Лекция "Неклеточные формы. Вирусы"

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ КАЛУЖСКОЙ ОБЛАСТИ

ГАПОУ КО «КАЛУЖСКИЙ БАЗОВЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Рассмотрено

на заседании ЦМК

общепрофессиональных дисциплин

Протокол № _____

от «___ »______________ 2015г.

Председатель ЦМК____________

Л.Н. Соловьева

Методист____________________

Е.В.Лаврова

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ЛЕКЦИОННОГО ЗАНЯТИЯ № 8

Дисциплина: «Биология»

Специальность: 31.02.03.  «Лабораторная диагностика»

  по теме: «Неклеточные формы жизни. Вирусы»

Разработано преподавателем биологии ГОУ КБМК

                                                                                         ____________В.М. Сафоновой

                                             2015-2016 учебный год.

                    ГОУ «Калужский базовый медицинский колледж»

Специальность: 31.02.03. «Лабораторная диагностика"

Предмет: биология

Раздел 2. Учение о клетке.

Глава 5. Строение и функции клеток.

Тема: «Неклеточные формы жизни. Вирусы».

                                                             подготовил:

                                                                                     преподаватель биологии

                                                             Сафонова В.М.

                                    2015г.

Специальность:31.02.03.  «Лабораторная диагностика»

Предмет: биология

Раздел 2. Учение о клетке.

Глава 5. Строение и функции клеток.

ЛЕКЦИЯ по теме 2.5: «НЕКЛЕТОЧНЫЕ ФОРМЫ ЖИЗНИ. ВИРУСЫ»

  Образовательные цели:

·        сформировать знания о вирусах как неклеточной форме жизни, их строении, особенностях их жизнедеятельности.

Развивающие цели:

·        обогащения и усложнения словарного запаса за счет новых терминов:

капсид, бактериофаг, вирион, филовирусы и т.д.

·        развитие мышления через обобщение и сравнение (сравнение с клеточными формами жизни)

Воспитательные цели:

·        воспитание познавательного интереса через МПС.

Вид лекции: лекция - информация

Метод обучения: объяснительно - иллюстративный

В.П.С.:»Многообразие живого мира», «Свойства живых систем», «Размножение живых организмов»

М.П.С.: фармакология: «Противомикробные и противопаразитарные средства», микробиология: «Строение вируса», «Размножение микроорганизмов»

Наглядность: таблица «Строение вируса»

СТРУКТУРА ЗАНЯТИЯ И РЕЖИМ ВРЕМЕНИ:

1.     Организационный момент. Мобилизация аудитории___1______мин

2.     Вступительное слово (тема, цель, мотивация, план)____4______мин

3.     Изложение материала ____________________________70______мин

4.     Подведение итогов________________________________5______мин

                                                  ХОД ЗАНЯТИЯ

I.                   Организационный момент. Мобилизация аудитории.

II.                Вступительное слово преподавателя.

Мотивация:

Данная тема актуальна, так как связана с многообразием живых организмов, со строением клетки. Особенности жизнедеятельности вирусов влияют на жизнь клетки и организма в целом. Многие заболевания имеют вирусную природу: гепатит, СПИД, раковые опухоли, грипп, оспа и др. Эта тема включена в семинарское занятие , контрольную работу и выходит на экзамен. Она необходима будет при изучении таких дисциплин, как микробиология, фармакология, клиническая патология.

  ВОПРОСЫ ДЛЯ АКТУАЛИЗАЦИИ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ: (приложение №2)

III.             Изложение нового материала:

                           ПЛАН ЛЕКЦИИ:

1.     история открытия вирусов;

2.     общая характеристика вирусов;

3.     строение вирусов;

4.     значение вирусов;

IV.            Подведение итогов, задание на дом

    ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА (приложение №3)

Литература: С.Г.Мамонтов, В.Б.Захаров «Общая биология», п. 15, задание №5, конспект лекции (см. приложение 4).

                                                                                                                Приложение 1

                           ПЛАН ЛЕКЦИИ:

1.     история открытия вирусов;

2.     общая характеристика вирусов;

3.     строение вирусов;

4.     значение вирусов;

1.       ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ВИРУСОВ.

Когда-то, миллионы лет назад,

На нашей замечательной планете

Возникла жизнь, и начался парад

Невиданных существ на этом свете.

Бактерии, простейшие, грибы,

Не счесть червей, и так от века к веку

Жизнь становилась гуще и сложней

И, наконец, дошла до человека.

Все хорошо! Но, видимо, Природа

Иль просчиталась где, иль что недоучла,

Но в этой распрекрасной бочке меда

И ложку дегтя нам преподнесла!

То ль существа, а может, вещества-

Об этом долгий спор не утихает,

Но вирусы — и все об этом знают -

Среди других живут и процветают-

Печальная реальность такова!

Грозит нам СПИД — себя как уберечь?!

И птичий грипп откуда-то вдруг взялся!

Как сделать, чтобы затупился меч,

А щит непробиваемым остался!?

    Вирусы представляют собой субмикроскопические внеклеточные формы жизни.

   Открытие вирусов принадлежит Дмитрию Иосифовичу Ивановскому, который в 1892г. обнаружил возбудителя мозаичной болезни табака и его способность проходить через фильтры, не пропускающие бактерий. Он предположил, что возбудителем болезни табака являются либо мельчайшие бактерии, либо выделенные ими ядовитые вещества - токсины. По этой причине вирусы первоначально получили название фильтрующихся ядовитых жидкостей.         Повторив опыты Д.И. Ивановского и получив аналогичные результаты, голландский микробиолог Мартин Бейеринк в1898г. дал название  «фильтрующаяся вирусная жидкость». Тогда же был описан вирусный возбудитель ящура крупного рогатого скота (Ф.Лефлер и П.Фрош, 1898), а в 1901г. У.Рид, используя существовавшую со времен Л.Пастера традицию называть инфекционное начало вирусом, назвал открытого им возбудителя желтой лихорадки просто вирусом (от лат. Virus - яд). Увидеть вирусы удалось лишь в электронный микроскоп спустя 50 лет после их открытия. Начиная с 1931г., когда был открыт способ культивирования вирусов в клетках эмбрионов цыплят, вирусы стали широко культивировать в лабораториях. В 1935 г. У.Стенли изолировал и кристаллизовал вирус табачной мозаики, а в 1956 г. ему удалось разделить вирусную частицу на белок и нуклеиновую кислоту, а затем вновь их соединить с образованием активного вируса.

   К настоящему времени вирусы открыты у организмов практически всех систематических групп растений и животных (у микоплазм, бактерий, листостебельных растений, простейших, гельминтов, насекомых, земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих). Известны вирусы, выделенные у человека. Можно сказать, что вирусы вездесущи.

   В лабораторных условиях вирусы культивируют на куриных эмбрионах, в культивируемых соматических клетках, в эксплантантах органов, а также в организме восприимчивых животных. Они не способны к росту на питательных средах, используемых для культивирования бактерий или соматических клеток.

    Наука, изучающая вирусы, называется вирусологией.

2.       ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВИРУСОВ.

   Вирусы представляют собой субмикроскопические образования, состоящие из белка и нуклеиновой кислоты (нуклеопротеины) и организованные в форме вирусных частиц.

   Размеры вирусных частиц составляют от 15-18 до 300-350 нм. С помощью электронного микроскопа установлено, что вирусы могут иметь различную форму: шаровидную (полиомиелит, ВИЧ), палочковидную (ВТМ), нитевидную (филовирусы), цилиндрическую (вирус бешенства) и др. В обычные микроскопы вирусы не видны, но в пораженных клетках можно увидеть их скопления (гигантские колонии). Число видов вирусов превышает тысячу. Все они объединены в царство Vira.

   Вирусы не способны к воспроизведению в свободном состоянии. Их воспроизведение возможно только в клетках. Кроме того, оказавшись в клетках, они ведут себя как облигатные внутриклеточные паразиты, вызывая болезни организмов, в которых паразитируют. Следовательно, им присущи две формы существования, или покоящаяся, и внутриклеточная, или репродуцирующаяся.

   В клетках-хозяевах «выключают» ДНК и используют свои ДНК и РНК, дают клетке команду синтезировать свои клетки; передаются из клетки в клетку в виде инертных частиц.

3.       СТРОЕНИЕ ВИРУСОВ.

   Сердцевина вируса состоит из фрагмента генетического материала (ДНК, РНК). Вирусы содержат всегда один тип нуклеиновой кислоты, причем как одноцепочечной, так и двухцепочечной, как линейной, так и кольцевой.

   Капсид (от лат. capsa- вместилище) защитная белковая оболочка, которая защищает ДНК, РНК от ферментов-нуклеаз и УФ - излучений, обеспечивает вируса на поверхности клетки-хозяина. Он построен из полипептидных цепей, сложенных в несколько слоев. У отдельных вирусов капсид окружен дополнительной мембраной. Ее часто называют суперкапсидом.

   Суперкапсид - дополнительная липопротеиновая оболочка, которая может содержать еще и углеводы и возникает из плазматической мембраны клетки-хозяина (характерна для высокоорганизованных вирусов - ВИЧ, гриппа, герпеса)

   Полностью сформированная инфекционная частица вне клетки-хозяина называется вирионом (нуклеопротеинный комплекс). Если вирус находится внутри клетки-хозяина, то он существует в форме нуклеиновой кислоты.

   Оболочка вируса построена из одинаковых повторяющихся субъединиц - капсомеров , которые образуют структуры с высокой степенью симметрии, способные кристаллизироваться. Большинство вирусов построено по одному из двух типов симметрии - спиральной или кубической.

   По спиральному типу симметрии построено большинство вирусов, поражающих растения, и некоторые вирусы бактерий (бактериофаги). Большая часть вирусов, вызывающих инфекции у человека и животных, имеет кубический тип симметрии. Капсид имеет форму икосаэдра - правильного двадцатигранника с 12 вершинами 30 ребрами (вирус полиомиелита).

   Бактериофаги - группа вирусов, поражающих бактерии. Открыты в 1915г. английским микробиологом Фредериком Туортом. Имеют икосаэдрическую головку (содержащую генетический материал) и хвост, обладающий спиральной симметрией. Эти вирусы обитают в кишечнике человека и животных, ини полезны, так как поражают бактерии. В медицине их применяют для лечения брюшного тифа, холеры.

   Классификация вирусов строится по виду и форме их нуклеиновой кислоты, типу симметрии, наличию или отсутствию внешней мембраны.

                                       

   Отличие вируса от клетки:

·        вирусы не размножаются делением;

·        в своем составе имеют только один тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК);

·        никогда не размножаются вне клетки-хозяина;

·        во внешней среде имеют форму кристаллов, не проявляя никаких свойств живого;

·        не потребляют пищи;

·        не вырабатывают энергию;

·        не растут;

·        нет обмена веществ;

·        имеют неклеточное строение.

Сходство с живыми организмами:

·        способность к размножению;

·        наследственность;

·        изменчивость;

·        характерна приспособляемость к меняющимся условиям окружающей среды.

   Размножение (репродукция) включает три процесса:

·        репликацию вирусной нуклеиновой кислоты;

·        синтез вирусных белков;

·        сборку вирионов.

   У вирусов нет пола. Репликация молекулы ДНК (РНК) внутри пораженной клетки - многоэтапный процесс, состоящий из 6 стадий:

1.     адсорбция - процесс прикрепления вирусных частиц к поверхности клетки

2.     инъекция (у бактериофагов) - проникновение вирусной частицы в клетку и введение нуклеиновой кислоты из белкового капсида (фаг частично растворяет клеточную стенку и мембрану бактерии и за счет сократительной реакции хвостика впрыскивает свою ДНК в ее клетку)

3.     репликация молекул вирусной нуклеиновой кислоты - происходит за счет нуклеотидов, накопленных в клетках хозяина

4.     синтез вирусных белков и ферментов - происходит на рибосомах клетки

5.     сборка вирусных частиц - за счет пораженных вирусных нуклеиновых кислот и вирусных белков

6.     лизис - выход вирусных частиц из пораженной клетки. У бактерий сопровождается разрушением (лизисом) клетки. У эукариот происходит путем выпячивания оболочки клетки и «выталкиванием» вирусных частий в окружающую среду.

   Новые вирусные частицы заражают еще непораженные клетки, и цикл развития вируса повторяется.

4.   ЗНАЧЕНИЕ ВИРУСОВ.

   Вирусы представляют собой важные объекты исследования для генетиков. На их основе приобретены существенные познания, касающиеся структур и функций нуклеиновых кислот.

   Вирусы - возбудители инфекционных болезней, размножающиеся только в живых клетках. У человека они вызывают, среди прочих, такие заболевания, как бешенство, гепатит, грипп, корь, краснуху, оспу, ОРЗ, полиомиелит, энцефалит, папиллома, инфекционный насморк, СПИД, раковые опухоли. У животных - вирусная чума, ящур, бешенство. У растений - скручивание листьев, мозаика, полосатость, желтуха свеклы, вирус фруктовых деревьев.

   Возбудитель СПИДа - вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Он был выделен в 1959г. в Заире, после чего второй случай выделения этого вируса датируется 1969г. в США. Имеет сферическую форму диаметром 100-150 нм. Наружная оболочка вируса состоит из клеточной мембраны клетки-хозяина. В мембрану встроены рецепторные «грибовидные» образования. Под наружной оболочкой располагается сердцевина вируса с генетическим материалом в виде двух молекул РНК (каждая из 9 генов ВИЧ) и фермента (обратная транскриптаза). Этот фермент катализирует реакцию обратной транскрипции в клетках лимфоцитов. Вирус поражает главным образом Т-хелперы лимфоцитов, на поверхности которых есть рецепторы, способные связываться с поверхностным белком ВИЧ. В таком состоянии он может сохраняться долго, не проявляя себя. Иммунная система организма человека утрачивает свои защитные свойства, и организм перестает бороться с любой инфекцией, раковыми клетками и погибает. Средняя продолжительность жизни инфицированного человека составляет 7-10 лет. Источником заражения служит только человек - носитель вируса иммунодефицита. СПИД передается половым путем, через кровь и ткани, содержащие вирус иммунодефицита, от матери к плоду. 

  Вирусы (бактериофаги) используют в медицине в качестве лечебного и профилактического средства в случае отдельных бактериальных инфекций. Используют для лечения дизентерии, брюшного тифа, холеры.

                                                                                            Приложение 2

                   ВОПРОСЫ ДЛЯ АКТУАЛИЗАЦИИ ЗНАНИЙ:

1.       Какие типы нуклеиновых кислот содержат клеточные организмы?

2.       Что означает термин репликация?

3.       Где хранится наследственная информация?

4.       Перечислите основные свойства живых организмов?

Приложение 3

              ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА:

1.       Чем вирусы отличаются от других живых организмов?

2.       Какое строение имеют вирусы?

3.       Какие вирусы называют бактериофагами?

4.       Какие болезни могут вызывать вирусы?

Приложение 4

ЛИТЕРАТУРА:

1.       С.Г.Мамонтов, В.Б.Захаров «Общая биология» - М., Высшая школа, 2003 - 317с;

2.       Захаров В.Б., Мамонтов С.Г., Сонин В.И. М. «Дрофа», 2003. Общая биология 10-11 кл.,624с: ил.;

3.       У.Стаут и др. :«Биология»,в 3 томах, М., «Мир», 2000.

4.       Биология: Учеб. пособие для студ. мед. училищ/ под ред. Проф. В.Н.Ярыгина.-М.: Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС, 2001.-464с.: ил.