7
ВИРУСЫ
Урок биологии в 9 классе
Учитель первой категории Осипова ОА
Подвязьевская средняя школа
Цель: формирование у учащихся знаний о внеклеточных формах жизни – вирусах.
Задачи: раскрыть особенности внутриклеточного паразитизма вирусов; охарактеризовать особенности, строение и жизнедеятельность вирусов; раскрыть механизм проникновения вирусов в клетку; рассмотреть особенности размножения вирусов; сообщить об опасности вирусных инфекций (СПИД, грипп, и т.д.) и о профилактике заболеваний.
Тип урока: изучение нового материала
Оборудование: таблица «Строение вирусов», «Бактериофаги», мультимедийная презентация, компьютер.
ПРЕЗЕНТАЦИЯ
Ум и здоровье дороже всего.
Платон
Ход урока:
I. Организационный момент
II. Актуализация темы. Постановка проблемного вопроса.
Учитель: Сегодня на уроке мы познакомимся с уникальными организмами невидимого нам мира – вирусами, которые являются неклеточными формами жизни. Мы рассмотрим особенности их строение и этапы жизнедеятельности. Раскроем особенности внутриклеточного паразитизма вирусов, изучим механизм проникновения вирусов в клетку, а так же вы узнаете об опасных вирусных инфекциях и о профилактике заболеваний. Открываем тетради, записываем тему урока.
Зимой мы слышим такую информацию, что возникает вспышка гриппа, вирусы быстро поражают людей, прививки, поставленные от гриппа мало помогают. Почему защититься от сезонного гриппа трудно, почему заболевание быстро распространяется, мы сегодня постараемся выяснить. Поставим перед собой проблемный вопрос – почему с вирусами – возбудителями заболеваний трудно вести борьбу и полностью их уничтожить?
Стихийным злом эволюции назвали ученые свехмельчайшие формы жизни, не имеющие клеточного строения, значение их огромно, и многое еще не известно об этих загадочных существах нашей планеты. Это внеклеточные формы организмов – вирусы. Вирусы – латинское слово virus – яд. Это внутриклеточные паразиты, и вне клетки они не проявляют никаких свойств живого.
III. Основной этап
Давайте вспомним, что такое организм паразит?
Это организм, живущий за счет своего хозяина.
Как же произошло открытие вирусов? Кто их открыл?
(Слушаем сообщения ученика)
Ученик 1: История открытия вирусов. Конец 19 века. Бактериология достигла больших успехов. В этот период учеными открыты возбудители чумы, холеры, туберкулеза, дифтерии и других наиболее часто встречающихся и широко распространенных болезней. Однако возбудителей многих других заболеваний, в том числе и очень опасных (например, корь, натуральная оспа, грипп, гепатит и др.), обнаружить не удавалось, хотя о болезнях знали давно.
В 1892 году Дмитрий Иосифович Ивановский (1864 – 1920), занимаясь поисками возбудителя болезни табачной мозаики (болезнь листьев растения табака), установил, что он не виден в микроскоп даже при сильном увеличении и проходит через фильтры, которые задерживают бактериальные клетки; он не растет на обычных искусственных питательных средах, применяемых в бактериологии. Табачный сок, проходимый через фильтр не утратил заразных свойств.
Спустя много лет ученые узнали, что вирусы меньше бактерий в 50 раз, поэтому они свободно проходили через фильтр. Ивановский назвал открытые организмы «фильтрующимися микробами», и выявил два основных свойства вирусов: они очень малы, и их невозможно в отличие от клеток выращивать на искусственных питательных средах.
Шесть лет спустя, в 1898 году независимо от Ивановского такие же результаты получил голландский микробиолог М. Бейеринк. Он сделал вывод, что болезнь мозаику табака вызывают не микробы, а «жидкое заразное начало», или фильтрующийся вирус, который размножается лишь в живых организмах. Оба ученых были отчасти правы, но отчасти и ошибались. Возбудителем болезни табака оказались не бактерии, как утверждал Ивановский, но и не жидкое заразное начало, как предполагал Бейеринк. Причиной болезни являлись вирусы – особые организмы (от латинского «virus» - яд). Размеры вирусов от 20 до 300 нм, их удалось увидеть только с помощью электронного микроскопа в 30 – е годы XX века, они примерно в 50 раз меньше бактерий. Вирусы входят в царство Vira, и распространены повсеместно. Первым сфотографировали именно вирус табачной мозаики, который является самым изученным. Открытие вирусов положило начало новой науке – вирусологии, изучающей неклеточные формы организмов.
Учитель: Вирусы сильно отличаются от других живых организмов. Вирусы – это особая и уникальная форма жизни, хотя и примитивная. Вирусы часто называют переходной формой между организмами живой и неживой природы. Когда вирус находится в клетке хозяина, он ведет себя как живой организм, он находится во внутриклеточной форме, образует комплекс «вирус – клетка хозяина». Если вирус находится вне клетки хозяина, в покоящейся внеклеточной форме, он представляет собой вирусную частицу или вирион, в этом случае вирус не проявляет признаков живого организма. (Записи в тетради)
Формы вирусов могут быть различными: нитевидными, сферическими, палочковидными, многоугольными, кубическими, в форме кристалла. Отдельные вирусные частицы – вирионы – представляют собой симметричные тела, внутри каждого вириона находится генетический материал в виде ДНК или РНК. (Записи в тетради)
Внешний вид вируса изображен на стр. 38 рис. 15 – вирус герпеса и вирус гриппа, на рис. 16 – модель вируса табачной мозаики. (Работа с учебником Каменский А.А. Криксунов Е.А. Пасечник В.В. Биология. Введение в общую биологию и экологию 9 кл)
Любой вирус представляет собой белковую оболочку, защищающую от действия ферментов, разрушающих нуклеиновые кислоты – капсид (от лат. слова «capsa» - вместилище). (Записи в тетради) Капсид содержит рецепторы, распознающие подобные рецепторы в клеточной мембране «клетки хозяина», поэтому вирусы поражают строго определенный круг хозяев. Внутри капсида помещены нити нуклеиновой кислоты, либо ДНК или РНК, они несут наследственную информацию. ДНК и РНК могут быть однонитчатыми так и двунитчатыми. Обычно у клеток растений или животных наследственная информация сосредоточена в молекуле ДНК, а у вирусов либо в ДНК или в РНК.
У ученых возник вопрос, какие же вирусы – живые или неживые организмы?
Выявим черты сходства и отличия вирусов и живых организмов. Заполним таблицу, пользуясь стр 38 учебник Биологии, автор Каменский А.А. Криксунов Е.А. & 1.9. Читаем вслух первый абзац и заполняем таблицу.
Характерные особенности вирусов
2.обладают наследственностью
3. изменчивость
4. приспосабливаются к изменяющимся условиям среды
1.не проявляют свойства живого
2.не потребляют пищи
3. не вырабатывают энергию
4. не растут
5. нет обмена веществ
6.имеют форму кристаллов, не имеют клеточного строения, т.е. нет цитоплазматической мембраны и цитоплазмы с органоидами
1.очень маленькие размеры
2.простое строение – нуклеиновая кислота (ДНК или РНК) заключенная в белковую оболочку – капсид
3.занимают пограничное положение между живой и неживой материей
4.высокая скорость размножения
5.наследственная информация находится в ДНК или РНК
6.вирусы – обязательные паразиты, вне клетки хозяина существуют в виде вирусной частицы или вириона
Вирусы – это автономные генетические структуры, которым присущи основные признаки живых организмов: размножение, изменчивость и наследственность. С другой стороны вирусы не имеют важных свойств живого – они не питаются, не растут, нет обмена веществ и не способны к самостоятельному размножению вне клетки хозяина. Отличаются от всех организмов тем, что имеют белковую оболочку – капсид, а внутри саркофага заключена наследственная информация в виде нитей ДНК или РНК.
Классификация вирусов. Все вирусы условно разделяют на две группы:
простые 2. сложные. (Записи в тетради)
Простые состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и покрывающей их белковой оболочки (капсид), например вирус табачной мозаики. Сложные вирусы на поверхности капсида имеют еще внешнюю оболочку – мембрану, содержащую липиды, белки и углеводы, например вирус гриппа и герпеса.
По наличию той или иной нуклеиновой кислоты вирусы называют ДНК-содержащими или РНК-содержащими. ДНК-содержащие – в них присутствует молекула ДНК в виде цепочки или кольца, хранящая наследственную информацию – это вирусы оспы человека, овец, свиней и герпеса. РНК-содержащие – в них находится цепочка РНК хранительница генетической информации. Это вирусы бешенства, энцефалита, краснухи, кори, СПИДА, лейкоза и гриппа. Некоторые вирусы вообще могут не иметь оболочки.
Как же вирусы попадают в клетки и как ведут себя, проникая в клетки других организмов? Смотрим стр. 39 рис. 17 учебника биологии.
Вирусы попадают внутрь клетки вместе с капельками межклеточной жидкости. Каждый вирус способен проникнуть лишь к определенным клеткам, имеющим на своей поверхности специальные рецепторы. Затем начинается проникновение в клетку хозяина. Помогают проникнуть вирусам в клетку механические повреждения клеточной стенки или мембраны, а так же возможен способ пиноцитоза и фагоцитоза. В отличие от клеточных организмов у вирусов отсутствует собственная система, синтезирующая белки. Вирусы попадая в клетку вносят свою генетическую информацию. Проникая в клетку, вирус изменяет в ней обмен веществ, направляя всю деятельность на производство вирусной нуклеиновой кислоты и вирусных белков. Внутри клетки происходит самосборка вирусных частиц из образованных молекул нуклеиновой кислоты и белков. Накопление вирусных частиц приводит к выходу их из клетки путем «взрыва», в результате чего целостность клетки нарушается и она гибнет, а вирусы начинают проникать в другие клетки.
Таким образом, вирусы являются внутриклеточными паразитами на генетическом уровне, как набор генов, бездействуют, пока не найдет себе пристанище в живой клетке.
Вирусы поражают все живые организмы – растения, животных и человека и вызывают заболевания. (Слушаем сообщения ученика)
Ученик 2: В настоящее время описано более 1 000 различных видов вирусов. Вирусы как возбудители заболеваний человека, животных и растений известны с глубокой древности.
В 1916 году канадский бактериолог Феликс Д’Эрелем описал вирусы бактерий – бактериофаги. Они стали важнейшим объектом исследования в молекулярной биологии. Бактериофаги или фаги, способны проникать в клетки бактерий и разрушать их. Вирусы бактерий имеют головку, содержащую ДНК и хвостовую часть с хвостовыми нитями. Бактериофаги напоминают по своему строению шприц. Фаг частично растворяет клеточную стенку и мембрану бактерии, вводит полый стержень в клетку и за счет сократительной реакции впрыскивает свою ДНК в ее клетку. Геном бактериофага попадает в цитоплазму, а оболочка остается снаружи. Молекула ДНК вирусов может встраиваться в геном клетки хозяина и существовать так долгое время.
Встречаются более 500 видов вирусов у животных, вызывающих такие болезни как ящур, чуму свиней и птиц, инфекционную анемию лошадей, птичий и свиной грипп и другие. Вирус ящура распространяется со скоростью цепной реакции, способен разрушить животноводство в масштабе целой страны. Подобная катастрофа наблюдалась в конце 2000 года в Великобритании, когда вирус ящура поразил крупный рогатый скот в этой стране. В настоящее время от вируса птичьего гриппа погибает огромное количество диких и домашних птиц во многих странах мира.
Известно более 300 видов вирусов, вызывающих болезни у растений, такие как мозаичная болезнь табака, томатов, огурцов, скручивание листьев, карликовость и другие.
Более 500 видов вирусов могут вызывать разнообразные инфекционные заболевания человека, такие как грипп, свинку, полиомиелит, бешенство, корь, СПИД и многие другие. В прошлые века вирусные инфекции носили характер опустошительных эпидемий и пандемий, охватывающих огромные территории. В Москве в XIII веке оспа уничтожила почти 80% населения. Вирусы герпеса поражают кожные покровы человека. Чаще всего он проявляется при простуде на губах. В состоянии покоя вирус герпеса может долго находиться в клетках и ждать своего часа. Заболевания вирусной природы распространены и в настоящее время.
Учитель: Поселяясь в клетках живых организмов, вирусы вызывают многие опасные заболевания. Многие успехи вирусологии достигнуты в борьбе с конкретными болезнями – оспой, клещевым энцефалитом, бешенством, желтой лихорадкой и другими болезнями. Перед человечеством стоит множество вирусологических проблем и для их решения требуется знания разнообразных свойств и «повадок» вирусов.
Вирусные заболевания передаются двумя путями: при непосредственном контакте (контагиозный) и воздушно – капельным путем. В результате непосредственного физического контакта с больными людьми или животными передаются немногие болезни. К таким вирусным болезням относят, например трахому – болезнь глаз, очень распространенную в тропических странах, обычные бородавки и обыкновенный герпес.
Капельная инфекция – самый обычный способ распространение респираторных заболеваний. При кашле или чихании в воздух выбрасываются миллионы маленьких капелек слюны и слизи. Эти капли вместе с находящимися в них живыми микроорганизмами могут вдохнуть другие люди и заболеть. Гигиенические требования для защиты от капельной инфекции – пользование носовым платком и повязкой, а так же соблюдение санитарной чистоты.
Некоторые микроорганизмы, такие как вирус оспы, очень устойчивы к высыханию и сохраняются в пыли, содержащей высохшие остатки капель.
Некоторые опасные вирусы получили свое распространение в последние годы, такие как СПИД, грипп и разные его разновидности. (Слушаем сообщения ученика)
Ученик 3: СПИД
В 1981 году появилось новое, ранее не известное науке заболевание, получившее название - синдром приобретенного иммунодефицита человека - сокращенно СПИД. Возбудитель СПИДа является вирус иммунодефицита человека – ВИЧ. Он имеет сферическую форму, диаметром от 100 – 150 нм. Наружная оболочка вируса состоит из мембраны, образованной из клеточной мембраны клетки-хозяина. В мембрану встроены рецепторные образования, напоминающие по внешнему виду грибы. Под наружной оболочкой располагается капсид вируса, образованный особыми белками, внутри которого находятся две молекулы вирусной РНК. Каждая молекула РНК содержит 9 генов ВИЧ и фермент, синтезирующий ДНК с молекулы вирусной РНК.
В первую очередь ВИЧ поражает Т – лимфоциты крови (хелперы), на поверхности которых есть рецепторы, способные связываться с белками ВИЧ. Т-лимфоциты крови обеспечивают человеку клеточный и гуморальный иммунитет. ВИЧ проникает в клетки центральной нервной системы, кишечника, клетки нейроны. В результате организм человека утрачивает свои защитные свойства и оказывается не в состоянии противостоять возбудителям разных инфекций. Средняя продолжительность жизни инфицированного человека составляет 7 – 10 лет.
Источником заражения СПИДом является человек – носитель вируса иммунодефицита. Это может быть больной с различными проявлениями болезни или бессимптомный вирусоноситель. СПИД передается только от человека к человеку такими способами: 1. половым путем 2. через кровь и ткани, содержащие вирус 3. от матери к плоду. ВИЧ может попасть в организм при сексуальном контакте с больным человеком, при введении внутривенно наркотиков, при переливании крови от зараженного донора. Известны случаи заражения детей во время родов и через молоко больной матери.
Несмотря на то, что вирус СПИДа обнаруживается в секретах человеческого тела (в слюне, слезе, молоке), однако нет доказательств передачи его при бытовом контакте.
В последние годы наблюдается рост количества ВИЧ – инфицированных людей в России. Преобладающее их число составляет молодежь. Проблема борьбы со СПИДом остается одной из главных для общества, для здравоохранения. (Слушаем сообщения ученика)
Ученик 4: Грипп, разновидности гриппа.
У человека, сделавшего прививку и переболевшего гриппом вырабатывается иммунитет, то есть вырабатываются в плазме крови антитела, которые заблокируют вирус и человек останется здоров. Но, к сожалению, вирусы гриппа отличаются высокой изменчивостью, они мутируют. Антитела, полученные с прививкой действуют против определенного вида вируса гриппа и абсолютно бессильны против другого вида вируса. Против измененного вируса гриппа нужно ставить другую прививку, поэтому с вирусами гриппа так трудно бороться.
Вот почему каждый год эпидемия гриппа снова и снова застает нас врасплох. Особенно активны вирусы гриппа осень и зимой. Даже «рядовой» грипп может вызвать тяжелые осложнения – пневмонию, сердечную недостаточность. Эпидемии не так страшны, как пандемии – это глобальная эпидемия, которая охватывает большинство населения мира. Среди массовых пандемий – всемирная эпидемия гриппа (тогда ее называли «испанкой», по научному H1N1) в 1918 – 1919 году, она поразила до 500 млн. человек и унесла до 40 млн. человеческих жизней. В XX веке пандемия гриппа поражала человечество в 1918, 1957 и 1968 году, вероятность очередной пандемии очень высока.
Вирусы грипп подразделяют на три группы – А, В и С. Вирус С – самый безобидный, болезнь протекает легко и без осложнений. Вирус группы В – опасный, вызывает эпидемии регионального масштаба. Вирус А – вызывает самое тяжелое течении болезни и может вызывать мировые эпидемии. Птичий грипп, свиной грипп тоже относятся к группе А, они способны к замене участков генома человека на гены вируса птичьего или свиного гриппа.
Несмотря на то, что пандемия «испанки» 1918 года случилась в эру научно-технического прогресса, родословная того смертельного вируса до сих пор точно неизвестна. Ученые изучили штаммы вируса «испанки» и пришли к мнению, что вирус был птичьего происхождения, но очень близок и к вирусу свиного гриппа. Причина смертоносной силы этого вируса до сих пор не установлена.
В 2008 – 2009 году, в разных странах мира опять зарегистрированы случаи возникновения заболевания птичьим и свиным гриппом, как среди животных, так и среди людей. Вирусы гриппа гораздо более устойчивы к повышению температуры тела, чем вирусы, вызывающие простуду. Вот почему они более опасны: вирус способен размножаться и при высокой температуре, больному трудно с ним бороться.
Чтобы избежать заражения обычным гриппом, птичьим, так и свиным нужно заниматься спортом, укреплять иммунитет, в случае заражения обратиться к врачу и проводить своевременное лечение.
IV. Выводы
Учитель: Сделаем вывод, мы познакомились сегодня на уроке с очень маленькими, но опасными организмами, которые занимают пограничное положение между живыми и неживыми организмами – вирусами. Они являются причиной многих заболеваний, которые возникают у растений, у животных, несут опасные болезни человеку.
Давайте вспомним проблемный вопрос, который мы поставили в начале урока и постараемся на него ответить. Почему с вирусами – возбудителями заболеваний трудно вести борьбу и полностью их уничтожить?
Причины (ответ):
маленькие размеры
быстро приспосабливаются
встраиваются в чужие клетки и полностью их подчиняют, (клетки начинают синтезировать генетический материал вируса)
изменчивы, быстро меняются, мутируют
V. Закрепление нового материала
Учитель: Ребята, прослушав информацию об удивительных организмах невидимого мира – вирусах, сделайте вывод в форме синквейна. Работаете в паре, по партам и оформите синквейн на листах бумаги фломастером. Работаете 3 – 4 минуты.
Синквейн (от французского слова «пять строк»). Синквейн – это стихотворение, которое требует изложения большого объема учебной информации в кратких выражениях, что позволяет сделать вывод. Данную работу ребята могут выполнить в парах или индивидуально, можно художественно оформить лист с синквейном. Это стихотворение из пяти строк, которое строится по определенным правилам.
1. название синквейна – тема, обычно одно слово (существительное, что?)
2. описание темы в двух словах (прилагательное, прилагательное (какой?))
3. описание действия в рамках темы тремя словами (глагол, глагол, глагол (что делает?))
4. фраза, показывающая отношение к теме, «крылатая фраза» на тему синквейна
5. слово, которое повторяет суть темы (существительное)
Пример синквейна:
1. Вирусы
2. Маленькие, опасные
3. Размножаются, приспосабливаются, несут болезни
4. Вирусы – неклеточные организмы
5. Паразиты
Самостоятельная работа (Устно)
Закончите предложения, вставив пропущенные слова.
Неклеточная форма жизни, паразит на генетическом уровне, способная проникнуть в живую клетку и размножаться внутри ее это - ………… (вирусы)
Наследственная информация вируса находится в однонитчатой или двунитчатой молекуле …….. (ДНК или РНК)
Сердцевина вируса окружена защитной белковой оболочкой, которая называется…….. (капсид)
Вирусы бактерий называют …….. (бактериофаг)
Наука, изучающая строение и поведение вирусов ……. (вирусология)
Один из путей передачи вирусной инфекции контагиозный т. е. ………. (контактный)
Учитель: Домашнее задание & 1.9. Оценки за урок. Спасибо за урок!
Используемые источники:
Агол В. И. «Уловки вирусов», Биология в школе, - М., Школа – Пресс, 2003, №7, - 5 – 11 с.
Белоконева О.С. «Воскрешение гриппа», Биология в школе, - М., Школа – Пресс, 2003, №7, 12 – 15 с.
Ишкина И.Ф. Биология. 10 класс. Поурочные планы. – Волгоград, ИТД «Корифей», 2007, - 96 с.
Каменский А.А. Биология. Пособие для подготовки к ЕГЭ и централизованному тестированию, - М., «Экзамен», 2005, - 416 с.
Каменский А.А. Криксунов Е.А. Пасечник В.В. Биология. Введение в общую биологию и экологию, - М., Дрофа, 2005, - 303 с.
Пепеляева О.А. Сунцова И.В. Поурочные разработки по биологии: 9 класс, - М., ВАКО, 2006, - 464 с.
Фасевич И.Н. Биология. 6 – 11 классы. Конспекты уроков: семинары, конференции, формирование ключевых компетенций, - Волгогдад, Учитель, 2009, - 223 с.
Чайка Т.И. Биология. 10 класс: поурочные планы, - Волгоград, Учитель, 2007, - 205 с.
