"Віруси, віроїди, пріони. Взаємодія вірусів з клітиною-хазяїном та їхній вплив на її функціонування. Роль вірусів в еволюції організмів."

Тема.    Віруси, віроїди, пріони.  Взаємодія вірусів з клітиною-хазяїном  та їхній вплив на її функціонування. Роль вірусів в еволюції організмів.      10 клас                                                                                                              

Цілі: освітня – ознайомити учнів із неклітинними формами життя,  прикладами захворювань, які вони викликають та можливі шляхи проникнення їх в організм і клітини хазяїна;

розвивальна – звернути увагу на теоретичні та практичні способи профілактики вірусних та пріонних  інфекцій ,обговорити значення вірусів і пріонів для процесів еволюції;

виховна – обговорити історію боротьби людини з вірусними та пріоновими хворобами, виховати принципове ставлення до гігієни як засобу запобігання інфекційним захворюванням.

Обладнання і матеріали: таблиця «Віруси», електронні зображення вірусів та пріонів, костюми для рольової гри «Суд над вірусами».

Базові поняття і терміни: вірус, пріон, віроїд, шляхи попадання вірусу в організм. 

Тип уроку: узагальнення знань, умінь, навичок.

Форми, методи і прийоми: інформаційно-рецептивний (інтерактивні вправи), пошуковий, рольова гра.

Ключові компетентності: спілкування державною мовою, наукове розуміння природи, здатність до пошуку, засвоєння нових знань та їх систематизації, бажання дотримуватися здорового способу життя.

                                                        Хід  уроку.

І. Актуалізація опорних знань.

1.Розірвана шпаргалка.

1)Віруси і пріони це ….(внутрішньоклітинні паразити).

2)Віруси поражають  організми (рослин, тварин, бактерій, грибів, людини).                                 3)В житті вірусів спостерігаються 2 фази … (внутрішньоклітинна і позаклітинна).               4)Під час позаклітинної фази вірус існує у вигляді … (віріона).                                                          5)Пріони  це … (білкові молекули).                                                                                                 6)Пріонові інфекції розвиваються повільно і … (закінчуються смертю).                             7)Вірус СНІДу поступово руйнує клітини крові … (лімфоцити).

2.Бліц-опитування.

1.Вірусна інфекція в бактеріальній клітині, викликана бактеріофагом може не розвиватися до моменту дії екстремальних факторів  (так ,   ні).                                             2.Вірус поліомієліту  відноситься до складних вірусів, а вірус імунодефіциту -  до простих   (так, ні).                                                                                                                                         3.ВІЛ уражає Т-лімфоцити, а  їхня загибель призводить до зниження імунітету всього організму (так, ні).                                                                                                                     4.Ретровіруси інфікують переважно організми  рослин,  хребетних тварин,  людини   (так, ні).                                                                                                                                   5.До складу віроїдів  входять одноланцюгові молекули  РНК, які кодують власні білки (так, ні  ).                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      

 6.Віроїди передаються від рослини до рослини під час  механічного пошкодження клітин  (так,  ні ).

3.Не тайна, що віруси рослин безпечні для людини і тварин. Є віруси, які поражають тільки людину, або тільки тварин, а є віруси спільні для людини і тварин. З переліку хвороб, викликаними вірусами і пріонами  виберіть окремо захворювання людини, тварин, рослин, бактерій.                                                                        Жовтуха цукрового буряка, чумка, вітряна віспа , кір, вірус тютюнової мозаїки, родинне безсоння, бактеріофаг, ящур, поліомієліт.

ІІ. Мотивація  навчальної діяльності.                                                                         Більше 100 років тому вірус HINI,прозваний «іспанкою», забрав 50 млн молодих життів. Covid -19, який  розпочав пандемію в  2019 році,  тримає сьогодні світову спільноту  в тривозі, вбиваючи людей, переважно похилого віку. А багаторічна пандемія  СНІДу знищує і молодих і старих.  Багато вчених  вивчають  віруси  з метою біотехнологічних досліджень для використання їх в генній інженерії, сільському господарстві, філогенетичних дослідженнях. Хто ж вони – вороги чи друзі? Можливо суд над вірусами допоможе це вияснити.

ІІІ. Вивчення та систематизація нового матеріалу.                                                                       Суд над вірусами.                                                                                                                                 Дійові особи: Суддя, Прокурор, Адвокат, Мікробіолог. Лікар, підсудний Вірус.

Суддя. Встати, суд іде. Слухається справа  Віруса.  Вступне слово  надається Прокурору.                                                                                                                                            Прокурор. Ваша честь, віруси  - це паразитичні неклітинні системи, здатні розмножуватися в живих клітинах. Наразі описано вже більше 2000 видів вірусів, які уражають представників усіх царств живої природи. Характерною особливістю цих підступних паразитів є наявність в них тільки одного типу нуклеїнової кислоти  - ДНК  чи РНК та відсутність у них системи синтезу власних білків. Щоб не загинути, поза клітиною  віруси  існують у вигляді віріонів – це нуклеїнова кислота, упакована в білкову оболонку -  капсид.  А складні віруси  ще хитріші, вони  «одягають»  ще одну оболонку – суперкапсид. В такій  «овечій шкурі»  вірусам легше проникати в клітини рослин, тварин, людини і навіть  бактерій і викликати хвороби.                                                                                                               Суддя.  Слово надається Мікробіологу для освітлення взаємодії  віруса  з клітиною хазяїна.                                                                                                                               Мікробіолог. Ваша честь, в  90- х роках ХІХ століття було доведено існування нової групи збудників захворювань, названих вірусами.  В 1965 році відкрили  2 підродини  з 30  коронавірусів,  6 із  них  поражают  кишково-шлунковий тракт, нервову систему та дихальну системи людини, її імунітет. В цій групі  «славно звісні» віруси грипу,  СНІДу, COVID-19.

Суддя. Поділіться  інформацією про особливості існування хитрих паразитів – вірусів.

Мікробіолог. Життя любого вірусу поділено  на  2 фази: в одній з них вірус існує поза клітиною у вигляді віріону, не здатного до розмноження і росту. Головне його завдання попасти в потрібну клітину. Ось тут вірус проявляє свої хитрощі -  попадає в процесі піноцитозу, заїжджає в клітини рослин  на попелицях чи нематодах, віруси тварин маскуються під знайому клітині молекулу, і та пропускає його в цитоплазму, деякі використовують пошкодження клітинної мембрани. Деякі бактеріофаги з допомогою спеціальних структур просто протикають  клітинну стінку, мембрану клітини і впорскують  в цитоплазму свою ДНК.

Суддя. Якої шкоди завдають віруси  клітині?

Мікробіолог. Попавши в клітину, вірус блокує ДНК хазяїна і починає використовувати його ресурси для створення нових віріонів  або ж вбудовує  в ДНК чи РНК клітини спеціальні ферменти і залишається надовго неактивним. Коли організм хазяїна слабшає чи втрачає імунітет, прихована вірусна нуклеїнова кислота активізується і викликає гостру фазу вірусної інфекції.

Суддя. Дякую, ви достатньо зрозуміло пояснили підступну діяльність вірусів.

Прокурор. Ваша честь, я прошу викликати для дачі свідчень пана Лікаря.

Суддя. Суд не заперечує. Для дачі свідчень викликається пан Лікар.

Прокурор. Пане Лікарю, що ви можете розповісти про цього ворога всього живого?

Лікар. Віруси викликають безліч хвороб, які передаються різним шляхом: повітряно-крапельним – кір, віспа, грип, COVID-19, з їжею – ентерит, ящур, через шкіру – сказ, віспа, герпес, папілома, через носіїв – енцефаліт, жовта пропасниця, через кров – СНІД, гепатит. І це не повний список небезпечних ворогів. А пріони – це особливий клас інфекційних агентів, що викликають невиліковні  захворювання ЦНС тварин і людини. Діагностика вірусних і пріонових  хвороб здійснюється за допомогою спеціальних імунотестів. Лікування багатьох захворювань  довге, дороге і не завжди успішне.

Суддя. Медицина і мікробіологія можуть похвалитися ліквідацією на планеті  хоча б одної вірусної хвороби?

Мікробіолог. Ваша честь, в 1972 році був зафіксований останній хворий на натуральну віспу. Боротьба з іншими вірусами не така успішна.

Прокурор. Прошу слова, Ваша честь. Захворювання, викликані вірусами, пріонами, наносять велику шкоду, погіршують здоров’я, часто призводять до смерті. Я вимагаю  для них найсуворішого покарання.

Суддя. Суд врахує ваші звинувачення при винесенні вироку. Для дачі свідчень  запрошується адвокат.

Адвокат. Ваша честь, мої колеги говорили про віруси і пріони, як про ворогів людини, тварин, рослин і навіть грибів. Але віруси відіграють і позитивну роль в природі.

Суддя. Прошу про це докладніше.

Адвокат. Ваша честь, значення вірусів для еволюції на Землі дуже велике. Вони здійснюють процес горизонтального перенесення генів. Суть цього процесу в тому, що вірус, вражаючи кілька організмів, захоплює у свої вібріони гени одного виду і може вбудовувати їх в геном іншого. Віруси рослин, які переносяться попелицями, можуть здійснювати обмін генами між рослинами і комахами. Це, можливо, колись наштовхнуло селекціонерів на винайдення методів вирощування ГМО продукції.

Прокурор. Ваша честь, я протестую проти розхвалювання вірусів.

Суддя. Протест відхилено. Прошу  Вас продовжуйте, шановний адвокате, ваша інформація цікава.

Авокат. Є думка, що віруси відіграли центральну роль в еволюції, щодо розхоження  бактерій, археїв і еукаріотів. Подальшу інформацію про корисні справи прошу вислухати від самого підсудного.

Суддя. Викликається для дачі свідчень Вірус.

Вірус. Ваша честь, ми, віруси, маємо генетичні зв’язки зі всіма організмами. Людський геном частково від 8 до 32% складається з вірусоподібних елементів, так званих транспозонів. Вони з’явилися в ДНК людини близько 200 тисяч років назад, коли віруси інфікували зародкові клітини предків людини. А ще ми являємося потужним мутагенним фактором – пошкоджуємо хромосоми наших жертв,  а це дає поштовх мутаціям сприяти природному добору.

Суддя. Що Ви скажете  в своє виправдання з приводу величезної кількості захворювань?

Вірус. Віруси викликають хвороби, стимулюючи розвиток імунітету живого організму. Бактеріофаги людина давно застосовує в боротьбі з бактеріями. Людство запрошує нас для знищення кліщів, шкідливих комах, гризунів, коли необхідно регулювати чисельність популяцій і не допустити надмірне зростання кількості особин.

Прокурор. Це наклеп, я протестую!

Суддя. Протест відхилено. Підсудний, приведіть докази останнього твердження.

Вірус. В середині ХХ століття в Австралії застосували вірус міксоматозу для зменшення кількості кроликів, які пошкоджували  овечі пасовища, а інженери-генетики  і селекціонери використовують віруси для доставки генів в ДНК, потрібних організмів.

Суддя. Які заходи можна використовувати для боротьби і запобігання вірусних хвороб? Сучасна медицина може відбивати атаки цих мініатюрних ворогів, пане лікарю?

Лікар. Ваша честь, більшість вірусних захворювань легше попередити чим лікувати.  До найбільш  дієвих заходів відноситься карантин, носіння масок, обробка відкритих ділянок тіла, предметів користування та приміщень антисептичними засобами, знищення носіїв вірусів – комах, кліщів, гризунів.  Важливим профілактичним заходом являється вакцинація. Введення вакцини викликає появу в організмі  антитіл. 60% вакцинованих та перехворілих на ту чи іншу хворобу – і такі небезпечні захворювання як кір, грип, поліомієліт, краснуха, COVID відступають.

Суддя. Вислухавши свідчення всіх присутніх суд оголошує перерву.

Суддя. Встати, суд іде. Після обміркування  показань всіх членів судового засідання, наведених фактів суд оголошує вирок. Віруси та пріони існують на нашій планеті сотні мільйонів  років. Вони можуть впливати на живу природу як негативно так і позитивно, тому  дія кожного з них повинна розглядатися окремо. Людський інтелект не стоїть на місці – на сьогодні винайдено багато ефективних ліків, так званих ретро вірусних препаратів, які знижують рівень вірусних частинок в організмі хворого, виліковуючи його або подовжуючи  йому життя, наприклад у ВІЛ інфікованих. Деякі віруси знищені, це стосується вірусу натуральної віспи. Найкращим засобом боротьби з інфекційними хворобами  являється дотримання профілактичних і  санітарних вимог, що перешкоджає попаданню інфекції в живі організми. Вченим доводиться розробляти все нові і нові вакцини, бо віруси мутують. Так повів себе COVID-19, якого ще не вдалося приборкати, так вже багато років видозмінюється вірус грипу.                                             Існує 3 способи боротьби: хіміотерапія, використання інтерферону та вакцинація. Не можна засуджувати всіх збудників однаково, приписувати дію  одного  іншому, кожен факт  прояву вірусів  треба розглядати окремим епізодом. Вирок остаточний і оскарженню не підлягає. Судове засідання закрито.

Рефлексія. Вчитель. Судове засідання закінчено, думаю, всім присутнім було цікаво. А тепер ще одне задання, Вам необхідно  прочитати лист від барона Мюнхаузена і виправити помилки.  Уявіть собі, цей літературний герой цікавився невідомим збудником небезпечних хвороб і записував свої спостереження. В сучасній інтерпретації твердження звучали б таким образом: «Віруси мають тільки негативне значення. Вони є збудниками небезпечних захворювань людини та рослин, але вони не здатні заражати тварин і бактерії. Вірусні інфекції призводять часто до смерті хворих. Пацієнти, які перехворіли, не хворіють повторно на вірусну інфекцію. Віруси через свої малі розміри не використовуються людиною в галузях науки».

Домашнє завдання. Опрацювати відповідний матеріал підручника, користуючись Інтернет- ресурсами підготувати повідомлення про віруси рослин, тварин, людини.