Міністерство загальної та професійної освіти
Свердловської області
ГОУ СПО «Красноуфімськ педагогічний коледж»
Віруси і природа їх походження
Проект
Виконавець:
Дмитрієва І.Ю.,
студентка 23 групи
Керівник:
Каптіева О.В.,
викладач
природничо
дисциплін
р. Красноуфімськ
2009рік
Паспорт
Назва проекту: «Віруси і природа їх походження».
Керівник проекту: Каптіева О.В.
Навчальний предмет, в рамках якого проводиться робота за проектом
Природознавство.
Навчальна дисципліна близька по темі предмета біологія.
Тип проекту: творчий.
Вік учнів, для яких надано проект 16-18 років.
Необхідне обладнання: навчальна література, фотографії,
комп'ютер, принтер, сканер.
Зміст
Введення
Природа походження вірусів
Що представляють собою неклітинні форми життя?
Як вірус проникає в клітку?
Спосіб розмноження вірусів
Що таке СНІД?
Шкода і користь вірусів
Америка вперше схвалила віруси в якості харчової добавки
Висновок
Список літератури
Введення
Розмаїтість життя на землі з працею піддається опису. Вважають, що зараз на нашій планеті живе понад мільйон видів тварин, 0,5 млн. видів рослин, до 10 млн. мікроорганізмів, причому ці цифри занижені. Ні, і не буде ніколи людину, який знав би всі ці види. Тим більше виникає гостра потреба в системі живої природи, керуючись якою ми могли б знайти в ній місце для організму, який нас зацікавив, - будь то бактерія, що викликає нову хворобу, новий жук або кліщ, птах чи риба. Цю необхідність люди усвідомили ще в запрошлом столітті.
Саме тоді великий шведський натураліст Карл Лінней створив наукову систему живий природи, якою ми користуємося і в даний час. Звіт віку наукової систематики ведеться з 1758г., Коли вийшло у світ 10-е видання ліннеївських «Системи природи». Основні принципи Ліннея і назви видів, дані їм, зберігаються до цих пір, хоча видів зараз відомо в тисячі разів більше.
У нашому світі існує велика група живих істот, що не мають клітинної будови. Ці істоти носять назви вірусів (лат. "вірус" - отрута) і не уявляють неклітинні форми життя. Віруси не можна віднести ні до тварин, ні до рослин. Вони виключно малі, тому можуть бути вивчені тільки за допомогою електронного мікроскопа.
Віруси здатні жити і розвиватися у клітинах інших організмів. Поселяючись всередині клітин тварин і рослин, віруси викликають багато небезпечних захворювань, таких як мозаїчна хвороба тютюну, гороху та інших культур (у рослин). У вивченні прокаріотів і вірусів Ліннеевская система повною мірою не застосовується. У його часи про світ мікроорганізмів майже нічого не знали.
Тому форми вірусів і бактерій у системі часто позначають не звучними латинськими літерами, а поєднаннями букв і цифр. Віруси мають генетичні зв'язки з представниками флори і фауни Землі. Згідно з останніми дослідженнями, геном людини більш ніж на 30% складається з інформації, що кодуються, вірусоподібними елементами і транспозона. За допомогою вірусів може відбуватися так званий горизонтальний перенос генів (ксенологія), тобто передача генів між двома неспорідненими (або навіть відносяться до різних видів) особинами.
Ми вибрали цю тему, оскільки вважаємо, що вона дуже актуальна в наш час. Багато вчених борються з небезпечними, смертельними вірусами з того часу, як тільки вони були виявлені.
З моєї точки зору, боротьба з вірусами буде завжди, поки вчені не знайдуть засіб, який знищить ці небезпечні для життя людини організми мають неклеточную форму будови.
Боротися з цими організмами дуже важко, так як, вони мають властивість змінювати склад своєї будови при попаданні в сприятливі умови.
При написанні проекту ми поставили перед собою наступну мету: вивчити суть походження вірусів, їх будова і роль в природі.
Завдання:
1) підібрати необхідні інформаційні джерела;
2) опрацювати дану інформацію і співвіднести її з досліджуваної проблемою;
3) розглянути відкриття вчених з метою дослідження будови вірусів;
4) знайти позитивні і негативні якості вірусів;
5) підготуватися до захисту проекту.
Природа і походження вірусів
Сучасні уявлення про віруси складалися поступово. У 1892р. Д.І. Іванівський звернув увагу на широко поширену хворобу тютюну, при якій листи покриваються розсипом плям (мозаїчна хвороба). Після відкриття вірусів Івановським їх вважали просто дуже дрібними мікроорганізмами, не здатними рости на штучних поживних середовищах. Незабаром після відкриття вірусу тютюнової мозаїки була доведена вірусна природа ящуру, а ще через кілька років були відкриті бактеріофаги. Таким чином, були відкриті три основні групи вірусів, що вражають рослини, тварин та бактерій. Однак протягом тривалого часу ці самостійні розділи вірусології розвивалися ізольовано, а найбільш складні віруси - бактеріофаги - довгий час вважалися не живою матерією, а чимось на зразок ферментів. Тим не менш, вже до кінця 20-х - початку 30-х років стало ясно, що віруси є живою матерією, і приблизно тоді ж за ними закріпилися найменування фильтрующихся вірусів, або ультравірусов.
В кінці 30-х - початку 40-х років вивчення вірусів просунулося настільки, що сумніви в живій природі їх відпали, і було сформульовано положення про віруси яка організмах. Підставою для визнання вірусів організмами з'явилися отримані при їх вивченні факти, що свідчили, що віруси, як і інші організми (тварини, рослини, найпростіші, гриби, бактерії), здатні розмножуватися, володіють спадкоємністю і мінливістю, пристосовуваністю до мінливих умов середовища їх проживання і, нарешті, схильністю біологічної еволюції, забезпечувана природним або штучним відбором. Це є, перш за все, взаємодією двох геномів - вірусного та клітинного.
З цього приводу було висунуто три основні гіпотези. Відповідно до першої з них, віруси є нащадками бактерій або інших одноклітинних організмів, що зазнали дегенеративних еволюцію. Відповідно до другої, віруси є нащадками древніх, доклітинних, форм життя, які перейшли до паразитичного способу існування.
Відповідно до третьої, віруси є дериватами клітинних генетичних структур, які стали відносно автономними, але зберіг залежність від кліток. Третя гіпотеза 20-30 років здавалася малоймовірною і навіть отримала іронічну назву гіпотези оскаженілих генів. Однак накопичені факти дають все нові й нові аргументи на користь цієї гіпотези. Поряд з цим накопичилася значна кількість фактів, що свідчать про існування в природі в широких масштабах обміну готовими блоками генетичної інформації, в тому числі у представників різних, еволюційно далеких вірусів. У результаті такого обміну можуть швидко і стрибкоподібно змінюватися спадкові властивості шляхом вбудовування чужорідних генів (запозичення генної функції). Нові генетичні якості можуть виникнути також завдяки несподіваному поєднанню власних та інтегрованих генів (виникнення нової функції). Нарешті, просте збільшення геному за рахунок непрацюючих генів відкриває можливість еволюції останніх (утворення нових генів).
Що представляють собою неклітинні форми життя?
Кусає боляче і прикро,
Хоч самого часом не видно ...
Дж. Свіфт
«Що ж, нехай наша прекрасна незнайомка так і залишиться незнайомкою, лише б вона полюбила нас», - сказав, за переказами, видатний мікробіолог Л. Пастер, так і не зумівши виділити збудника сказу - страшної хвороби, від якої в XIX столітті не було ніякого порятунку. Отримати вакцину і тим самим пізнати природу інфекційного агента і врятувати багато тисяч людських життів йому вдалося. Зробити це в ті часи не зміг би ніхто, оскільки збудником сказу виявився не мікроб, як того очікував Л. Пастер, а вірус.
Поряд з одноклітинними та багатоклітинними організмами в природі існують і інші форми життя. Це віруси, що не мають клітинної будови. Вони представляють перехідну форму між живою і неживою матерією. Віруси влаштовані дуже просто. Кожна вірусна частка складається з РНК або ДНК, укладеної в білкову оболонку, яку називають капсидом, повністю сформована інфекційна частка називається вирионом. У деяких вірусів (герпесу або грипу) є ще і додаткова оболонка, яка виникає з плазматичної мембрани клітини-хазяїна. Віруси здатні жити і розмножуватися тільки в клітинах інших організмів. У зовнішньому середовищі вони не виявляють жодних ознак життя, багато хто має форму кристалів. Величина вірусів коливається від 20 до 300 нм.
Вірус має досить складною внутрішньою структурою. Його серцевина (ядро) містить одну (іноді більше) молекулу нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК). Нуклеїнові кислоти самих дрібних вірусів містять 3-4 гена, а найбільші віруси мають до 100 генів. Зовні вірус покритий білковим «чохлом», що захищає нуклеїнову кислоту від шкідливих впливів навколишнього середовища. Форма вірусів дуже різноманітна. За розмірами віруси поділяють на великі (300-400 нм в діаметрі), середні (80-125 нм) і дрібні (20-30 нм). Великі віруси можна побачити у звичайний мікроскоп, більш дрібні вивчають під електронним мікроскопом.
Як вірус проникає в клітку?
Віруси рослин, клітини яких крім мембрани захищені міцною оболонкою з клітковини, можуть проникнути в них лише в місцях механічних пошкоджень. Рознощиками цих вірусів можуть бути членистоногі - комахи на зразок попелиць і кліщі з сисним апаратом. Вони переносять віріони на своїх хоботком. І у людини переносниками вірусних хвороб можуть бути москіти (жовта лихоманка), комарі (японський енцефаліт) або кліщі (тайговий енцефаліт). Раніше всі віруси, що розповсюджуються за допомогою кровососів, об'єднували в групу арбовірусов.
Безоболочечная клітини тварин, захищені однієї мембраною, більш уразливі для вірусів в першу чергу з-за своєї здатності до фагоцитозу - і піноцетозу. Захоплюючи поживні речовини, вони часто «ковтають» і віріони. Якщо клітини з'єднані один з одним, як клітини нервової системи, вірус може подорожувати по цих контактах, заражаючи одну клітку за одною. Зазвичай це повільний процес (так відбувається зараження, наприклад, при укусі скаженої тварини).
Нарешті, в багатьох вірусів розвиваються спеціальні пристосування для проникнення в клітину. Клітини, що вистилають дихальні шляхи, покриті захисним шаром слизу. Але вірус грипу розріджує слиз і проникає до мембрани (тому-то перший симптом грипу - часто нежить).
Вірус СНІДу заражає білі кров'яні тільця нашої крові - лейкоцити, використовуючи білки, які стирчать з поверхні його оболонки, «вкраденою» у хазяйської клітини.
Нарешті, великі, так звані Т-парні фаги, що паразитують в бактеріях, перетворилися на справжнісінькі «живі шприци» одноразової дії; вони роз'їдають дірку в бактеріальної оболонці і, скорочуючись, впорскують свою нуклеїнових кислот в клітину хазяїна. Порожня оболонка вириона потім відкидається за непотрібністю.
На цьому малюнку ви може побачити, як віруси проникають у клітину. Ліворуч і в центрі бактеріофаг кишкової палички: при скороченні хвоста нитка ДНК з головки впорскується в цитоплазму бактеріальної клітини. Праворуч - зараження клітини людини вірусом СНІДу. 120 прилипает с специфическому белку CD 4; gP 41 протыкает мембрану хозяйской клетки, в результате белковая капсула РНК проходит в цитоплазму, а пустая оболочка вириона отбрасывается.
Гликопротеид оболонки gP 120 прилипає з специфічному білку CD 4; gP 41 протикає мембрану хазяйської клітини, в результаті білкова капсула РНК проходить в цитоплазму, а пуста оболонка вириона відкидається.Класифікація організмів на основі клітинної теорії. Загальна характеристика вірусів та їх біолого-екологічної ролі на Землі.
При вивченні органічного світу Землі було встановлено, що організми по їх будові можна розділити на дві великі групи: клітинні і неклітинні форми. Більшість організмів мають клітинну будову, і тільки організми, що утворюють царство Віруси, мають неклітинні будову.
Віруси були відкриті Д.І. Івановським в 1892р., А в 1917р. Фелікс Дерель відкрив бактеріофаг - вірус, що вражає бактерії. Віруси утворюють царство Предклеточние або Віруси. Це організми, що мають дуже малі розміри (від 20 до 200 нм (нанометрів)). Віруси не здатні до зростання і їх життєдіяльність може здійснюватися тільки всередині клітини організму господаря.
Віруси є паразитичними організмами і більшість з них (крім бактеріофагів) є шкідливими для людини, тварин і рослин із-за того, що викликають різні захворювання. Відомі віруси тютюнової мозаїки тютюну, огірків, віруси гепатиту, грипу, імунодефіциту. Останні віруси викликають СНІД - «чуму ХХ століття».
Біолого-екологічна роль вірусів полягає в тому, що вони є фактором еволюції, викликаючи загибель ослаблених особин і сприяючи виживання більш пристосованих до даної середовища проживання організмів.
Спосіб розмноження вірусів
- яд) – микроскопическая частица, способная инфицировать клетки живых организмов.
Вірус (від лат. Virus - отрута) - мікроскопічна частка, здатна інфікувати клітини живих організмів.и logos – слово, учение), наука о вирусах.
Вірусологія (від virus і logos - слово, вчення), наука про віруси. Загальна вірусологія вивчає природу вірусів, їх будова, розмноження, біохімію, генетику.Спосіб розмноження вірусів також відрізняється від розподілу, брунькування, спороутворення або статевого процесу, які мають місце в одноклітинних організмів, у клітин багатоклітинних організмів і в останніх в цілому. Репродукція, або реплікація, як зазвичай позначають розмноження вірусів. Формування віріонів відбувається або шляхом саме збірки (упаковка вірусної нуклеїнової кислоти в білкові капсиди та освіта нуклеокапсида), або за участю клітини, або обома способами (оболонкові віруси). Звичайно, протиставлення мітотичного поділу клітини і реплікації не абсолютно, так як способи реплікації генетичного матеріалу у ДНК-вмісних вірусів принципово не відрізняються, а якщо врахувати, що і синтез генетичного матеріалу у РНК-вмісних вірусів також здійснюються за матричним типом, то відносним є протиставлення мітозу і реплікації всіх вірусів. І, тим не менше, відмінності в способах розмноження клітин і вірусів настільки істотні, що має ділити весь живий світ на віруси і невіруси.
Що таке СНІД?
У світі існує безліч вірусів, які викликають небезпечні для людини захворювання, такі як сказ, енцефаліт, поліеміет, імунодефіцит, грип, віспа ...
Медична, ветеринарна й сільськогосподарська вірусологія досліджують патогенні віруси, їх інфекційні властивості, розробляє заходи попередження, діагностики та лікування викликаних ними захворювань.
У наш час серйозною проблемою є СНІД (синдром набутого імунодефіциту). Це епідемічне захворювання людини, що вражає переважно імунну систему, яка захищає організм від різних хвороботворних агентів. Зараження системи клітинного імунітету людини проявляється розвитком прогресуючих інфекційних захворювань та злоякісних новоутворень, причому організм стає беззахисним до мікробів, які в звичайних умовах не викликають хвороби.
Вперше СНІД був офіційно зареєстрований на території США в 1981р., А в 1983р. Вдалося довести, що він викликається невідомим раніше людським вірусом, з сімейства ретровірусів. До складу цього
вірусу входить тільки йому властивий фермент - ревертаза. Відкриття його було справжньою революцією в біології, так як показало можливість передачі генетичної інформації не тільки за класичною схемою ДНК → РНК → білок, але і шляхом зворотної транскрипції від РНК → ДНК.
Збудник хвороби - вірус імунодефіциту людини (ВІЛ). Геном ВІЛ представлений двома ідентичними молекулами РНК, що складаються приблизно з 10 тис. пар основ. При цьому ВІЛ, виділений від різних хворих на СНІД, відрізняються один від одного за кількістю підстав (від 80 до 1000). ВІЛ володіє унікальною мінливістю, яка у 5 разів перевищує мінливість вірусу грипу і в 100 разів більше, ніж у вірусу гепатиту В. Безперервна генетична та антигенна мінливість вірусу в людській популяції призводить до появи нових віріонів ВІЛ, що різко ускладнює проблему отримання вакцини і ускладнює проведення спеціальної профілактики СНІДу. Більш того, це властивість ВІЛ, на думку ряду фахівців, ставить під сумнів саму можливість створення ефективної вакцини для захисту від СНІДу.
Один з проявів зараження людини вірусом СНІДу - ураження центральної нервової системи. Для СНІДу характерний дуже тривалий інкубаційний період (обчислюється з моменту зараження до появи перших ознак хвороби). У дорослих він складає в середньому 5 років. Передбачається, що ВІЛ може зберігатися в організмі довічно. Це означає, що до кінця свого життя інфіковані люди можуть заражати інших, а при відповідних умовах можуть заразитися СНІДом.
Один з головних шляхів передачі ВІЛ та поширення СНІДу - статеві контакти, оскільки збудник його найбільш часто перебуває в крові, спермі і вагінальних виділеннях інфікованих людей.
Гарантією безпеки від СНІДу є здоровий спосіб життя, фортеця шлюбних уз і сім'ї, негативне ставлення до статевих збочень і розбещеності, випадковим статевим зв'язкам.
Нижче дано схематичне зображення вірусів: О - оболонка вірусу віспи; Б - білкові включення. – гликопротеиды вируса; 1 – мембрана, «украденная» у клетки хозяина; 2 – молекулы РНК в белковой оболочке; 3 – молекулы белка, трансформирующегося РНК в ДНК.
Ліворуч - схема вириона вірусу СНІДу; Р - специфічні білки вірусу; gP - глікопротеїди вірусу; 1 - мембрана, «вкрадена» у клітини господаря, 2 - молекули РНК в білковій оболонці; 3 - молекули білка, що трансформується РНК в ДНК.Шкода і користь вірусів
Багато віруси - причина небезпечних хвороб людини. Крім СНІДу та онкогенних, що викликають рак, до них відносяться віруси віспи, кору, сказу, поліомієліту, грипу, гострих респіраторних захворювань: ГРЗ, жовтої лихоманки, герпесу (кажуть: «на губах висипала лихоманка») і навіть віруси викликають зростання бородавок.
З вірусними захворюваннями людина боролася, ще не підозрюючи про існування цих паразитів. На Сході з незапам'ятних часів практикували захист від віспи, але вона була небезпечна. в.
Лише у XVIII ст. Е. Дженнер встановив, що людина, перехворіла нешкідливою коров'ячою віспою, не заражається віспою чорної, або азійською. Тепер поголовні щеплення призвели до того, що віспа на Землі зникла. Інша велика перемога медицини - відкриття Л. Пастером щеплення від сказу.Однак далеко не всі хвороби, що викликаються вірусами, навчилися успішно попереджати та лікувати. Лікувати і імунодефіцит ми ще не навчилися, і, як правило, це страшне захворювання через кілька років призводить до смерті. І зовсім невирішена проблема - ракові захворювання. Навчитися успішно, боротися з вірусами, які викликають злоякісні пухлини, належить лікарям майбутнього.
Яка користь може бути від вірусів? Адже це вороги всього живого. Користь може бути, якщо вірус - ворог ворога, а це значить, що не у всіх випадках дія вірусу негативно. Якщо він атакує одноклітинні організми, до яких, зокрема, відносяться бактерії, ті гинуть. Тому за допомогою таких вірусів, бактеріофагів, можна знищувати бактерії, що викликають такі небезпечні захворювання, як дизентерія, холера, чума.
Здатність вірусу вбивати клітку - господаря можна використовувати при боротьбі з окремими клітинами багатоклітинних організмів, і насамперед - раковими. При цьому запорука успіху є точна «наводка» вірусу на клітину, яку доведеться вбити, оскільки сам по собі він готовий вразити всі чутливі до нього клітини організму. Для цього і вірус, і спеціальний білок, антитіло, здатний селективно зв'язуватися з ділянкою поверхні клітини - мішені, прикріплюються до наночастинок, яка виступає в ролі своєрідного транспортного засобу. Такий «снаряд» атакує тільки певні клітини, руйнуючи їх. Зрозуміло, потрібно подбати і про те, щоб вірус міг покинути організм, не пошкодивши здорові клітини. У нанотехнологіях віруси використовують також як «темплатів» для створення наноструктурованих систем.
Деякі віруси, що викликають хвороби комах, використовують для боротьби з шкідниками сільського і лісового господарства. Проте слід визнати, що шкода, принесений цими найпростішими формами життя. У багато разів перевищує їх користь.
Америка вперше схвалила віруси в якості харчової добавки
Незвичайний метод боротьби з небезпечними інфекційними захворюваннями, типу лістеріозу, запропонували американські вчені. Віруси - бактеріофаги, безпечні для людини, будуть розпорошуватися на м'ясних продуктах, готових до вживання, щоб вбивати смертельні бактерії. Метод схвалений Американським управлінням з контролю нал харчовими продуктами і медикаментами.
Лістеріозом, в тому числі - через заражену їжу, в США щорічно захворюють тисячі людей, і приблизно 500 з них гине. Вихід знайшла біотехнологічна компанія.
Вона придумала «коктейль» з шести вірусів, смертельних для бактерії Listeria . monocytogenes. Віруси запропоновано розпилювати в масовому порядку на м'ясних продуктах, готових до вживання: нарізаною шинці, хот - догах, сосисках, ковбасах, а також різних продуктах з домашньої птиці.Цей спеціально підготовлений і очищений коктейль пройшов всі необхідні випробування - ніяких побічних ефектів і ніякого видимого зміни до обробленої їжі не відбувалося.
Висновок
У ході роботи над проектом я ще в більшій мірі переконалася, що необхідна найгостріша боротьба з небезпечними для життя людини вірусами. І це теж дуже трудомістка робота, оскільки віруси можуть мутувати, тобто змінюватися за своїм складом. Ось тому дуже важко знайти ліки, наприклад, проти вірусу імунодефіциту.
У наш час віруси вивчаються вченими всього світу. Людство намагається витягувати з них користь. Ми вже навчилися позбуватися від бактерій викликають різні хвороби за допомогою бактеріофагів.
Може бути, у майбутньому боротьба з вірусами не буде такою серйозною проблемою як зараз.
У природі немає ні одного організму, який би приносив тільки шкоду і знищував інші організми. Адже для чого-то він був створений природою?
Вважаю, що повною мірою розкрила тему свого реферату і вирішила всі поставлені перед собою завдання, максимально пропрацювавши все літературу на цю тему.
Також я вважаю, що ця тема дуже актуальна, вона дійсно потрібна при вивченні природознавства. Адже ми отримуємо нові знання про віруси, усвідомлюємо всю небезпеку, яку вони можуть заподіяти кожному живому організму на нашій планеті.
Список літератури
1. Богданова Т. Л. Біологія: завдання і вправи. Посібник для вступників до вузів. - М.: Вища школа, 1991.
2. Кнорре Д. Г., Мизін С. Д. Біологічна хімія: Підручник для хім., Біол. і мед. спец. вузів. - М.: Вища школа, 2000.
3. Лемеза Н. А., Камлюк Л. В. Біологія у запитаннях і відповідях: Навчальний посібник / Худ. обл. М. В. Дранко. - Мн.: ТОВ «Попурі», 1997.
4. Мідників Б. М. Біологія: форми та рівні життя. - М.: Просвещение, 1994.
5. Полянський Ю. І. Загальна біологія: Учеб. для 10-11 кл. середовищ. шк. - М.: Просвещение, 1993.
6. Тупікін Є. І. Загальна біологія з основами екології та природоохоронної діяльності: Навчальний посібник для поч. проф. освіти. - М.: Освітньо-видавничий центр «Академія», 2002.