Взаємодія вірусів з клітиною-хазяїном та їхній вплив на її функціону¬вання. Роль вірусів у еволюції організмів. Використання вірусів у біоло¬гічних методах боротьби зі шкідливими в

Урок №8

Тема: Взаємодія вірусів з клітиною-хазяїном та їхній вплив на її функціону­вання. Роль вірусів у еволюції організмів. Використання вірусів у біоло­гічних методах боротьби зі шкідливими видами

Цілі уроку:

освітня: розглянути шляхи проникнення вірусу в організм та клітини хазяїна; роль вірусів у еволюції організмів;

розвивальна: проаналізувати засоби запобігання проникненню віру­сів у власний організм з точки зору ефективності; виловлювати власні судження щодо ролі вірусів у еволюції організмів;

виховна: виховати сумлінне ставлення до гігієни як засобу запобіган­ня вірусним захворюванням.

Обладнання і матеріали: таблиці або електронні зображення «Будова ві- ріону», «Різноманіття вірусів», «Вірусні захворювання рослин», «Вірус­ні захворювання тварин», «Вірусні захворювання людини».

Базові поняття і терміни: вірус, віріон, шляхи потрапляння вірусу в орга­нізм хазяїна.

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

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ І МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ УЧНІВ

Питання для бесіди

1. Як, на вашу думку, віруси можуть потрапляти у клітини? в ор­ганізм хазяїна?

2. Позитивний чи нетативнии вплив виявляють віруси на клітини?

3. Чи може людина отримувати користь від використання вірусів?

III. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ Розповідь учителя з елементами бесіди

1. Взаємодія вірусів з клітиною-хазяїном та їхній вплив на її функціонування

Яким чином вірус потрапляє безпосередньо у клітину? Існує кілька механізмів:

•      вірусні оболонки можуть зливатися з клітинною мембраною (вірус грипу);
•      вірус потрапляє в клітину шляхом піноцитозу, при цьому фер менти клітини-хазяїна розщеплюють його оболонку і вивіль­няють його нуклеїнову кислоту (вірус поліомієліту);
•      через пошкоджені ділянки клітинної стінки рослинних клітин з наступним переходом від однієї клітини до іншої цитоплаз­матичними містками (вірус тютюнової мозаїки).

Окрім того, бактеріофаги (віруси, що уражають бактерії) впор скують власну ДНК всередину клітини-хазяїна. Оболонка вірусу при цьому залишається ззовні.

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 на ступній стадії змінює діяльність клітини-хазяїна;

 4-та 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 само- збирання;

 7-ма стадія: вихід нрвих 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.

2. Роль вірусів у еволюції організмів

Віруси є природним засобом переносу генів між різними вида­ми живих організмів. Це сприяє генетичному різноманіттю та на­правляє еволюцію.

Серед дослідників є думка, що віруси зіграли центральну роль у ранній еволюції щодо розходження бактерій, архей і еукаріотів — за часів, коли на Землі існував останній універсальний спільний предок.

Віруси мають генетичні зв’язки з рослинами, тваринами, бак­теріями та грибами. За останніми дослідженнями, геном людини частково (за різними оцінками, від 8 до 32 %) складається з віру- соподібних елементів, транспозонів та їхніх залишків. Вважаєть­ся, що такі ділянки з’явилися від 10 до 50 млн років тому як на- слідок інфікування зародкових клітин наших предків.

За допомогою вірусів може відбуватися так званий горизон­тальний перенос генів, тобто передача генетичної інформації не від безпосередніх батьків до своїх нащадків (вертикальний перенос), а між двома неспорідненими (іноді навіть такими, що належать до різних видів) особинами. При цьому можливе захоплення ділянок ДНК клітини-хазяїна. Таким чином генетична інформація може мігрувати між організмами.

Так, у геномі вищих приматів є ген, що кодує білок синцитін, який, як вважають, був принесений ретровірусом.

Також віруси є потужним мутагенним фактором: після вірус­них хвороб у людини та тварин суттєво збільшується кількість по­шкоджених хромосом. Таким чином, віруси є постачальниками нових мутацій для природного відбору.

Існує теорія, за якою кембрійський вибух (різке збільшення видового різноманіття 540 млн років тому) відбувся, в тому числі, завдяки активності вірусів.

Крім того, віруси могли стимулювати розвиток імунітету і по­яву багатоклітинності (одна з клітин приймає на себе удар і, заги­нувши за спеціальними механізмами, може врятувати інші кліти­ни від вірусу).

3. Використання вірусів у біологічних методах боротьби зі шкідливими видами

Чи може бути користь від вірусів, адже вони є причиною чи­сельних захворювань? Так, якщо використовувати їх проти орга­нізмів і клітин, які теж завдають шкоди: хвороботворних бакте­рій, ракових клітин, шкідливих комах та ін.

Так, одразу ж після відкриття бактеріофагів лікарі спробували иипростовувати їх у боротьбі з бактеріальними захворюваннями, Однак не всі спроби принесли позитивний результат: по-перше, бактеріофаги, як і інші віруси, виявилися специфічними щодо своїх хазяїв. По-друге, іноді зараження фагами надає бактеріям нових, ще більш небезпечних властивостей.

Утім, застосування бактеріофагів має низку переваг порівняно зі звичайними антибіотиками:

•      не викликають алергії;
•      не вбивають корисні бактерії;
•      не виникає небезпеки передозування (перемігши бактерії, бак­теріофаги гинуть).

Також віруси застосовують для боротьби з кліщами, комаха­ми та гризунами — шкідниками сільськогосподарських культур та лісу. Приклади: ентомопатогенні віруси, що викликають ядер­ний поліедром, гранульоз, віспу комах, хворобу райдужності та деякі інші.

У середині XX ст. в Австралії також застосували вірус міксо­матозу для зменшення кількості кроликів.

IV. УЗАГАЛЬНЕННЯ, СИСТЕМАТИЗАЦІЯ Й КОНТРОЛЬ ЗНАНЬ І ВМІНЬ УЧНІВ

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

2. Яка роль вірусів в еволюції організмів?

V. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Опрацювати відповідний параграф підручника.