НЕКЛЕТОЧНЫЕ ФОРМЫ ЖИЗНИ

УРОК 32. ВИРУСЫ, ИХ СТРОЕНИЕ, ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ

Цели урока: ознакомить учащихся с неклітинними формами жизни; рассмотреть особенности строения и жизненные циклы вирусов; обсудить возможные пути возникновения вирусов; сравнить вирусы с клеточными формами жизни.

Оборудование и материалы: таблицы или слайды из презентации «Строение клетки растений», «Строение клетки животных», «Строение клетки прокариот», «Строение вириона», «Разнообразие вирусов».

Базовые понятия и термины: клетка, неклеточные формы жизни, вирусы, вирион, паразитизм, капсид, нуклеиновая кислота, ДНК, РНК.

ХОД УРОКА

I. Организационный этап

II. Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности учащихся

Вопросы для беседы

1. Чем отличаются клетки прокариот и эукариот?

2. Какие типы нуклеиновых кислот в клетках?

3. Как размножаются клетки?

III. Изучение нового материала

Рассказ учителя с элементами беседы

Строение вирусов

Вирусы - это паразитические неклеточные системы, способные размножаться в живых клетках. Изучение вирусов было начато 1892 г. Д. И. Івановським, который выяснил, что возбудитель мозаики табака не растет на питательных средах и проходит через бактериальные фильтры. Характерными особенностями вирусов являются наличие у них только одного типа нуклеиновой кислоты (в зависимости от вида вируса это может быть ДНК или РНК) и отсутствие у них собственных систем синтеза белков и превращения энергии. Через это вирусы не могут размножаться самостоятельно и являются облигатными внутриклеточными паразитами. В настоящее время описано уже более двух тысяч видов вирусов, которые поражают представителей всех царств живой природы.

Вне клеткой-хозяином вирусы существуют в форме віріонів. их размер очень мал - от 20 до 400 нанометров. Вирион - это нуклеиновая кислота, упакована в специальную белковую оболочку - капсид. Если вирионы вируса имеют только белковую оболочку, то такой вирус относят до простых вирусов. В отличие от них группа сложных вирусов имеет еще одну оболочку - суперкапсид, которая формируется из фрагмента мембраны клетки-хозяина. В эту мембрану встраиваются белки и глікопротеїди самого вируса. Количество белков, из которых состоит капсид, маленькая. их характерным свойством является способность к самозбирання. Морфологические формы капсидів также не очень разнообразные. В большинстве случаев они имеют форму палочки, нитки, шарики или правильного многогранника. Однако, бывают вирусы, которые имеют и более сложную форму.

Небольшой размер и простота строения вирусов связана с небольшим количеством генов в их геноме. Некоторые вирусы кодируют только один белок (вирусы-сателлиты, которые могут размножаться только с помощью других вирусов), много вирусов кодирует 5-10 белков, а некоторые, самые крупные, вирусы могут кодировать до 200 белков. Рекордным является геном мімівіруса (паразит амеб), который содержит более 900 генов. Это даже больше, чем количество генов в геноме некоторых мельчайших клеточных организмов. Однако, как и все другие вирусы, мімівірус не имеет генов, кодирующих рибосомальні белки. Он не способен самостоятельно расти и размножаться вне клетки-хозяина и поддерживать гомеостаз. Его компоненты синтезируются отдельно системами клетки-хозяина и самозбираються в целый вирус, что тоже является характерной для вирусов признаку.

Жизненный цикл вирусов

Жизнь вируса можно разделить на две главные фазы. На одной из них он существует в виде вириона вне клеток живых организмов, а на второй - внутри живых клеток. В форме вириона вирусы не способны к росту и размножению и поддержанию гомеостаза. Но в этом состоянии они способны образовывать кристаллы, что не является характерным для живых организмов. Главное задача вириона - найти нужную клетку и проникнуть в нее. Осуществляться это может как путем простого механического переноса (например, капельный путь передачи вируса гриппа), так и с помощью посредников (например, перенос вирусов растений с помощью тлей).

После обнаружения нужной клетки (вирус опознает ее за специфическими рецепторами, которые расположены на мембране) вирус проникает в ее цитоплазму. Это может достигаться несколькими путями. Вирусы животных могут маскироваться под какую-то важную макромолекулу, и клетка сама их поглощает путем эндоцитозу. Вирусы растений проникают в клетки, используя механические повреждения клеточной стенки, а затем распространяются по цитоплазматических мостиках между клетками. Некоторые бактериофаги с помощью специальных структур капсида просто протыкают клеточную стенку и мембрану клетки и впрыскивают внутрь свою нуклеиновую кислоту.

После попадания в цитоплазму вирус блокирует ДНК клетки-хозяина и начинает управлять работой систем клетки. Он использует ее ресурсы для синтеза собственных белков и нуклеиновых кислот. С синтезированных белков и нуклеиновых кислот путем самозбирання образуются новые вирионы. Когда ресурсы клетки заканчиваются, она погибает, а вирионы выходят в окружающую среду.

Существует еще один вариант развития событий после попадания вируса в клетку. В этом случае ДНК вируса (или ДНК, синтезированная с вирусной РНК с помощью специального фермента обратной транскриптазы) встраивается в ДНК клетки-хозяина. В таком состоянии она может оставаться неактивной очень долго. Интересно, что во время своего размножения клетка будет воспроизводить и ДНК вируса, передавая его двум своим дочерним клеткам. Такое состояние клетки называется носійством. Если организм хозяина через какие-то причины начинает ослабевать и уменьшает активность своей системы защиты, скрытое вирусная ДНК может начать активную деятельность и вызвать острую фазу вирусной инфекции.

Происхождение вирусов

Существует несколько версий происхождения вирусов. Согласно одной из гипотез, вирусы образовались путем упрощения бактерий, которые перешли к внутриклеточному паразитизму. В пользу этой теории свидетельствуют особенности строения мімівірусів и других крупнейших ДНК - содержащих вирусов.

В соответствии с другой точкой зрения, вирусы образовались из мобильных генетических элементов клетки-хозяина, которые приобрели способности перемещаться не только в пределах одного генома, но и вне родительской клеткой. В пользу этой теории свидетельствуют особенности строения вирусов-сателлитов и віроїдів. Віроїди являются паразитами растений. Фактически это маленькие молекулы РНК, которые не имеют клеточной оболочки, но ведут себя как вирусы. Они способны вызвать определенные симптомы заболевания и инфицировать незараженные растения. Вполне возможно, что разные вирусы имеют разное происхождение, и правильными являются обе гипотезы.

IV. Обобщение, систематизация и контроль знаний и умений учащихся

Дать ответы на вопросы:

І.Чим вирусы отличаются от прокаріотичних и. еукаріотичних организмов?

2. Какое строение имеют вирионы?

3. Какие формы жизненных циклов является в вирусов?

4. Можно ли считать вирусы живыми организмами?

V. Домашнее задача