліметрів та діаметром близько 100 нанометрів. Але це ще не все! Якщо покрити цю нитку тонким шаром золота, то утвориться «нанопровід», який має малий опір (гарно проводить електричний струм) і дуже міцний. У майбутньому вони знадобляться для створення наноприладів, або мініатюрнихпристроїв.

III. Закріплення знань(робота в парах)

Завдання: порівняйте віруси і пріони.

IV. Підсумок уроку

Цікаво знати! Сенсація?

Коров'ячий сказ прилетів з космосу

Англійськіученівважають, щокоров'ячий сказ, якого зараз усі так побоюються в Європі, мігпотрапити до нас... з космосу. Групавчених з Кембріджськогоуніверситету, щовивчалацю проблему протягомдекількохроків, знайшлабактерії, щовикликаютьцю хворобу, середпадаючих на Землю дрібнихчасток комет. Зоряний пил міг пройти через шар стратосфери й осісти на траві, де їїйпідчепилині в чому не виннітварини. Мало того, вчений Фред Хойлвважає,щоцим же можнапояснити і появуіншихепідемій, що трапилися на Землі в останні 200-300 років, наприклад, СНІДу. «У нашоїтеоріїпокищо мало прихильників, але згодомїїприймуть абсолютно усі», – говорить він.

Домашнє завдання.Вивчити §35у підручнику, відповісти на запитання.

Творче завдання.Знайти в мережі Інтернет інформацію і підготувати повідомлення на тему «Профілактика та лікування вірусних інфекцій». Оформити інформацію у вигляді презентації, буклету, газети, плакату тощо.

Поясніть той факт, що для знищення пріонів потрібна температура понад 100^о. (На перший погляд стійкість «неправильних»прионів здається фантастичною. Хоча з наукової точки зору пояснити цей факт можна. Адже втрата активності білка означає зміну його в просторовій конфігурації. Але патогенний прион вже «розгорнений», він вже втратив природну структуру, так що для нейтралізації його патогенної активності потрібні радикальніші заходи, ніж нагрівання вище 100 градусів.)