№ 3. Неклітинні форми життя. Царство Віра.

11 Б 27.01.2022

12/16 25.01.2022

13/19 24.01.2022

17 Д-2 25.01.2022

18 А-1 28.01.2022

18 А-2 28.01.2022

Неклітинні форми життя.

1. Поняття про віруси.

2. Відкриття вірусів.

3. Будова вірусів.

4. Віруси людини і тварин. Вірус імунодефіциту людини.

5. Особливості поширення вірусів у природі.

6. Профілактика та лікування вірусних захворювань.

(наступного заняття - блиц-опитування з цієї теми)

Література:

[1] с.182-206

[2] с.85-93

Відео-матеріали:

Приклади пандемій, що це таке https://www.youtube.com/watch?v=7ppnETVBwQg (пришвидшуємо - на 1,5 добре сприймається, надзвичайно цікаво про природу) (рос. мовою)

Актуалізація опорних знань та мотивація навчально-пізнавальної діяльності

Які організми належать до царства Віра? Які вірусні захворювання вам відомі? Що таке епідемія та карантин? Які заходи боротьби із вірусною інфекцією?

Перше свідчення про вірусну інфекцію знайдено на давньоєгипетському барельєфі. На ньому зображений жрець з ознаками вірусного за­хворювання — паралітичного поліомієліту. Вивчення мумії фараона Рамзеса V показало, що він помер від вірусного за­хворювання — віспи — у віці близько 35 років у 1143 році до н. е. На його шкірі виявлено сліди від пустул, типових для цієї хвороби.

Багато тисяч років віспа нищила населення Землі. Лише за минуле тисячоліття від неї загинуло від 300 до 500 мільйонів людей. 1796 року відбулася важлива подія, завдяки якій протягом наступних віків були розроблені та застосовані в планетарному масштабі профілактичні засоби боротьби з цим захворюванням, передусім вакцинація. Ще у стародавньому Китаї практикували профілактику віспи, вводячи здоровим лю­дям гній з виразок хворих на віспу. Як наслідок, в одних випадках людина переносила легку форму захворювання та набувала стійкого імунітету, в інших — інфекція призводила до смерті.

1 - пустулезная стадія; 2 - висипання (папульозно-вузлувата висип, везикули в поєднанні з нагноєнням, пустули, кірки у відповідному порядку)

Англійський лікар Едуард Дженнер (1749-1823) дійшов висновку, що успішність вакцинації зумовлена ступенем ослаблення культури паразита. Він увів у розріз шкіри восьмирічного хлопчика вміст пустули доярки, яка перехворіла на так звану коров'ячу віспу. У хлопчика, який ніколи не хворів на віспу, утворилася маленька виразка на місці введення вакцини, яка загоїлася за два тижні. Через півтора місяці Дженнер зробив цьому ж хлопчику щеплення рідиною з пустули хворої на віспу людини, але хвороба не розвинулася. Успіх Дженнера зумовлений тим, що віспа у корів перебігає в легкій формі, а віріони адаптовані до організму хазяїна — корови, тому не здатні викликати важку форму захворювання у людини, однак стимулюють утворення антитіл у її крові.

1885 року відомий французький учений Луї Пастер (1822-1895) уперше перевірив на людині дію вакцини проти сказу. Він зробив щеплення дитині, яку покусав скажений собака, і тим самим зберіг їй життя. І хоча на той час віруси ще не були відкриті, саме він ввів терміни вірус (від лат. вірус - отрута) і вакцинація (на честь Е. Дженнера, від лат. вакка — корова). Він також розробив наукову базу для здійснення вакцинації.

Вивчення нового матеріалу:

1. Поняття про віруси

Віруси — це неклітинні форми життя, для яких характерні такі властивості:

• неклітинна будова;

• облігатний паразитизм у прокаріотичних та еукаріотичних клітинах (тобто паразит здатний жити лише в певних умовах);

• використання органел клітини-хазяїна для синтезу нових вірусних частинок;

• відсутність власного обміну речовин;

• відсутність проявів життєдіяльності поза клітиною-хазяїном.

Багато властивостей вірусів (відсутність клітинної будови, метаболізму, росту, здатність до кристалізації) не притаманні іншим організмам. Проте вони побудовані з органічних речовин, спільних для всіх живих істот, вступають з клітинами у симбіотичний зв'язок (паразитизм), їм притаман­ні спадковість і мінливість, відповідні місця поширення.

2. Відкриття вірусів

Відлік історії вірусології слід вести від 12 лютого 1892 р., дати повідомлення Д.І. Івановського в Академії наук про відкриття збудника «тютюнової мозаїки», зробленому на Одеській бактеріологічній станції.

З перших кроків вірусології багато дослідників дотримувалися думки, що віруси — дрібні, фільтрівні (тобто проходять через бактеріальні фільтри) форми мікроорганізмів, які втратили здатність рости на звичайних субстратах.

Перші спостереження над фільтрівними формами зробив Н.Ф. Гамалея (1898), який знайшов просвітлення суспензії паличок сибірської виразки у дистильованій воді, викликане руйнуванням бактерій, і здатність цієї рідини протягом 6-12 год викликати руйнування свіжих культур сібіреязвенной палички.

Особливий інтерес розвивається області додало відкриття онкогенних вірусів (П. Раус , 1901). Дослідження обмежувалися моделюванням вірусних інфекцій на лабораторних тварин. Дослідження П. Руа (1911), Е. Гудпасчера Е. Вудрафф (1931), Ф. Бернета (1933) та інших вчених заклали основи культивування вірусів в ембріонах курей, що дозволило пізніше перейти до використання та інших тканинних моделей.

Удосконалення електронної мікроскопії дозволило детально вивчити морфологію та організацію вірусних частинок. У 1956 р. було зроблено єш одне наріжне відкриття у вірусології — було встановлено, що нуклеїнові кислоти вірусів можуть проявляти інфекційні властивості. Цей факт ліг в основу відкриття механізм розмноження вірусів.

3. Будова вірусів

Віруси — це організми, розміри яких варіюють в межах від 20 до 300 нм. Їх не можна побачити за допомогою світлового мікроскопа, і вони проходять через фільтри, що не пропускають бактерій.

Віруси складаються з наступних структур:

1) серцевини — генетичного матеріалу, представленого або ДНК, або РНК; ДНК або РНК може бути одноланцюгова або двухланцюгові;

2) капсида — захисної білкової оболонки, що оточує серцевину;

3) нуклеокапсида — складної структури, утвореної серцевиною і капсидом;

4) оболонки — у деяких вірусів, таких як ВІЛ та віруси грипу, є додатковий ліпопротеїновий шар, що походить з плазматичної мембрани клітини-хазяїна;

5) капсомерів — ідентичних повторюваних субодиниць, з яких часто бувають побудовані капсиди.

Загальна форма капсида відрізняється високим ступенем симетрії, зумовлюючи здатність вірусів до кристалізації. Це дає можливість дослідити їх як методом рентгенівської кристалографії, так і за допомогою електронної мікроскопії. Як тільки в клітці-хазяїні утворюються субодиниці вірусу, вони відразу ж можуть шляхом самосборки об'єднатися в повну вірусну частку.

Спрощена схема будови вірусу показана на малюнку.

Для структури капсида вірусу характерні певні типи симетрії, особливо поліедріческая і спіральна. Поліедр — це багатогранник. Найбільш поширена поліедріческая форма у вірусів — ікосаедр, у якого є 20 трикутних граней, 12 кутів і 30 ребер.

За будовою розрізняють прості та складні віруси. У простих вірусів молекула нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК) оточена тільки білковими молекулами (від декількох десятків до декількох тисяч). Складні віруси під час формування віріонів захоплюють частину клітинної плазматичної мембрани, яку вони «інкрустують» власними білками і використовують як зовнішню оболонку.

Важлива відмінність вірусів від клітин прокаріотів та еукаріотів полягає в їхньому унікальному способі утворювати віріони внаслідок так званого самозбирання. Переважна більшість простих вірусів збирається в чітко визначеному порядку, утворюючи симетричні структури. Залежно від виду вірусу, віріон може мати ікосаедричний (наприклад, збудники поліомієліту, папіломи), спіральний (вірус тютюнової мозаї­ки) або змішаний (бактеріофаги) типи симетрії. (ікосаедр — об'ємний 20-гранник).

Прості віруси виходять з ураженої клітини зазвичай унаслідок пошкодження плазматичної мембрани вірусними ферментами або руйнування (апоптозу) клітини. Віріони складних вірусів покидають клітину в оточенні ділянки її плазматичної мембрани. Цей процес називається брунькуванням. Віруси належать до особливого підрозділу живої природи — царства Віра.

4. Віруси людини і тварин. Вірус імунодефіциту людини

Нараховують більше двадцяти родів вірусів, які здатні уражати вищі рослини. Характерною особливістю багатьох з них є наявність роз'єднаного геному, фрагменти якого розміщаються в різних віріонах. Для нормального відтворення таких вірусів необхідно, щоб у клітині знаходилися всі частини вірусу. Віруси рослин поширю­ються з допомогою біологічних або механічних посередників, через насіння або контактним шляхом через ґрунт або сік хворих рослин.

Найбільш поширеними вірусами рослин є вірус тютюнової мо­заїки, вірус жовтої карликовості картоплі, вірус смугастої мозаїки американської пшениці, вірус мозаїки ячменю, вірус жовтої сму­гастості ячменю, жовтуха цукрового буряка тощо.

Поряд із вірусами рослин існують небезпечні збудники хвороб тварин і людини. Це — віспа, поліомієліт, сказ, вірусний гепатит, грип, СНІД тощо. Багато вірусів серед тих, що уражають людину, уражає тварин, і навпаки. Крім того деякі тварини є переносниками вірусів людини, при цьому самі вони не хворіють.

ВІЛ (англ. Human Immunodeficiency Virus, HIV) — вірус імунодефіциту людини, що призводить до захворювання на СНІД. ВІЛ схильний до стрімких мутацій. Передається через прямий контакт слизових оболонок або крові з рідиною тілесного походження, яка містить ВІЛ, як то кров, сперма, піхвові виділення, сім’яна рідина і грудне молоко. В ході ВІЛ-захворювання в однієї і тієї ж людини виникають все нові штами (різновиди) вірусу, що абсолютно різні за швидкістю відтворення і за своєю здатністю ініціювати і вбивати ті або інші типи клітин. Геном вірусу складається з двох копій молекули РНК — ВІЛ є ретровірусом.

5. Особливості поширення вірусів у природі

У літературі описано близько 700 вірусних захворювань рослин. Серед збудників цих хвороб добре вивчено понад 150. В Україні зареєстровано понад 115 вірусів рослин. Тривалий час віруси вважались високо специфічними агентами. Тепер уже відомо, що специфічність їх є досить умовною.

Наприклад, у літературі наводяться дані про те, що ВТМ уражає не тільки тютюн та деякі інші пасльонові, а й людину, а вірус гепатиту людини — лободу. Ці факти свідчать про відсутність різкої межі між вірусами рослин і тварин за специфічністю. Це має важливе як теоретичне, так і практичне значення, передусім для пізнання властивостей та природи вірусів.

Вірусні хвороби рослин поділяють на дві великі групи — мозаїки і жовтяниці.

Мозаїки — хлоротично-плямисті захворювання рослин; концентрація вірусів у їхньому соці досить висока. Віруси мозаїки репродукуються переважно в паренхімних клітинах, передаються механічним способом і комахами.

Жовтяниці — вірусні хвороби з характерною великозональною, а інколи загальною некротизацією листків. Концентрація вірусів у соці незначна, локалізація й репродукція вірусів пов'язана з клітинами флоеми.

Найпоширенішим симптомом вірусних хвороб є зміна забарвлення листків та інших зелених органів рослин. На ураженій тканині листка чергуються темно-зелені, світло-зелені або жовті плями. Часто спостерігається хлороз, некротизація і деформація листків та інших органів. Серед мозаїчних хвороб найкраще вивчені звичайна мозаїка тютюну, мозаїки картоплі, буряків, капусти, томатів, злакових і бобових культур.

Великої шкоди завдають вірусні хвороби злаковим культурам. В Україні відомо їх понад 10, а всього в літературі описано близько 60 вірусних хвороб злаків. Найбільшої шкоди зерновому господарству завдають смугаста мозаїка пшениці, мозаїка озимої пшениці, штрихувата мозаїка ячменю, мозаїка кукурудзи тощо. Щороку вони призводять до значних втрат урожаю, а в окремі роки, коли спостерігаються масові епіфітотії, втрачаються тисячі тонн зерна.

Останніми роками серед профілактичних заходів, які запобігають зараженню рослин вірусами, поширення набуває вакцинація рослин (переважно закритого ґрунту) ослабленими штамами вірусів. Інтенсивно проводяться також роботи з оздоровлення рослин методами термотерапії (з використанням спеціальних термокамер), щоб отримати безвірусні клони, хіміотерапії, культур верхівкових меристем тощо.

Вірусні хвороби посідають основне місце в інфекційній патології людини і тварин. Питома вага їх зростає зі зниженням бактеріальних, грибкових, протозойних та інших захворювань. Тепер понад 75 % усіх інфекційних хвороб припадає на вірусні.

Вірусні інфекції часто призводять до виникнення епідемій серед населення, а також епізоотій серед тварин. Досить згадати про епідемії, спричинювані вірусом грипу А. Вони вже є відносно сталими, оскільки спалахи їх з інтервалом у 2—3 або 3—4 роки реєструються у багатьох країнах світу. Великої шкоди завдають сільському господарству часті панзоотії ящуру парнокопитних тварин тощо.

Пристосування вірусів до паразитизму проявляються в різноманітності способів ефективного зараження хазяїв. Розглянемо шляхи передачі віру­сів на прикладі людини. Віріони збудників захворювань органів дихання потрапляють до хазяїв повітряно-крапельним шляхом (грип); органів травлення - з їжею та водою (гепатит А); покривів тіла - через слизові обо­лонки (герпес, віспа, папілома).

Переносниками віріонів часто слугують різні членистоногі, зокрема кровосисні комарі (жовта пропасниця, лихоманка Західного Нілу) та кліщі (тайговий, або кліщовий, енцефаліт). Зараження можливе також при недотриманні санітарних норм під час переливання крові або хірур­гічних операцій (віруси гепатиту В, імунодефіциту людини). Для деяких вірусів встановлена можливість передачі при статевих контактах (герпес, імунодефіцит людини, гепатит С).

6. Профілактика та лікування вірусних захворювань

Не завжди потрапляння вірусу до організму призводить до розвитку хвороби. Це залежить від чутливості хазяїна, стану його імунної системи, концентрації вірусних частинок та їхньої патогенності (здатності спри­чиняти патологічний процес).

Досить часто виникають сприятливі умови для поширення вірусів, що призводить до спалахів епідемій інфекційних захворювань (грипу, кору, СНІДу). Нагадаємо: епідемією називають масове поширення в певній місцевості того чи іншого захворювання.

Науку, яка вивчає закономірності перебігу епідемій, тобто досліджує причини виникнення і поширення інфекційних хвороб та застосовує отримані знання для боротьби з ними, називають епідеміологією. Значний внесок у розвиток цієї науки зробив відомий український учений Д.К. Заболотний. Головне положення епідеміології говорить про те, що епідемічний процес виникає і підтриму­ється тільки за умови спільних дій таких первинних чинників: наявності джерела збудника; здійснення механізму його передачі; високого ступеня сприйнятливості популяції хазяїв до інфекції. Якщо вилучити хоча б один із цих чинників, епідемічний процес припиняється. Саме на цьому ґрунтуються засоби попередження (профілактики) інфекційних захворювань.

Для здійснення профілактичних заходів необхідно правильно визначити (діагностувати) збудника захворювання. Така діагностика дає змогу зрозуміти біологію вірусу: шляхи його передачі, здатність уражати ті чи інші клітини та органи, а також правильно застосовувати засоби профілактики.

Якщо імунна система організму не здатна протистояти вірусній інфекції, розпочнеться захворювання. Майже всі захворювання бактеріального і грибкового походження виліковують за допомогою специфічних ліків (антибіотиків і фунгіцидів). Але на збудників вірусних інфекцій ці лікарські препарати впливають недостатньо ефективно. Для боротьби з вірусними інфекціями використовують або природні сполуки (зокрема, інтерферон), або близькі за дією до природних синтезо­вані препарати. Інтерферон пригнічує розмноження більшості вірусів у клітинах організму-хазяїна. Завдання створення антивірусних ліків дуже важке, адже вони повинні пригнічувати збудника інфекції, проте не впли­вати на структуру та обмін речовин клітини.

Нині розроблено й ефективно використовують чимало препаратів, які впливають на різні етапи життєдіяльності вірусів.

Узагальнення та систематизація знань

1. Яка наука вивчає віруси?

2. Як було відкрито віруси?

3. Які особливості будови вірусних частинок? Які віруси називають простими та складними?

4. Чим нуклеїнові кислоти вірусів відрізняються від нуклеїнових кислот прокаріотів та еукаріотів?

5. Що таке віріон?

6. Які ви знаєте шляхи передачі збудників вірусних інфекцій людини, тварин і рослин у природі?

7. Які ви знаєте способи запобігання вірусним інфекціям?

8. Яка роль вакцинації у боротьбі з вірусними інфекціями?

9. Які антивірусні вакцини вам відомі?

10. За рахунок чого віруси здатні уникати захисних механізмів організму-хазяїна?

Повідомлення домашнього завдання

Вивчити § 30-34 підручника, конспект уроку,

(заповнити таблицю «Вірусні захворювання людини»)