Урок 40. Вирусы и их воздействие на человека
Предмет: Естествознание, 11 класс

Конспект урока

Естествознание, 11 класс

Урок 40. «Вирусы и их воздействие на человека»

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

- Какой смысл вкладывают в понятия «вирусы» «противовирусные препараты»?

- Какие существуют методы профилактики и лечения вирусных заболеваний, мероприятия по мониторингу распространения вирусных заболеваний?

- Какие существуют современные технологии сокращения негативного воздействия факторов среды?

- Каковы современные стратегии создания противовирусных препаратов?

- Какая связь существует между возникновением эпидемий гриппа и проведением вакцинации?

Глоссарий по теме:

Вирус – неклеточная форма жизни, состоящая из молекулы ДНК или РНК, окруженная белковым капсидом - оболочкой.

Паразитизм представляет собой взаимосвязь, при которой один из организмов (паразит) может использовать другой вид организмов (хозяина) как место обитания, и как постоянный источник питания, оказывая негативное влияние на хозяина.

Вирион – сформированная полностью инфекционная частица, которая способна заражать клетки.

Вакцинация (прививка) — это введение в организм антигенного материала для формирования иммунитета к болезни, который либо предотвратит процесс заражения или ослабит его последствия – например, вызовет протекание болезни в более легкой форме.

Штамм – это генетически однородное потомство микроорганизмов (используется по отношению к бактериям и иным микроорганизмам, но чаще употребляется в контексте исследования вирусов.

Резистентность – устойчивость вируса к определенному лекарственному препарату (его действующему веществу).

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

1.	Естествознание. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. : с 149-157.

2. Брюханов, А.Л. Молекулярная микробиология: Учебник для вузов / А.Л. Брюханов, К.В. Рыбак, А.И. Нетрусов. - М.: Изд. МГУ, 2011. – с. 67-89.

Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

Медицинский информационной ресурс «Медроуд» / Раздел «Вирусные заболевания человека» URL: http://www.medroad.ru/bolezni/virusi-i-ih-vlianie-na-cheloveka.html

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Вирус – это неклеточная форма жизни, состоящая из молекулы ДНК или РНК, окруженная белковым капсидом. Вирусы по своей природе являются паразитами, поскольку паразитируют на живых клетках, используя их для размножения.

Открытие вируса произошло достаточно давно. Д.И. Ивановский в 1892 году, исследуя болезни табака открыл их возбудителя – вирус табачной мозаики. Термин «вирус» был введен несколько позднее, так как долгое время вирусы трудно было исследовать, вследствие их маленьких размеров (от 20 до 300 нм). Лишь с появлением электронного микроскопа (в 1931-1932 году) стало возможным более детальное исследование вирусов. Сегодня изучением вирусов занимается отдельная наука – вирусология, отделившаяся от микробиологии.

В настоящее время существует несколько теорий происхождения вирусов, однако ученые не пришли к единому мнению на этот счет. Наиболее поддерживаемой является гипотеза о том, что вирусы получили свое происхождения от молекулы нуклеиновой кислоты, которая приобрела способность реплицироваться и восстанавливаться в случае повреждений, независимо от клетки. Считается, что вирусы произошли от одноклеточных организмов, которые, перейдя к паразитическому образу жизни, существенно упростили свою организмами, редуцировав часть органелл.

Вирусы – это живые существа, которые не имеют клеточного строения. Наиболее мелкие вирусы достигают размера 20-30 нм, а наиболее крупные – около 300-400 нм. Вирусы примерно в 50 раз меньше по размеру, чем бактерии.

Строение вирусов достаточно простое. Вирусы состоят из трех основных элементов:

1. Сердцевина, которая представлена генетическим материалом вируса (молекула ДНК или РНК). В настоящее время вирусы принято классифицировать по признаку того ДНК или РНК в их основе. По данному признаку выделяют ДНК-вирусы и РНК-вирусы. ДНК или РНК вируса несёт информацию о белках, которые нужны для образования нового вируса – то есть размножения вируса.

2. Белковая оболочка – капсид. Оболочка вирусов построена на основе полипептидных цепей – из повторяющихся единиц – капсомеров. Как правило таким образом образуются симметричные структуры.

3. Дополнительная оболочка, образующаяся из мембраны клетки-хозяина, в которую внедряется вирус. Дополнительная оболочка есть у сравнительно больших по размерам вирусов (например, вирусы гриппа, герпеса и др.).

Сформированная полностью инфекционная частица, которая способна заражать клетки, называется вирионом. Несмотря на то, что вирусы обладают наследственностью и способны к размножению, они могут воспроизводить себя только находясь внутри живой клетки. Вне клетки вирусы неактивны, и только при попадании в клетку начинают вести себя, как живые организмы.

Вирусы, как и многие другие организмы, могут приспосабливаться к условиям внешней среды – то есть к организму (клеткам и межклеточному пространству) хозяина.

Вирусное заболевание в организме человека возникает из-за повреждения клеток организма (проникновения в них вируса). Вирус, ввиду того, что активно размножается, губит здоровые клетки – поскольку в цикле размножения вирус как правило проникает в клетку, использует вещества клетки для собственного размножения и тем самым убивает клетку.

Современной науке известно достаточно большое количество заболеваний. Например, долгое время был смертельным вирус оспы. В период с 16 по 18 век, оспа унесла жизни 1,5 млн. человек, что сопоставимо с жертвами таких болезней, как чума и холера (вызываются бактериями). Вакцина от оспы была разработана английским врачом Э. Дженнером, именно он предложил вакцинацию, как средство борьбы с вирусами и бактериями. Вакцинация (прививка) — это введение в организм антигенного материала для формирования иммунитета к болезни, который либо предотвратит процесс заражения или ослабит его последствия – например, вызовет протекание болезни в более легкой форме.

Сегодня смертельным является вирус имунодефицита человека – ВИЧ. Смертность от него составляет более 99% (сегодня не существует информации о людях, вылечившихся от ВИЧ). Такая высокая смертность от ВИЧ обусловлена тем, что ВИЧ поражает клетки иммунной системы – Т-лимфоциты, тем самым лишая организм возможности осуществлять иммунный ответ – противостоять другим инфекциям и грибковым заболеваниям. Строго говоря, человек умирает не от ВИЧ, а от любого сопутствующего заболевания, например, от простуды.

Сложность лечения ВИЧ состоит в том, что вирус, проникнув в организм человека, первоначально не проявляет себя, а в дальнейшем симптомы заболевания не специализированы (например, это слабость, низкий иммунитет, частые простуды, расслоение ногтей и др.), что не позволяет поставить диагноз без специального анализа крови. ВИЧ может передаваться через переливание зараженной крови, при половых контактах, а также через плохо простерилизованные стоматологические инструменты или инструменты для маникюра (вероятность заражения этим путем значительно ниже). Также ВИЧ может передаваться при беременности от матери к ребенку, однако сегодня существует терапия, которая позволяет избежать заражения плода.

Современные антиретровирусные препараты позволяют обеспечить людям с ВИЧ достаточно долгую и полноценную жизнь, однако для этого важно диагностировать заболевание вовремя. ВААРТ эффективна на любой стадии болезни, за исключением агонального состояния.

Некоторые вирусы онкогенны – то есть могут провоцировать онкологические заболевания. Например, это вирус папилломы человека, который может вызывать рак шейки матки у женщин. Именно поэтому наиболее эффективным средством борьбы с вирусными заболеваниями является вакцинация.

Многие вирусы называют оппортунистами. Это, например, вирус герпеса I и II типа или цитомегаловирус. Такие вирусы присутствуют в организме людей постоянно. Например, вирус герпеса есть у более чем 90% населения Земли, однако он не проявляет себя. Присутствие вируса герпеса в организме человека заметно только на фоне других заболеваний. Например, появление язвочек, так называемой «простуды» на губах при других инфекционных заболеваниях (чаще при гриппе и ОРВИ) – это свидетельство того, что вирус герпеса на фоне общего ослабления иммунитета вследствие основного заболевания получил возможность размножиться.

Среди современных средств борьбы с вирусами, можно выделить такую методику, как высокоактивная антиретровирусная терапия (ВААРТ) – наиболее современный, комплексный метод терапии ВИЧ (ВИЧ относят к семейству ретровирусов), который состоит в приёме трёх или четырёх препаратов, один из которых повышает иммунитет, другой – снижает вирусную нагрузку, третий – уменьшает интенсивность размножения вируса. Благодаря ВААРТ большинство больных ВИЧ могут вести нормальный образ жизни и жить до 60-70 лет.

Интересно, что вирусы следует рассматривать не только, как «врагов» человека, но и как организм, открывающий возможности для генной инженерии. Например, способность ДНК или РНК вируса встраиваться в ДНК или РНК клетки сегодня используется человеком для создания генетически модифицированных организмов. Их создание крайне важно для человека, например, ГМО бактерии сегодня вырабатывают инсулин для пациентов-диабетиков, а некоторые сорта сельскохозяйственных растений выведены при помощи технологий ГМО.

Выводы:

Вирус – это неклеточная форма жизни, состоящая из молекулы ДНК или РНК, окруженная белковым капсидом. Вирусы по своей природе являются паразитами, поскольку паразитируют на живых клетках, используя их для размножения.

Вирусы состоят из трех основных элементов:

1. Сердцевина, которая представлена генетическим материалом вируса (молекула ДНК или РНК). В настоящее время вирусы принято классифицировать по признаку того ДНК или РНК в их основе. По данному признаку выделяют ДНК-вирусы и РНК-вирусы. ДНК или РНК вируса несёт информацию о белках, которые нужны для образования нового вируса – то есть размножения вируса.

2. Белковая оболочка – капсид. Оболочка вирусов построена на основе полипептидных цепей – из повторяющихся единиц – капсомеров. Как правило таким образом образуются симметричные структуры.

3. Дополнительная оболочка, образующаяся из мембраны клетки-хозяина, в которую внедряется вирус. Дополнительная оболочка есть у сравнительно больших по размерам вирусов (например, вирусы гриппа, герпеса и др.).

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Устойчивость вируса к препарату называется:

1) Патогенность;

2) Нейтрализм;

3) Резистентность.

Правильный ответ: 3) Резистентность.

2. Что из перечисленного является частью вируса:

1. Капсид.

2. ДНК или РНК.

3. Дополнительная оболочка.

4. Антиген.

Правильный ответ:

1. Капсид.

2. ДНК или РНК.

3. Дополнительная оболочка.