Tor: die Bildung des Wissens der Schüler über extrazelluläre Lebensformen - Viren.
Unterrichtsart: neues Material lernen
Ausrüstung: Tabelle "Struktur von Viren", "Bakteriophagen", Multimedia-Präsentation, Computer.
Geist und Gesundheit sind das Kostbarste.
Während des Unterrichts:
ICH. Zeit organisieren
II. Aktualisieren des Themas. Erklärung der problematischen Frage.
Im Winter hören wir solche Informationen, dass es zu einem Ausbruch der Influenza kommt, Viren Menschen schnell infizieren und Impfungen gegen Influenza nicht viel helfen. Warum es schwierig ist, sich vor der saisonalen Grippe zu schützen, warum sich die Krankheit schnell ausbreitet, werden wir heute herausfinden. Stellen wir uns vor problematisches Problem - Warum ist es schwierig, Viren - Erreger von Krankheiten - zu bekämpfen und vollständig zu zerstören?
III. Die Hauptbühne
Es ist ein Organismus, der von seinem Besitzer lebt.
Wie kam es zur Entdeckung von Viren? Wer hat sie geöffnet?
(Abhören von Schülernachrichten)
Student 1: Die Geschichte der Entdeckung von Viren... Ende des 19. Jahrhunderts. Die Bakteriologie hat große Fortschritte gemacht. In dieser Zeit entdeckten Wissenschaftler die Erreger von Pest, Cholera, Tuberkulose, Diphtherie und anderen häufigsten und am weitesten verbreiteten Krankheiten. Die Erreger vieler anderer Krankheiten, einschließlich sehr gefährlicher (z. B. Masern, Pocken, Influenza, Hepatitis usw.), konnten jedoch nicht nachgewiesen werden, obwohl sie lange über die Krankheiten Bescheid wussten.
1892 stellte Dmitri Iosifovich Ivanovsky (1864 - 1920) auf der Suche nach dem Erreger der Tabakmosaikkrankheit (Blattkrankheit der Tabakpflanze) fest, dass sie selbst bei hoher Vergrößerung unter dem Mikroskop nicht sichtbar war und durch Filter geleitet wurde, die Bakterienzellen zurückhalten. es wächst nicht auf herkömmlichen künstlichen Kulturmedien, die in der Bakteriologie verwendet werden. Der durch den Filter geleitete Tabaksaft hat seine infektiösen Eigenschaften nicht verloren.
Viele Jahre später erfuhren Wissenschaftler, dass Viren 50-mal kleiner als Bakterien sind und daher frei durch den Filter gelangen. Ivanovsky nannte offene Organismen "filtrierbare Mikroben" und identifizierte zwei Haupteigenschaften von Viren: Sie sind sehr klein und können im Gegensatz zu Zellen nicht auf künstlichen Nährmedien gezüchtet werden.
Sechs Jahre später, 1898, erzielte der niederländische Mikrobiologe M. Beijerink unabhängig von Ivanovsky die gleichen Ergebnisse. Er kam zu dem Schluss, dass das Krankheitsmosaik des Tabaks nicht durch Mikroben verursacht wird, sondern durch ein „flüssiges Infektionsprinzip“ oder ein filtrierbares Virus, das sich nur in lebenden Organismen vermehrt. Beide Wissenschaftler hatten teilweise Recht, aber teilweise Unrecht. Der Erreger der Tabakkrankheit waren nicht Bakterien, wie Ivanovsky argumentierte, sondern auch kein flüssiges Infektionsprinzip, wie Beijerinck vorschlug. Die Ursache der Krankheit waren Viren - spezielle Organismen (vom lateinischen "Virus" - Gift). Die Größe der Viren liegt zwischen 20 und 300 nm, sie konnten nur mit einem Elektronenmikroskop in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts gesehen werden, sie sind etwa 50-mal kleiner als Bakterien. Viren dringen in das Vira-Königreich ein und sind allgegenwärtig. Das erste, das fotografiert wurde, war das am meisten untersuchte Tabakmosaikvirus. Die Entdeckung von Viren legte den Grundstein für eine neue Wissenschaft - die Virologie, die untersucht nichtzelluläre Formen Organismen.
Lehrer: Viren unterscheiden sich stark von anderen lebenden Organismen. Viren sind eine besondere und einzigartige Lebensform, wenn auch eine primitive. Viren werden oft als Übergangsform zwischen lebenden und leblosen Organismen bezeichnet. Wenn sich ein Virus in einer Wirtszelle befindet, verhält es sich wie ein lebender Organismus, liegt in intrazellulärer Form vor und bildet eine komplexe "Virus - Wirtszelle". Befindet sich das Virus außerhalb der Wirtszelle in ruhender extrazellulärer Form, handelt es sich um ein Viruspartikel oder virionIn diesem Fall zeigt das Virus keine Anzeichen eines lebenden Organismus. (Notizen in einem Notizbuch)
Formen von Viren kann unterschiedlich sein: filamentös, kugelförmig, stabförmig, polygonal, kubisch, in Form eines Kristalls. Einzelne Viruspartikel - Virionen - sind symmetrische Körper, in jedem Virion befindet sich genetisches Material in Form von DNA oder RNA. (Notizen in einem Notizbuch)
Auftreten von Viren siehe Seite 38 Abb. 15 - Herpesvirus und Influenzavirus, in Abb. 16 ist ein Modell des Tabakmosaikvirus. (Arbeit mit dem Lehrbuch Kamensky A. A. Kriksunov E. A. Pasechnik V. V. Biologie. Einführung in die allgemeine Biologie und Ökologie 9. Klasse)
Jedes Virus ist eine Proteinhülle, die vor der Wirkung von Enzymen schützt, die Nukleinsäuren zerstören - kapsid(vom lateinischen Wort "capsa" - ein Behälter). (Notizen in einem Notizbuch) Das Kapsid enthält Rezeptoren, die ähnliche Rezeptoren in der Zellmembran der "Wirtszelle" erkennen, daher infizieren Viren einen genau definierten Bereich von Wirten. Innerhalb des Kapsids befinden sich Nukleinsäurestränge, entweder DNA oder RNA, die erbliche Informationen enthalten. DNA und RNA können einzelsträngig oder doppelsträngig sein. Typischerweise ist in pflanzlichen oder tierischen Zellen die Erbinformation im DNA-Molekül und in Viren entweder in DNA oder RNA konzentriert.
Wissenschaftler haben eine Frage, welche Art von Viren - lebende oder nicht lebende Organismen?
Lassen Sie uns die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Viren und lebenden Organismen identifizieren. Füllen Sie die Tabelle auf Seite 38 des Biologie-Lehrbuchs des Autors Kamensky A.A. Kriksunov E.A. & 1.9. Wir lesen den ersten Absatz vor und füllen die Tabelle aus.
Charakteristische Merkmale von Viren
Ähnlichkeit mit lebenden Organismen
Unterschiede zu lebenden Organismen
Virusspezifische Merkmale
1. die Fähigkeit, ähnliche Formen zu reproduzieren (zu reproduzieren)
2.ist erblich
3. Variabilität
4. an sich ändernde Umgebungsbedingungen anpassen
1. zeigen nicht die Eigenschaften des Lebens
2. Essen Sie keine Lebensmittel
3. keine Energie erzeugen
4. nicht wachsen
5. kein Stoffwechsel
6. die Form von Kristallen haben, keine zelluläre Struktur haben, d.h. keine zytoplasmatische Membran und Zytoplasma mit Organellen
1. sehr klein
2. einfache Struktur - Nukleinsäure (DNA oder RNA) in einer Proteinhülle eingeschlossen - kapsid
3. eine Grenzposition zwischen lebender und nicht lebender Materie einnehmen
4. hohe Reproduktionsrate
5. erbliche Informationen sind in DNA oder RNA
Viren sind autonome genetische Strukturen, die die Hauptmerkmale lebender Organismen gemeinsam haben: Fortpflanzung, Variabilität und Vererbung. Andererseits haben Viren keine wichtigen Eigenschaften von Lebewesen - sie ernähren sich nicht, wachsen nicht, es gibt keinen Stoffwechsel und sie sind nicht in der Lage, sich außerhalb der Wirtszelle unabhängig zu vermehren. Sie unterscheiden sich von allen Organismen dadurch, dass sie eine Proteinhülle haben - ein Kapsid - und innerhalb des Sarkophags gibt es erbliche Informationen in Form von DNA- oder RNA-Strängen.
Virusklassifizierung... Alle Viren werden herkömmlicherweise in zwei Gruppen unterteilt:
einfach 2. komplex. (Notizen in einem Notizbuch)
Einfache bestehen aus einer Nukleinsäure (DNA oder RNA) und einer Proteinhülle (Kapsid), die sie bedeckt, wie beispielsweise dem Tabakmosaikvirus. Komplexe Viren auf der Oberfläche des Kapsids haben auch eine äußere Hülle - eine Membran, die Lipide, Proteine \u200b\u200bund Kohlenhydrate enthält, beispielsweise das Influenza-Herpes-Virus.
Durch die Anwesenheit einer bestimmten Nukleinsäure werden Viren als DNA-haltig oder RNA-haltig bezeichnet. DNA-haltig - sie enthalten ein DNA-Molekül in Form einer Kette oder eines Rings, in dem Erbinformationen gespeichert sind - dies sind Pockenviren von Menschen, Schafen, Schweinen und Herpes. RNA-haltig - sie enthalten eine RNA-Kette, die genetische Informationen speichert. Dies sind die Viren von Tollwut, Enzephalitis, Röteln, Masern, AIDS, Leukämie und Influenza. Einige Viren haben möglicherweise überhaupt keine Shell.
Wie gelangen Viren in Zellen und wie verhalten sie sich, indem sie in die Zellen anderer Organismen eindringen? Siehe Seite 39 Abb. 17 Biologielehrbücher.
Viren gelangen zusammen mit Tröpfchen interzellulärer Flüssigkeit in die Zelle. Jedes Virus kann nur in bestimmte Zellen eindringen, die spezielle Rezeptoren auf ihrer Oberfläche haben. Dann beginnt das Eindringen in die Wirtszelle. Mechanische Schäden an der Zellwand oder Membran helfen, dass Viren in die Zelle eindringen, und die Methode der Pinozytose und Phagozytose ist ebenfalls möglich. Im Gegensatz zu zellulären Organismen haben Viren kein eigenes System, das Proteine \u200b\u200bsynthetisiert. Wenn Viren in die Zelle eindringen, tragen sie ihre genetische Information bei. Das Virus dringt in die Zelle ein, verändert seinen Stoffwechsel und lenkt alle Aktivitäten auf die Produktion von viralen Nukleinsäuren und viralen Proteinen. Die Selbstorganisation von Viruspartikeln aus den gebildeten Nukleinsäuremolekülen und Proteinen erfolgt innerhalb der Zelle. Die Ansammlung von Viruspartikeln führt zu ihrem Austritt aus der Zelle durch "Explosion", wodurch die Integrität der Zelle verletzt wird und sie stirbt und Viren beginnen, in andere Zellen einzudringen.
Viren infizieren alle lebenden Organismen - Pflanzen, Tiere und Menschen - und verursachen Krankheiten. (Abhören von Schülernachrichten)
Schüler 2: Derzeit wurden mehr als 1.000 verschiedene Arten von Viren beschrieben. Viren als Erreger von Krankheiten bei Menschen, Tieren und Pflanzen sind seit der Antike bekannt.
1916 beschrieb der kanadische Bakteriologe Felix D'Herelem Bakterienviren - bakteriophagen. Sie sind zu den wichtigsten Forschungsobjekten in der Molekularbiologie geworden. Bakteriophagen oder Phagen können in Bakterienzellen eindringen und diese zerstören. Bakterienviren haben einen Kopf, der DNA enthält, und einen Schwanz mit Schwanzfilamenten. Bakteriophagen haben eine ähnliche Struktur wie eine Spritze. Der Phage löst die Zellwand und die Membran des Bakteriums teilweise auf, führt einen hohlen Stab in die Zelle ein und injiziert durch eine kontraktile Reaktion seine DNA in seine Zelle. Das Genom des Bakteriophagen tritt in das Zytoplasma ein, während die Membran draußen bleibt. Das DNA-Molekül von Viren kann in das Genom der Wirtszelle eingebaut werden und existiert für eine lange Zeit.
Es gibt mehr als 500 Arten von Viren bei Tieren, die Krankheiten wie Maul- und Klauenseuche, Schweine- und Vogelfieber, infektiöse Anämie bei Pferden, Vogel- und Schweinegrippe und andere verursachen. Das Virus der Maul- und Klauenseuche verbreitet sich mit der Geschwindigkeit einer Kettenreaktion, die die Tierhaltung auf nationaler Ebene zerstören kann. Eine ähnliche Katastrophe wurde Ende 2000 in Großbritannien beobachtet, als das MKS-Virus Rinder in diesem Land infizierte. Derzeit stirbt in vielen Ländern der Welt eine große Anzahl von Wild- und Hausvögeln an dem Vogelgrippevirus.
Es sind mehr als 300 Arten von Viren bekannt, die Krankheiten in Pflanzen verursachen, wie z. B. Mosaikkrankheiten wie Tabak, Tomaten, Gurken, Blattkräuseln, Zwergwuchs und andere.
Mehr als 500 Arten von Viren können eine Vielzahl von Viren verursachen infektionskrankheiten Menschen wie Grippe, Mumps, Polio, Tollwut, Masern, AIDS und viele andere. In den vergangenen Jahrhunderten waren Virusinfektionen verheerende Epidemien und Pandemien, die weite Gebiete abdeckten. In Moskau zerstörten Pocken im 13. Jahrhundert fast 80% der Bevölkerung. Herpesviren infizieren die menschliche Haut. Meistens manifestiert es sich mit einer Erkältung auf den Lippen. In Ruhe kann das Herpesvirus lange in den Zellen bleiben und in den Flügeln warten. Krankheiten virale Natur derzeit weit verbreitet.
Lehrer:Durch die Ansiedlung in den Zellen lebender Organismen verursachen Viren viele gefährliche Krankheiten. Im Kampf gegen bestimmte Krankheiten - Pocken, durch Zecken übertragene Enzephalitis, Tollwut, Gelbfieber und andere Krankheiten - wurden viele Fortschritte in der Virologie erzielt. Die Menschheit ist mit vielen virologischen Problemen konfrontiert und ihre Lösung erfordert die Kenntnis der verschiedenen Eigenschaften und "Gewohnheiten" von Viren.
Viruserkrankungen werden auf zwei Arten übertragen: durch direkten Kontakt (ansteckend) und durch Tröpfchen in der Luft. Nur wenige Krankheiten werden durch direkten physischen Kontakt mit kranken Menschen oder Tieren übertragen. Solche Viruserkrankungen umfassen zum Beispiel trachom - Augenkrankheit, sehr häufig in tropischen Ländern, Warzen und Herpes häufig.
Eine Tropfinfektion ist die häufigste Art der Ausbreitung erkrankungen der Atemwege... Wenn Sie husten oder niesen, werden Millionen kleiner Speichel- und Schleimtröpfchen in die Luft geworfen. Diese Tropfen können zusammen mit den lebenden Mikroorganismen in ihnen von anderen Menschen eingeatmet werden und krank werden. Hygieneanforderungen zum Schutz vor Tröpfcheninfektionen sind die Verwendung eines Taschentuchs und eines Verbandes sowie die Einhaltung der Hygienesauberkeit.
Einige Mikroorganismen, wie das Pockenvirus, sind sehr widerstandsfähig gegen Austrocknen und verbleiben in Staub, der getrocknete Tröpfchenreste enthält.
Etwas gefährliche Viren haben sich in den letzten Jahren verbreitet, wie AIDS, Influenza und seine verschiedenen Sorten. (Abhören von Schülernachrichten)
Student 3: AIDS
1981 trat eine neue Krankheit auf, die der Wissenschaft bisher unbekannt war und die den Namen - erworbenes Immunschwächesyndrom - kurz AIDS - erhielt. Der Erreger von AIDS ist das humane Immundefizienz-Virus - HIV. Es hat eine Kugelform mit einem Durchmesser von 100 - 150 nm. Die äußere Hülle des Virus besteht aus einer Membran, die aus der Zellmembran der Wirtszelle gebildet wird. In die Membran sind Rezeptorformationen eingebaut, die im Aussehen Pilzen ähneln. Unter der Außenhülle befindet sich das Virus-Kapsid, das von speziellen Proteinen gebildet wird, in denen sich zwei Moleküle viraler RNA befinden. Jedes RNA-Molekül enthält 9 HIV-Gene und ein Enzym, das DNA aus dem viralen RNA-Molekül synthetisiert.
Zuallererst betrifft HIV T-Blut-Lymphozyten (Helfer), auf deren Oberfläche sich Rezeptoren befinden, die an HIV-Proteine \u200b\u200bbinden können. T-Lymphozyten des Blutes verleihen einer Person eine zelluläre und humorale Immunität. HIV dringt in die Zellen des Zentralnervensystems, des Darms und der Neuronen ein. Infolgedessen verliert der menschliche Körper seine schützenden Eigenschaften und ist nicht in der Lage, den Erregern verschiedener Infektionen zu widerstehen. Die durchschnittliche Lebensdauer einer infizierten Person beträgt 7 bis 10 Jahre.
Die Quelle der AIDS-Infektion ist eine Person, die Träger des Immundefizienzvirus ist. Es kann sich um einen Patienten mit verschiedenen Manifestationen der Krankheit oder einen asymptomatischen Virusträger handeln. AIDS wird nur auf folgende Weise von Person zu Person übertragen: 1. sexuell 2. durch Blut und Gewebe, die das Virus enthalten 3. von der Mutter zum Fötus. HIV kann durch sexuellen Kontakt mit einer kranken Person, durch die Einführung intravenöser Medikamente und durch eine Bluttransfusion eines infizierten Spenders in den Körper gelangen. Es sind Fälle von Infektionen von Kindern während der Geburt und durch die Milch einer kranken Mutter bekannt.
Trotz der Tatsache, dass das AIDS-Virus in den Geheimnissen des menschlichen Körpers gefunden wird (in Speichel, Tränen, Milch), gibt es keine Hinweise auf seine Übertragung durch Haushaltskontakt.
In den letzten Jahren hat die Zahl der HIV-Infizierten in Russland zugenommen. Die meisten von ihnen sind junge Leute. Das Problem der AIDS-Bekämpfung bleibt eines der wichtigsten für die Gesellschaft und das Gesundheitswesen. (Abhören von Schülernachrichten)
Student 4: Influenza, Grippetypen.
Eine Person, die geimpft wurde und die Grippe hatte, entwickelt eine Immunität, dh im Blutplasma werden Antikörper produziert, die das Virus blockieren und die Person bleibt gesund. Aber leider sind Influenzaviren sehr variabel, sie mutieren. Impfstoffantikörper wirken gegen eine bestimmte Art von Influenzavirus und sind gegen eine andere Art von Virus absolut machtlos. Das modifizierte Grippevirus benötigt einen anderen Impfstoff, weshalb Influenzaviren so schwer zu bekämpfen sind.
Deshalb überrascht uns jedes Jahr die Grippeepidemie immer wieder. Influenzaviren sind besonders im Herbst und Winter aktiv. Selbst "normale" Grippe kann schwerwiegende Komplikationen verursachen - Lungenentzündung, Herzinsuffizienz. Epidemien sind nicht so schlimm wie Pandemien - sie sind eine globale Epidemie, von der der größte Teil der Weltbevölkerung betroffen ist. Unter den massiven Pandemien - der weltweiten Grippeepidemie (damals laut wissenschaftlichem H 1N 1 "spanische Grippe" genannt) in den Jahren 1918 - 1919 - waren bis zu 500 Millionen Menschen betroffen und bis zu 40 Millionen Menschen starben. Im 20. Jahrhundert traf eine Influenzapandemie die Menschheit in den Jahren 1918, 1957 und 1968, und die Wahrscheinlichkeit einer weiteren Pandemie ist sehr hoch.
Influenzaviren werden in drei Gruppen eingeteilt - A, B und C. Virus C ist am harmlosesten, die Krankheit verläuft leicht und ohne Komplikationen. Das Virus der Gruppe B ist gefährlich und verursacht auf regionaler Ebene Epidemien. Virus A - verursacht den schwersten Krankheitsverlauf und kann weltweite Epidemien verursachen. VogelgrippeDie Schweinegrippe gehört ebenfalls zur Gruppe A und kann Teile des menschlichen Genoms durch die Gene des Vogel- oder Schweinegrippevirus ersetzen.
Trotz der Tatsache, dass die spanische Grippepandemie von 1918 im Zeitalter des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts stattfand, ist der Stammbaum dieses tödlichen Virus noch unbekannt. Wissenschaftler untersuchten Stämme des spanischen Grippevirus und kamen zu dem Schluss, dass das Virus aviären Ursprungs war, aber dem Schweinegrippevirus sehr nahe kam. Die Ursache für die tödliche Kraft dieses Virus ist noch nicht bekannt.
In den Jahren 2008 - 2009 wurden in verschiedenen Ländern der Welt erneut Fälle von Vogel- und Schweinegrippe sowohl bei Tieren als auch bei Menschen registriert. Influenzaviren sind viel resistenter gegen Fieber als Viren, die Erkältungen verursachen. Deshalb sind sie gefährlicher: Das Virus kann sich auch dann vermehren, wenn hohe Temperaturist es für den Patienten schwierig, damit umzugehen.
Um eine Infektion mit der üblichen Grippe, Vogel und Schwein zu vermeiden, müssen Sie Sport treiben, das Immunsystem stärken, im Falle einer Infektion einen Arzt konsultieren und eine rechtzeitige Behandlung durchführen.
IV. Schlussfolgerungen
Lehrer: Lass es uns tun ausgabe, Wir haben uns heute in der Lektion mit sehr kleinen, aber gefährlichen Organismen getroffen, die eine Grenzposition zwischen lebenden und nicht lebenden Organismen einnehmen - Viren. Sie sind die Ursache für viele Krankheiten, die bei Pflanzen, Tieren und Trägern auftreten gefährliche Krankheiten Person.
Lass uns erinnern problematisches Problem, die wir zu Beginn der Lektion setzen und versuchen werden, sie zu beantworten. Warum ist es schwierig, Viren - Krankheitserreger - zu bekämpfen und vollständig zu zerstören?
Gründe (Antwort):
kleine Größe
schnell anpassen
sind in fremde Zellen eingebettet und unterwerfen sie vollständig (Zellen beginnen, das genetische Material des Virus zu synthetisieren)
veränderlich, schnell veränderlich, mutierend
V. Neues Material sichern
Lehrer:Nachdem die Jungs Informationen über die erstaunlichen Organismen der unsichtbaren Welt - Viren - gehört haben, ziehen sie eine Schlussfolgerung in Form von Syncwine. Sie arbeiten paarweise an Schreibtischen und zeichnen den Cinquain mit einem Filzstift auf Papier. Sie arbeiten 3-4 Minuten.
Sinkwine (vom französischen Wort für "fünf Zeilen"). Sinkwine ist ein Gedicht, das kurzfristig eine große Menge an Bildungsinformationen erfordert, mit denen Sie eine Schlussfolgerung ziehen können. Die Jungs können diese Arbeit paarweise oder einzeln erledigen, man kann künstlerisch ein Blatt mit Syncwine arrangieren. Dies ist ein fünfzeiliges Gedicht, das nach bestimmten Regeln aufgebaut ist.
1. Der Name des Syncwine ist ein Thema, normalerweise ein Wort (Substantiv, was?)
2. Beschreibung des Themas auf den Punkt gebracht (Adjektiv, Adjektiv (was?))
3. Beschreibung der Aktion innerhalb des Themas in drei Wörtern (Verb, Verb, Verb (was macht es?))
4. eine Phrase, die die Einstellung zum Thema zeigt, "Schlagwort" zum Thema Syncwine
5. ein Wort, das die Essenz des Themas wiederholt (Substantiv)
Beispiel syncwine:
2. Klein, gefährlich
3. Reproduzieren, anpassen, Krankheiten übertragen
4. Viren sind nichtzelluläre Organismen
Selbstständige Arbeit (Oral)
Vervollständigen Sie die Sätze, indem Sie die fehlenden Wörter einfügen.
Die Erbinformation des Virus befindet sich in einem einzelsträngigen oder doppelsträngigen Molekül …… .. (DNA oder RNA)
Der Kern des Virus ist von einer schützenden Proteinhülle umgeben, die ... ... .. (Kapsid)
Bakterienviren heißen …… .. (Bakteriophage)
Die Wissenschaft, die die Struktur und das Verhalten von Viren untersucht ……. (Virologie)
Eine der Übertragungsarten virusinfektion ansteckend, d. h. ………. (Kontakt)
Lehrer: Hausaufgaben & 1.9. Unterrichtsnoten. Danke für die Lektion!
Die Entdeckung von Viren durch D. I. Ivanovsky im Jahr 1892. legte den Grundstein für die Entwicklung der Wissenschaft der Virologie. Seine schnellere Entwicklung wurde erleichtert durch: die Erfindung des Elektronenmikroskops, die Entwicklung eines Verfahrens zur Kultivierung von Mikroorganismen in Zellkulturen.
Derzeit ist die Virologie eine sich schnell entwickelnde Wissenschaft, die mit einer Reihe von Gründen verbunden ist:
Die führende Rolle von Viren in der humanen Infektionspathologie (Beispiele sind Influenzaviren, HIV, humanes Immundefizienzvirus, Cytomegalievirus und andere Herpesviren) vor dem Hintergrund eines fast vollständigen Mangels an spezifischer Chemotherapie;
Verwendung von Viren zur Lösung vieler grundlegender Fragen in Biologie und Genetik.
Die Haupteigenschaften von Viren (und Plasmiden), durch die sie sich vom Rest der lebenden Welt unterscheiden.
1. Ultramikroskopische Abmessungen (gemessen in Nanometern). Große Viren (Pockenvirus) können Größen von 300 nm erreichen, kleine Viren von 20 bis 40 nm. 1 mm \u003d 1000 μm, 1 μm \u003d 1000 nm.
3. Viren sind nicht in der Lage zu wachsen und sich binär zu teilen.
4. Viren vermehren sich, indem sie sich in einer infizierten Wirtszelle unter Verwendung ihrer eigenen genomischen Nukleinsäure reproduzieren.
6. Der Lebensraum von Viren sind lebende Bakterienzellen (dies sind Bakterienviren oder Bakteriophagen), pflanzliche, tierische und menschliche Zellen.
Alle Viren existieren in zwei qualitativ unterschiedlichen Formen: extrazellulär- virion und intrazellulär- virus. Die Taxonomie dieser Vertreter der Mikrowelt basiert auf den Eigenschaften von Virionen, der letzten Phase der Entwicklung von Viren.
Die Struktur (Morphologie) von Viren.
1. Genom von Viren bilden Nukleinsäuren, die durch einzelsträngige RNA-Moleküle (in den meisten RNA-Viren) oder doppelsträngige DNA-Moleküle (in den meisten DNA-Viren) dargestellt werden.
2. Kapsid - die Proteinhülle, in die die genomische Nukleinsäure gepackt ist. Das Kapsid besteht aus identischen Proteinuntereinheiten kapsomere. Es gibt zwei Möglichkeiten, Kapsomere in Kapsid zu verpacken - Spirale (Spiralviren) und Kubik (sphärische Viren).
Mit spiralförmiger Symmetrie Proteinuntereinheiten sind spiralförmig angeordnet und zwischen ihnen, ebenfalls spiralförmig, befindet sich eine gefaltete genomische Nukleinsäure (filamentöse Viren). Mit kubischer Symmetrie Virionen können in Form von Polyedern vorliegen, meistens - 20 Hedrons - ikosaeder.
3. Viren haben einfach nur angeordnet nucleocapsidd.h. Komplex des Genoms mit dem Kapsid und werden "nackt" genannt.
4. Andere Viren haben eine zusätzliche membranartige Hülle auf dem Kapsid, die das Virus in dem Moment aufnimmt, in dem es die Wirtszelle verlässt. supercapsid.Solche Viren werden als "bekleidete" Viren bezeichnet.
Neben Viren gibt es noch einfachere Formen übertragbarer Wirkstoffe - Plasmide, Viroide und Prionen.
Die Hauptstadien der Interaktion des Virus mit der Wirtszelle.
1. Die Adsorption ist ein Auslösemechanismus, der mit der Wechselwirkung verbunden ist spezifisch Rezeptoren des Virus und des Wirts (im Influenzavirus - Hämagglutinin, im humanen Immundefizienzvirus - Glykoprotein gp 120).
2. Penetration - durch Fusion des Superkapsids mit der Zellmembran oder durch Endozytose (Pinozytose).
3. Freisetzung von Nukleinsäuren - "Strippen" des Nukleokapsids und Aktivierung der Nukleinsäure.
4. Synthese von Nukleinsäuren und viralen Proteinen, d.h. Unterordnung der Wirtszellsysteme und ihre Arbeit zur Reproduktion des Virus.
5. Zusammenbau von Virionen - Assoziation von replizierten Kopien der viralen Nukleinsäure mit dem Kapsidprotein.
6. Freisetzung von Viruspartikeln aus der Zelle, Erwerb von Superkapsid durch umhüllte Viren.
Ergebnisse der Interaktion von Viren mit der Wirtszelle.
1. Abortiver Prozess- wenn Zellen vom Virus befreit sind:
Wenn infiziert defekt Als Virus, für dessen Replikation ein Hilfsvirus erforderlich ist, können sich diese Viren nicht unabhängig replizieren (sogenannte Virusoide). Beispielsweise kann sich das Hepatitis-Delta (D) -Virus nur in Gegenwart des Hepatitis-B-Virus (dessen Hbs - Antigen, Adeno-assoziiertes Virus - in Gegenwart eines Adenovirus) replizieren.
Wenn ein Virus genetisch unempfindliche Zellen infiziert;
Wenn anfällige Zellen unter nicht zulässigen Bedingungen mit einem Virus infiziert sind.
2. Produktiver Prozess- Replikation (Produktion) von Viren:
- zelltod (Lyse) (zytopathische Wirkung) - das Ergebnis einer intensiven Reproduktion und der Bildung einer großen Anzahl von Viruspartikeln - ein charakteristisches Ergebnis des Produktionsprozesses, der durch Viren mit hoher Zytopathogenität verursacht wird. Die zytopathische Wirkung der Wirkung auf Zellkulturen für viele Viren ist durchaus erkennbar und spezifisch;
- stabile Interaktiondas führt nicht zum Zelltod (persistierende und latente Infektionen) - den sogenannten virale Transformation der Zelle.
3. Integrativer Prozess- Integration des viralen Genoms in das Genom der Wirtszelle. Dies ist eine spezielle Version eines produktiven Prozesses der Art der stabilen Interaktion. Das Virus repliziert zusammen mit dem Genom der Wirtszelle und kann lange Zeit latent bleiben. Nur DNA-Viren können sich in das DNA-Genom des Wirts integrieren (das „DNA-in-DNA“ -Prinzip). Die einzigen RNA-Viren, die sich in das Genom der Wirtszelle integrieren können, Retroviren, haben hierfür einen speziellen Mechanismus. Die Besonderheit ihrer Reproduktion ist die Synthese von Provirus-DNA basierend auf genomischer RNA unter Verwendung des Enzyms der reversen Transkriptase, gefolgt von der DNA-Integration in das Wirtsgenom.
Grundlegende Methoden der Viruskultivierung.
1. Im Körper von Labortieren.
2. In Hühnerembryonen.
3. In Zellkulturen - die Hauptmethode.
Arten von Zellkulturen.
1. Primärkulturen (trypsiniert)- Fibroblasten eines Hühnerembryos (FEC), eines Menschen (FEP), Nierenzellen verschiedener Tiere usw. Primärkulturen werden häufiger durch Zerkleinern und Trypsinieren aus Zellen verschiedener Gewebe erhalten, sie werden einmal verwendet, d.h. Es ist immer notwendig, die entsprechenden Organe oder Gewebe zu haben.
2. Diploide Zelllinien sind für Redispersion und Wachstum geeignet, normalerweise nicht mehr als 20 Passagen (verlieren ihre ursprünglichen Eigenschaften).
3. Verdrehte Linien (heteroploide Kulturen), die zur Mehrfachdispersion und Transplantation fähig sind, d.h. zu mehreren Passagen, sind am bequemsten in der virologischen Arbeit - zum Beispiel Linien tumorzellen Hela, Hep et al.
Spezielle Kulturmedien für Zellkulturen.
Eine Vielzahl von synthetischen virologischen Nährmedien mit komplexer Zusammensetzung wird verwendet, einschließlich einer großen Anzahl verschiedener Wachstumsfaktoren - Medium 199, Eagle, Hanks-Lösung, Lactalbuminhydrolysat. PH-Stabilisatoren (Hepes), verschiedene Arten von Blutserum (die wirksamsten werden als fötales Kälberserum angesehen), L-Cystein und L-Glutamin werden dem Medium zugesetzt.
Abhängig von der funktionalen Nutzung der Umgebung kann dies der Fall sein wachstum (mit einem hohen Serumgehalt) - Sie werden verwendet, um Zellkulturen zu züchten, bevor Virusproben eingeführt werden, und unterstützen (mit weniger oder keiner Molke) - enthalten mit dem Virus infiziert Zellkulturen.
Erkannte Manifestationen einer Virusinfektion von Zellkulturen.
1. Zytopathische Wirkung.
2. Identifizierung der Einschlussstellen.
3. Nachweis von Viren mittels fluoreszierender Antikörper (MFA), Elektronenmikroskopie, Autoradiographie.
4. Farbtest. Die übliche Farbe der verwendeten Kulturmedien, die Phenolrot als Indikator für den pH-Wert enthalten, ist unter optimalen Kulturbedingungen für Zellen (pH etwa 7,2) rot. Die Reproduktion von Zellen verändert den pH-Wert und dementsprechend die Farbe des Mediums von rot nach gelb aufgrund einer Verschiebung des pH-Werts zur sauren Seite. Wenn sich Viren in Zellkulturen vermehren, tritt eine Zelllyse auf, wobei sich der pH-Wert und die Farbe des Mediums nicht ändern.
5. Aufdeckung von Hämagglutinin von Viren - Hämadsorption, Hämagglutination.
6. Methode der Plaques (Plaquebildung). Infolge der zytolytischen Wirkung vieler Viren auf Zellkulturen werden Zonen des Massenzelltods gebildet. Plaques - virale "zellnegative" Kolonien werden nachgewiesen.
Virusnomenklatur.
Der Name der Familie der Viren endet mit "Viridae", Gattung "Virus", spezielle Namen werden normalerweise für die Art verwendet, zum Beispiel - Rötelnvirus, humanes Immundefizienzvirus - HIV, humanes Parainfluenzavirus Typ 1 usw.
Bakterienviren (Bakteriophagen).
Der natürliche Lebensraum von Phagen ist eine Bakterienzelle, daher sind Phagen allgegenwärtig (zum Beispiel im Abwasser). Phagen haben ähnliche biologische Eigenschaften wie andere Viren.
Der morphologisch am weitesten verbreitete Phagentyp ist durch das Vorhandensein eines Ikosaederkopfes, eines Anhangs (Schwanzes) mit Spiralsymmetrie (häufig mit einem Hohlschaft und einer kontraktilen Hülle), Stacheln und Prozessen (Filamenten) gekennzeichnet, d.h. äußerlich ähneln sie etwas einem Sperma.
Die Wechselwirkung von Phagen mit einer Zelle (Bakterium) ist streng spezifisch, d.h. Bakteriophagen können nur bestimmte Arten infizieren und phagentypen Bakterien.
Die Hauptstadien der Interaktion zwischen Phagen und Bakterien.
1. Adsorption (Wechselwirkung spezifischer Rezeptoren).
2. Die Einführung von viraler DNA (Phageninjektion) erfolgt durch Lysieren eines Abschnitts der Zellwand mit Substanzen wie Lysozym, Reduzieren der Hülle, Drücken des Schwanzschafts durch die cytoplasmatische Membran in die Zelle und Injizieren von DNA in das Cytoplasma.
3. Reproduktion eines Phagen.
4. Austritt von Tochterpopulationen.
Grundlegende Eigenschaften von Phagen.
Unterscheiden virulente Phagenfähig, eine produktive Form des Prozesses zu verursachen, und gemäßigte PhagenVerursachen einer reduktiven Phageninfektion (Phagenreduktion). Im letzteren Fall wird das Phagengenom in der Zelle nicht repliziert, sondern in das Chromosom der Wirtszelle eingeführt (integriert) (DNA in DNA), in das sich der Phage verwandelt prophage. Dieser Prozess wurde benannt lysogenese... Wenn ein Phage infolge der Einführung eines Phagen in das Chromosom einer Bakterienzelle neue vererbte Merkmale erhält, spricht man von dieser Form der bakteriellen Variabilität lysogene (Phagen-) Umwandlung. Eine Bakterienzelle, die einen Prophagen in ihrem Genom trägt, wird als lysogen bezeichnet, da ein Prophage, wenn die Synthese eines bestimmten Repressorproteins gestört ist, in den lytischen Entwicklungszyklus eintreten kann und eine produktive Infektion mit bakterieller Lyse verursacht.
Moderate Phagen sind für den Austausch von genetischem Material zwischen Bakterien unerlässlich - in der Transduktion (eine der Formen des genetischen Austauschs). Zum Beispiel besitzt die Fähigkeit, Exotoxin zu produzieren, nur den Erreger der Diphtherie, in dessen Chromosom ein mäßiger Prophage integriert ist, der trägt operon Tox, das für die Synthese von Diphtherie-Exotoxin verantwortlich ist. Milder Tox-Phage induziert die lysogene Umwandlung eines nicht toxigenen Diphtheriebazillus in einen toxigenen.
Nach Wirkungsspektrum Phagen werden in Bakterien unterteilt in:
Polyvalent (Lyse eng verwandter Bakterien wie Salmonellen);
Einwertig (Lysebakterien derselben Art);
Typspezifisch (nur bestimmte Phagovare des Erregers lysieren).
Auf dichten Medien werden Phagen häufiger mit einem Spot-Test (Bildung eines negativen Spots während des Wachstums von Kolonien) oder nach der Methode der Agarschichten (Titration nach Grazia) nachgewiesen.
Praktische Verwendung von Bakteriophagen.
1. Zur Identifizierung (Definition des Phagentyps).
2. Zur Phagenprophylaxe (Eindämmung von Ausbrüchen).
3. Zur Phagentherapie (Behandlung von Dysbakteriose).
4. Zur Bewertung der Umweltgesundheit und zur epidemiologischen Analyse.
Replikation Genetische Informationen, die in einem einzelnen Gen kodiert sind, können im Allgemeinen als Anweisungen für die Produktion eines bestimmten Proteins in einer Zelle angesehen werden. Eine solche Anweisung wird von der Zelle nur dann wahrgenommen, wenn sie in Form von mRNA gesendet wird. Daher müssen Zellen, in denen das genetische Material durch DNA dargestellt wird, diese Informationen in eine komplementäre Kopie der mRNA „umschreiben“ (transkribieren). DNA-haltige Viren unterscheiden sich in der Art der Replikation von RNA-haltigen Viren. Die virale Replikation umfasst drei Prozesse: die Replikation viraler Nukleinsäuren, die Synthese viraler Proteine \u200b\u200bund die Assemblierung von Virionen.
Krankheiten Mehr als zehn Hauptgruppen von Viren sind für den Menschen pathogen. Unter den DNA-haltigen Viren ist dies die Familie der Pockenviren (die Pocken, Vaccinia und andere Pockeninfektionen verursachen), Viren der Herpesgruppe (Herpesbläschen auf den Lippen, Windpocken) und Adenoviren (Krankheiten) atemwege und Augen), die Papovavirus-Familie (Warzen und andere Hautwucherungen), Hepadnaviren (Hepatitis-B-Virus). Es gibt viel mehr RNA-haltige Viren, die für den Menschen pathogen sind. Picornaviren (aus dem lateinischen pico - sehr kleine englische RNA - RNA) sind die kleinsten Säugetierviren, ähnlich wie einige Pflanzenviren; Sie verursachen Poliomyelitis, Hepatitis A, akut erkältungen... Mixoviren und Paramyxoviren sind die Ursache für verschiedene Formen von Influenza, Masern und Mumps (Mumps).
