ВИРУСЫ - СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ КЛЕТКИ - КЛЕТКА — ЕДИНИЦА ЖИВОГО

Задачи. Рассмотреть особенности строения, жизнедеятельности вирусов и их значение в природе и для человека. Дать характеристику ВИЧ-инфекции. Продолжить формирование эволюционных представлений о развитии органического мира и появлении неклеточных форм жизни. Повторить материал и проконтролировать знания учащихся по теме «Ядро клетки. Прокариоты и эукариоты». Сообщить о проведении зачета на следующем уроке.

Оборудование. Демонстрационный материал: таблицы по общей биологии, кодограмма, фрагменты фильма «Иммунитет», слайды «Клетка».

Ход урока:

Повторение. Письменная работа с карточками на 10 мин

1. Каким образом строение ядра связано с выполняемыми функциями?

2. В чем отличия прокариот от эукариот?

3. В чем сходство прокариот и эукариот?

Работа с карточкой у доски: приложение 2.

Компьютерное тестирование: приложение 3.

Устное повторение.

Изучение нового материала. Объяснение с помощью фрагментов фильма, диафильма, кодограммы.

Характеристика вирусов. Вирусы были открыты в 1892 г. русским ученым-ботаником Д. И. Ивановским при изучении мозаичной болезни табака (пятнистость листьев). Вирусы представляют собой неклеточные формы жизни. Они занимают промежуточное положение между живой и неживой материей, так как совмещают в себе признаки живых организмов и тел неживой природы.

Вирусы проявляют признаки жизни только в клетке. Это внутриклеточные паразиты. Причем в отличие от других паразитов они являются ультрапаразитами, так как паразитируют на генетическом уровне. Наиболее вероятно, что вирусы возникли в результате деградации клеточных организмов. Вероятно, вирусы можно рассматривать как группу генов, вышедших из-под контроля генома клетки.

Вирусы представляют собой нуклеопротеины, т. е. состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белков, образующих оболочку вокруг нуклеиновой кислоты. У некоторых вирусов можно обнаружить липиды и углеводы.

Размеры вирусов колеблются от 10 до 300 нм. Форма вирусов разнообразна: шаровидная, палочковидная, нитевидная, цилиндрическая и др. Вирусы могут существовать в двух формах: в форме нуклеиновой кислоты, когда находятся в клетке-хозяине, в свободной форме, когда находятся вне клетки-хозяина. Эту форму существования называют вирионом.

Вирусы содержат всегда один тип нуклеиновой кислоты — либо ДНК, либо РНК, причем обе нуклеиновые кислоты могут быть как одноцепочечными, так и двухцепочечными, как линейными, так и кольцевыми.

Капсид представляет собой оболочку вируса, образованную белковыми субъединицами, уложенными строго определенным образом. Капсид выполняет прежде всего защитную функцию. Он защищает нуклеиновую кислоту вируса от различных воздействий, в первую очередь от действия многочисленных нуклеаз. Кроме того, капсид обеспечивает осаждение вируса на поверхности клеточных мембран, так как содержит рецепторы, комплементарные рецепторам мембран клеток. Рецепторный механизм проникновения вируса в клетку обеспечивает специфичность вирусов: они поражают строго определенный круг хозяев.

Суперкапсид характерен для сложноорганизованных вирусов (вирусы ВИЧ, гриппа, герпеса). Возникает во время выхода вируса из клетки-хозяина. Он представляет собой модифицированный участок ядерной или наружной цитоплазматической мембраны клетки-хозяина.

Только внедряясь в клетку-хозяина, вирус может воспроизводить себе подобных, он подавляет процессы транскрипции и трансляции веществ, необходимых самой клетке, и «заставляет» ее ферментные системы осуществлять репликацию своей нуклеиновой кислоты и биосинтез белков вирусных оболочек. После сборки вирусных частиц клетка либо погибает, либо продолжает существовать и производить новые поколения вирусных частиц.

Цикл репродукции вируса складывается из нескольких стадий. Осаждение вируса на поверхность мембраны клетки. Возможно в том случае, если рецепторы клеточных мембран и капсида вируса комплементарны. Проникновение вируса в клетку. Многие вирусы проникают в клетку путем эндоцитоза. Образуется впячивание наружной цитоплазматической мембраны, и вирус оказывается в цитоплазме клетки. Ферменты лизосом разрушают капсид вируса, и его нуклеиновая кислота освобождается. Некоторые вирусы проникают в клетку путем слияния мембран клеток и вирусов. Проникновение фагов происходит за счет частичного разрушения оболочки клетки фаговым лизоцимом ДНК вируса проникает в клетку после сократительной реакции отростка фага.

Синтез компонентов вируса осуществляется в несколько этапов. Подготовительный. На этом этапе происходит подавление функционирования генетического аппарата клетки, прекращается синтез белков и нуклеиновых кислот клетки, белоксинтезирующий аппарат клетки переводится под контроль генома вируса.

Репликация нуклеиновой кислоты вируса. Поскольку генетический аппарат вирусов разнообразен, механизмы репликации различны. У двухцепочечных ДНК-геномных вирусов репликация происходит так же, как у всех живых организмов. У одноцепочечных ДНК-геномных вирусов сначала синтезируется вторая комплементарная цепь ДНК, а затем репликация идет, как у двухцепочечных ДНК-геномных вирусов.

У одноцепочечных РНК-геномных вирусов обнаружен фермент РНК-зависимая-ДНК-полимераза, с помощью которой осуществляется обратная транскрипция, то есть на матрице РНК синтезируется молекула ДНК. Затем происходит репликация синтезированной одноцепочечной ДНК (образуется двухцепочечная ДНК), и на матрице этой ДНК-копии реплицируются молекулы РНК вируса. У двухцепочечных РНК-геномных вирусов после образования РНК полимеразы репликация двухцепочечной РНК происходит обычным способом.

Синтез белков капсида. Биосинтез белков капсида вируса начинается позже репликации, причем используется белоксинтезирующий аппарат клетки-хозяина. Затем происходит самосборка вирусных частиц и выход вирусов из клетки Чаще всего происходит в результате разрушения клетки вирусным лизоцимом. Сложноорганизованные вирусы выходят из клетки путем почкования, при этом они приобретают суперкапсид.

Некоторые вирусы (бактериофаги; являются паразитами бактерий. Они способны проникать в бактериальную клетку и разрушать ее. Бактериофаг состоит из головки, хвостика и хвостовых отростков, с помощью которых он осаждается на оболочке бактерий. В головке содержится ДНК. Фаг частично растворяет клеточную стенку и мембрану бактерии и за счет сократительной реакции квости ка впрыскивает свою ДНК в ее клетку.

Вирусы способны поражать большинство существующих живых организмов, вызывая различные заболевания. К числу вирусных заболеваний человека относятся, например, СПИД, оспа, бешенство Вирус иммунодефицита человека внедряется в чувствительные клетки. Основные клетки-мишени — СD4-лимфоциты (хелперы), гак как на их поверхности есть рецепторы, способные связываться с поверхностным белком ВИЧ. Кроме того, ВИЧ проникает в ЦНС, поражая нервные клетки и клетки нейроглии, в клетки кишечника. Иммунная система организма человека утрачивает свои защитные свойства и оказывается не в состоянии противостоять возбудителям различных инфекций. Средняя продолжительность жизни инфицированного человека составляет 7—10 лет.

Возбудитель СПИДа — вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) — относится к ретровирусам. Вирион имеет сферическую форму, диаметром 100—150 нм. Наружная оболочка вируса состоит из мембраны, образованной из клеточной мембраны клетки-хозяина, закрепленной на каркасе из белковых молекул. В мембрану встроены рецепторные образования, но виду напоминающие грибы. Под наружной оболочкой располагается сердцевина вируса, которая имеет форму усеченного конуса и образована особыми белками. Внутри сердцевины располагаются две молекулы вирусной РНК, связанные с низкомолекулярными белками основного характера. Каждая молекула РНК содержит 9 генов ВИЧ и фермент-обратную транскриптазу, осуществляющую синтез вирусной ДНК с молекулы вирусной РНК Гены содержат информацию, необходимую для продукции белков, которые управляют способностью вируса инфицировать клетку, реплицироваться и вызывать заболевание Источником заражения служит человек —- носитель вируса иммунодефицита. Это может быть больной с различными проявлениями болезни или человек, не имеющий признаков заболевания (бессимптомный вирусоноситель). СПИД передается только от человека к человеку: половым путем, через кровь и ткани, содержащие вирус иммунодефицита, от матери к плоду.

Зарепление. Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.

Задание на дом. Подготовиться к зачету.

Приложение 1. Кодограмма к уроку

Тема: Вирусы. § 59, 6-9

Характеристика вирусов

Империя Доклеточные, царство Вирусы. Впервые в 1892 г. Д. И. Ивановский обратил внимание на возбудителя, проходящего через бактериальные фильтры (ВТМ).

У человека вызывают заболевания: СПИД, грипп, бешенство, оспу, энцефалит, гепатит, корь, краснуху и др.

Строение. 20—2000 нм; из НК — всегда только или ДНК, или РНК, которые могут быть как двунитчатыми, так и однонитчатыми. Бактериофаг: головка (содержит ДНК), хвостик, хвостовые отростки.

У простых вирусов — оболочка из белков — капсид. У сложных — может быть еще и мембрана клетки хозяина. Органоиды отсутствуют.

Отсутствует собственная белоксинтезирующая система; вводят в клетку НК, которая способна встраиваться в ДНК клетки хозяина; реплицироваться; служить матрицей для синтеза иРНК, с которой образуются вирусные белки. Затем самосборка и выход.

ВИЧ поражает Т-лимфоциты — хелперы. Заражение: половые контакты, переливание крови, пересадка органов, загрязненные инструменты.

Приложение 2. Карточка для работы у доски

Запишите номера вопросов, против них — правильные ответы.

1. Какие организмы относятся к прокариотам?

2. Какие организмы относятся к эукариотам?

3. Как называется активная форма хроматина?

4. Каковы основные функции ядра?

5. Какова функция ядрышек?

6. У каких растений отсутствуют центриоли в клеточном центре?

7. Какие вещества характерны для клеточной стенки грибов?

8. Какие вещества характерны для клеточной стенки бактерий?

9. Какие органоиды отсутствуют у прокариот?

10. Какие органоиды считаются симбионтами клетки?

Записав ответы, садитесь на место.

Приложение 3. Компьютерное тестирование

Задание 8. «Ядро. Эукариоты, прокариоты»

Тест 1. Какие организмы относятся к прокариотам?

1. Вирусы.

2. Грибы.

3. Растения.

4. Сине-зеленые.

5. Животные.

**Тест 2. Какие организмы относятся к эукариотам?

1. Грибы.

2. Эубактерии.

3. Растения.

4. Сине-зеленые.

5. Животные.

**Тест 3. Какие суждения верны?

1. Гетерохроматин — активная форма хроматина.

2. В ядрышках синтезируются субъединицы рибосом.

3. Ядро — двумембранный органоид.

4. В ядре происходит синтез белков.

**Тест 4. Какие суждения верны?

1. Высшие растения не имеют центриолей.

2. Основное запасное вещество у растений крахмал.

3. Для клеток растений характерны хлоропласты.

4. У растений нет митохондрий.

**Тест 5. Какие суждения верны?

1. Для клеточной стенки растений характерна целлюлоза.

2. Для клеток растений характерны крупные вакуоли.

3. Царство Растения входит в надцарство Клеточные.

4. У водорослей в клеточном центре есть центриоли.

**Тест 6. Какие суждения верны?

1. Грибы относятся к эукариотам.

2. Грибы относятся к царству Растения.

3. В состав клеточной стенки грибов входит хитин.

4. Основное запасное вещество грибов — крахмал.

**Тест 7. Какие суждения верны?

1. В клетках грибов хлоропласты отсутствуют.

2. Для клеток грибов характерны вакуоли.

3. В состав клеточной стенки грибов входит целлюлоза.

4. Грибы относятся к эукариотам.

**Тест 8. Какие органоиды считаются симбионтами эукариотической клетки?

1. Рибосомы.

2. Комплекс Гольджи.

3. Митохондрии.

4. Пластиды.

**Тест 9. Какие органоиды отсутствуют у прокариот?

1. Митохондрии.

2. Пластиды.

3. Ядро.

4. Рибосомы.

**Тест 10. Какие суждения верны?

1. Прокариоты имеют кольцевую ДНК.

2. Прокариоты имеют одну линейную хромосому.

3. Бактерии имеют 70S рибосомы.

4. Бактерии имеют 80S рибосомы.