Проявляют признаки живого только в чужой клетке вирусы или бактерии

Урок биологии в 9 классе

Учитель высшей категории Коврова Т.В.

МБОУСОШ №2 ЗАТО г. Большой Камень Приморский край

Цель: формирование у учащихся знаний о внеклеточных формах жизни – вирусах.

Задачи: раскрыть особенности внутриклеточного паразитизма вирусов; охарактеризовать особенности, строение и жизнедеятельность вирусов; раскрыть механизм проникновения вирусов в клетку; рассмотреть особенности размножения вирусов; сообщить об опасности вирусных инфекций (СПИД, грипп, и т.д.) и о профилактике заболеваний.

Тип урока: изучение нового материала

Продолжительность урока: 45 минут

Ум и здоровье дороже всего.

I . Организационный момент

II . Актуализация темы. Постановка проблемного вопроса.

Учитель: Сегодня на уроке мы познакомимся с уникальными организмами невидимого нам мира – вирусами, которые являются неклеточными формами жизни. Мы рассмотрим особенности их строение и этапы жизнедеятельности. Раскроем особенности внутриклеточного паразитизма вирусов, изучим механизм проникновения вирусов в клетку, а так же вы узнаете об опасных вирусных инфекциях и о профилактике заболеваний. Открываем тетради, записываем тему урока.

Зимой мы слышим такую информацию, что возникает вспышка гриппа, вирусы быстро поражают людей, прививки, поставленные от гриппа мало помогают. Почему защититься от сезонного гриппа трудно, почему заболевание быстро распространяется, мы сегодня постараемся выяснить. Поставим перед собой проблемный вопрос – почему с вирусами – возбудителями заболеваний трудно вести борьбу и полностью их уничтожить?

Стихийным злом эволюции назвали ученые свехмельчайшие формы жизни, не имеющие клеточного строения, значение их огромно, и многое еще не известно об этих загадочных существах нашей планеты. Это внеклеточные формы организмов – вирусы. Вирусы – латинское слово virus – яд. Это внутриклеточные паразиты, и вне клетки они не проявляют никаких свойств живого.

III. Основной этап

Давайте вспомним, что такое организм паразит?

Это организм, живущий за счет своего хозяина.

Как же произошло открытие вирусов? Кто их открыл?

(Слушаем сообщения ученика)

Ученик 1: История открытия вирусов. Конец 19 века. Бактериология достигла больших успехов. В этот период учеными открыты возбудители чумы, холеры, туберкулеза, дифтерии и других наиболее часто встречающихся и широко распространенных болезней. Однако возбудителей многих других заболеваний, в том числе и очень опасных (например, корь, натуральная оспа, грипп, гепатит и др.), обнаружить не удавалось, хотя о болезнях знали давно.

В 1892 году Дмитрий Иосифович Ивановский (1864 – 1920), занимаясь поисками возбудителя болезни табачной мозаики (болезнь листьев растения табака), установил, что он не виден в микроскоп даже при сильном увеличении и проходит через фильтры, которые задерживают бактериальные клетки; он не растет на обычных искусственных питательных средах, применяемых в бактериологии. Табачный сок, проходимый через фильтр не утратил заразных свойств.

Формы вирусов могут быть различными: нитевидными, сферическими, палочковидными, многоугольными, кубическими, в форме кристалла. Отдельные вирусные частицы – вирионы – представляют собой симметричные тела, внутри каждого вириона находится генетический материал в виде ДНК или РНК. (Записи в тетради)

Внешний вид вируса изображен на стр. 38 рис. 15 – вирус герпеса и вирус гриппа, на рис. 16 – модель вируса табачной мозаики. (Работа с учебником Каменский А.А. Криксунов Е.А. Пасечник В.В. Биология. Введение в общую биологию и экологию 9 кл)

У ученых возник вопрос, какие же вирусы – живые или неживые организмы?

Выявим черты сходства и отличия вирусов и живых организмов. Заполним таблицу, пользуясь стр 38 учебник Биологии, автор Каменский А.А. Криксунов Е.А. & 1.9. Читаем вслух первый абзац и заполняем таблицу.

Характерные особенности вирусов

Сходство с живыми организмами

Отличия от живых организмов

Специфические черты, характерные только для вирусов

1.способность воспроизводить себе подобные формы (размножаться)

4. приспосабливаются к изменяющимся условиям среды

1.не проявляют свойства живого

2.не потребляют пищи

3. не вырабатывают энергию

5. нет обмена веществ

6.имеют форму кристаллов, не имеют клеточного строения, т.е. нет цитоплазматической мембраны и цитоплазмы с органоидами

1.очень маленькие размеры

2.простое строение – нуклеиновая кислота (ДНК или РНК) заключенная в белковую оболочку – капсид

3.занимают пограничное положение между живой и неживой материей

4.высокая скорость размножения

5.наследственная информация находится в ДНК или РНК

6.вирусы – обязательные паразиты, вне клетки хозяина существуют в виде вирусной частицы или вириона

Вирусы – это автономные генетические структуры, которым присущи основные признаки живых организмов: размножение, изменчивость и наследственность. С другой стороны вирусы не имеют важных свойств живого – они не питаются, не растут, нет обмена веществ и не способны к самостоятельному размножению вне клетки хозяина. Отличаются от всех организмов тем, что имеют белковую оболочку – капсид, а внутри саркофага заключена наследственная информация в виде нитей ДНК или РНК.

Классификация вирусов. Все вирусы условно разделяют на две группы:

простые 2. сложные. (Записи в тетради)

Простые состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и покрывающей их белковой оболочки (капсид), например вирус табачной мозаики. Сложные вирусы на поверхности капсида имеют еще внешнюю оболочку – мембрану, содержащую липиды, белки и углеводы, например вирус гриппа и герпеса.

По наличию той или иной нуклеиновой кислоты вирусы называют ДНК-содержащими или РНК-содержащими. ДНК-содержащие – в них присутствует молекула ДНК в виде цепочки или кольца, хранящая наследственную информацию – это вирусы оспы человека, овец, свиней и герпеса. РНК-содержащие – в них находится цепочка РНК хранительница генетической информации. Это вирусы бешенства, энцефалита, краснухи, кори, СПИДА, лейкоза и гриппа. Некоторые вирусы вообще могут не иметь оболочки.

Как же вирусы попадают в клетки и как ведут себя, проникая в клетки других организмов? Смотрим стр. 39 рис. 17 учебника биологии.

Таким образом, вирусы являются внутриклеточными паразитами на генетическом уровне, как набор генов, бездействуют, пока не найдет себе пристанище в живой клетке.

Вирусы поражают все живые организмы – растения, животных и человека и вызывают заболевания. (Слушаем сообщения ученика)

Ученик 2: В настоящее время описано более 1 000 различных видов вирусов. Вирусы как возбудители заболеваний человека, животных и растений известны с глубокой древности.

В 1916 году канадский бактериолог Феликс Д’Эрелем описал вирусы бактерий – бактериофаги. Они стали важнейшим объектом исследования в молекулярной биологии. Бактериофаги или фаги, способны проникать в клетки бактерий и разрушать их. Вирусы бактерий имеют головку, содержащую ДНК и хвостовую часть с хвостовыми нитями. Бактериофаги напоминают по своему строению шприц. Фаг частично растворяет клеточную стенку и мембрану бактерии, вводит полый стержень в клетку и за счет сократительной реакции впрыскивает свою ДНК в ее клетку. Геном бактериофага попадает в цитоплазму, а оболочка остается снаружи. Молекула ДНК вирусов может встраиваться в геном клетки хозяина и существовать так долгое время.

Встречаются более 500 видов вирусов у животных, вызывающих такие болезни как ящур, чуму свиней и птиц, инфекционную анемию лошадей, птичий и свиной грипп и другие. Вирус ящура распространяется со скоростью цепной реакции, способен разрушить животноводство в масштабе целой страны. Подобная катастрофа наблюдалась в конце 2000 года в Великобритании, когда вирус ящура поразил крупный рогатый скот в этой стране. В настоящее время от вируса птичьего гриппа погибает огромное количество диких и домашних птиц во многих странах мира.

Известно более 300 видов вирусов, вызывающих болезни у растений, такие как мозаичная болезнь табака, томатов, огурцов, скручивание листьев, карликовость и другие.

Более 500 видов вирусов могут вызывать разнообразные инфекционные заболевания человека, такие как грипп, свинку, полиомиелит, бешенство, корь, СПИД и многие другие. В прошлые века вирусные инфекции носили характер опустошительных эпидемий и пандемий, охватывающих огромные территории. В Москве в XIII веке оспа уничтожила почти 80% населения. Вирусы герпеса поражают кожные покровы человека. Чаще всего он проявляется при простуде на губах. В состоянии покоя вирус герпеса может долго находиться в клетках и ждать своего часа. Заболевания вирусной природы распространены и в настоящее время.

Вирусные заболевания передаются двумя путями: при непосредственном контакте (контагиозный) и воздушно – капельным путем. В результате непосредственного физического контакта с больными людьми или животными передаются немногие болезни. К таким вирусным болезням относят, например трахому – болезнь глаз, очень распространенную в тропических странах, обычные бородавки и обыкновенный герпес.

Капельная инфекция – самый обычный способ распространение респираторных заболеваний. При кашле или чихании в воздух выбрасываются миллионы маленьких капелек слюны и слизи. Эти капли вместе с находящимися в них живыми микроорганизмами могут вдохнуть другие люди и заболеть. Гигиенические требования для защиты от капельной инфекции – пользование носовым платком и повязкой, а так же соблюдение санитарной чистоты.

Некоторые микроорганизмы, такие как вирус оспы, очень устойчивы к высыханию и сохраняются в пыли, содержащей высохшие остатки капель.

Некоторые опасные вирусы получили свое распространение в последние годы, такие как СПИД, грипп и разные его разновидности. (Слушаем сообщения ученика)

В 1981 году появилось новое, ранее не известное науке заболевание, получившее название - синдром приобретенного иммунодефицита человека - сокращенно СПИД. Возбудитель СПИДа является вирус иммунодефицита человека – ВИЧ. Он имеет сферическую форму, диаметром от 100 – 150 нм. Наружная оболочка вируса состоит из мембраны, образованной из клеточной мембраны клетки-хозяина. В мембрану встроены рецепторные образования, напоминающие по внешнему виду грибы. Под наружной оболочкой располагается капсид вируса, образованный особыми белками, внутри которого находятся две молекулы вирусной РНК. Каждая молекула РНК содержит 9 генов ВИЧ и фермент, синтезирующий ДНК с молекулы вирусной РНК.

В первую очередь ВИЧ поражает Т – лимфоциты крови (хелперы), на поверхности которых есть рецепторы, способные связываться с белками ВИЧ. Т-лимфоциты крови обеспечивают человеку клеточный и гуморальный иммунитет. ВИЧ проникает в клетки центральной нервной системы, кишечника, клетки нейроны. В результате организм человека утрачивает свои защитные свойства и оказывается не в состоянии противостоять возбудителям разных инфекций. Средняя продолжительность жизни инфицированного человека составляет 7 – 10 лет.

Источником заражения СПИДом является человек – носитель вируса иммунодефицита. Это может быть больной с различными проявлениями болезни или бессимптомный вирусоноситель. СПИД передается только от человека к человеку такими способами: 1. половым путем 2. через кровь и ткани, содержащие вирус 3. от матери к плоду. ВИЧ может попасть в организм при сексуальном контакте с больным человеком, при введении внутривенно наркотиков, при переливании крови от зараженного донора. Известны случаи заражения детей во время родов и через молоко больной матери.

Несмотря на то, что вирус СПИДа обнаруживается в секретах человеческого тела (в слюне, слезе, молоке), однако нет доказательств передачи его при бытовом контакте.

В последние годы наблюдается рост количества ВИЧ – инфицированных людей в России. Преобладающее их число составляет молодежь. Проблема борьбы со СПИДом остается одной из главных для общества, для здравоохранения. (Слушаем сообщения ученика)

Ученик 4: Грипп, разновидности гриппа.

У человека, сделавшего прививку и переболевшего гриппом вырабатывается иммунитет, то есть вырабатываются в плазме крови антитела, которые заблокируют вирус и человек останется здоров. Но, к сожалению, вирусы гриппа отличаются высокой изменчивостью, они мутируют. Антитела, полученные с прививкой действуют против определенного вида вируса гриппа и абсолютно бессильны против другого вида вируса. Против измененного вируса гриппа нужно ставить другую прививку, поэтому с вирусами гриппа так трудно бороться.

Вирусы грипп подразделяют на три группы – А, В и С. Вирус С – самый безобидный, болезнь протекает легко и без осложнений. Вирус группы В – опасный, вызывает эпидемии регионального масштаба. Вирус А – вызывает самое тяжелое течении болезни и может вызывать мировые эпидемии. Птичий грипп, свиной грипп тоже относятся к группе А, они способны к замене участков генома человека на гены вируса птичьего или свиного гриппа.

В 2008 – 2009 году, в разных странах мира опять зарегистрированы случаи возникновения заболевания птичьим и свиным гриппом, как среди животных, так и среди людей. Вирусы гриппа гораздо более устойчивы к повышению температуры тела, чем вирусы, вызывающие простуду. Вот почему они более опасны: вирус способен размножаться и при высокой температуре, больному трудно с ним бороться.

Чтобы избежать заражения обычным гриппом, птичьим, так и свиным нужно заниматься спортом, укреплять иммунитет, в случае заражения обратиться к врачу и проводить своевременное лечение.

Учитель: Сделаем вывод, мы познакомились сегодня на уроке с очень маленькими, но опасными организмами, которые занимают пограничное положение между живыми и неживыми организмами – вирусами. Они являются причиной многих заболеваний, которые возникают у растений, у животных, несут опасные болезни человеку.

Давайте вспомним проблемный вопрос, который мы поставили в начале урока и постараемся на него ответить. Почему с вирусами – возбудителями заболеваний трудно вести борьбу и полностью их уничтожить?

встраиваются в чужие клетки и полностью их подчиняют, (клетки начинают синтезировать генетический материал вируса)

изменчивы, быстро меняются, мутируют

V. Закрепление нового материала

Учитель: Ребята, прослушав информацию об удивительных организмах невидимого мира – вирусах, сделайте вывод в форме синквейна. Работаете в паре, по партам и оформите синквейн на листах бумаги фломастером. Работаете 3 – 4 минуты.

1. название синквейна – тема, обычно одно слово (существительное, что?)

2. описание темы в двух словах (прилагательное, прилагательное (какой?))

3. описание действия в рамках темы тремя словами (глагол, глагол, глагол (что делает?))

5. слово, которое повторяет суть темы (существительное)

2. Маленькие, опасные

3. Размножаются, приспосабливаются, несут болезни

4. Вирусы – неклеточные организмы

Самостоятельная работа (Устно)

Закончите предложения, вставив пропущенные слова.

Неклеточная форма жизни, паразит на генетическом уровне, способная проникнуть в живую клетку и размножаться внутри ее это - ………… (вирусы)

Наследственная информация вируса находится в однонитчатой или двунитчатой молекуле …….. (ДНК или РНК)

Сердцевина вируса окружена защитной белковой оболочкой, которая называется…….. (капсид)

Вирусы бактерий называют …….. (бактериофаг)

Наука, изучающая строение и поведение вирусов ……. (вирусология)

Один из путей передачи вирусной инфекции контагиозный т. е. ………. (контактный)

Учитель: Домашнее задание & 1.9. Оценки за урок. Спасибо за урок!

Каменский А.А. Криксунов Е.А. Пасечник В.В. Биология. Введение в общую биологию и экологию, - М., Дрофа, 2005, - 303 с.

Пепеляева О.А. Сунцова И.В. Поурочные разработки по биологии: 9 класс, - М., ВАКО, 2006, - 464 с.

Фасевич И.Н. Биология. 6 – 11 классы. Конспекты уроков: семинары, конференции, формирование ключевых компетенций, - Волгогдад, Учитель, 2009, - 223 с.

Чайка Т.И. Биология. 10 класс: поурочные планы, - Волгоград, Учитель, 2007, - 205 с.

Дистанционное обучение педагогов по ФГОС по низким ценам

Вебинары, курсы повышения квалификации, профессиональная переподготовка и профессиональное обучение. Низкие цены. Более 10200 образовательных программ. Диплом госудаственного образца для курсов, переподготовки и профобучения. Сертификат за участие в вебинарах. Бесплатные вебинары. Лицензия.

Предпросмотр файла virusy.ppt

Подписи к слайдам

Вирусы Ум и здоровье дороже всего Презентацию подготовила Учитель биологии Родина Н. Ю.

Проблемный вопрос Почему с вирусами – возбудителями заболеваний трудно вести борьбу и полностью их уничтожить?

Вирусы – латинское слово virus – яд. Их объединяют в царство живой природы – царство Vira - Вирусы (неклеточные формы жизни). Вирусология - наука, изучающая неклеточные формы организмов - вирусы.

История открытия вирусов Вирус табачной мозаики

Многообразие строения вирусов Герпес Грипп Табачная мозаика Бактериофаг Полиомиелит Аденовирус

Характерные особенности вирусов Сходство с живыми организмами Отличия от живых организмов Специфические черты, характерные только для вирусов

Характерные особенности вирусов Сходство с живыми организмами Отличия от живых организмов Специфические черты, характерные только для вирусов 1. способность воспроизводить себе подобные формы (размножаться) 2. обладают наследственностью 3. изменчивость 4. приспосабливаются к изменяющимся условиям среды 1 . не проявляют свойства живого 2. не потребляют пищи 3. не вырабатывают энергию 4. не растут 5. нет обмена веществ 6. имеют форму кристаллов, не имеют клеточного строения, т.е. нет цитоплазматической мембраны и цитоплазмы с органоидами 1. очень маленькие размеры 2. простое строение нуклеиновая кислота (ДНК или РНК) заключенная в белковую оболочку – капсид 3. занимают пограничное положение между живой и неживой материей 4. высокая скорость размножения 5. Наследственная информация находится в ДНК или РНК 6. вирусы – обязательные паразиты, вне клеткихозяина существуют в виде вирусной частицы или вириона

Классификация вирусов Вирусы Простые Сложные (белковая оболочка – (белковая оболочка - капсид и ДНК или РНК ) капсид и мембрана из вирус табачной молекул углеводов и мозаики липидов и ДНК или РНК) вирус гриппа

Этапы жизнедеятельности вируса 1. Прикрепление вируса к клетке –хозяина. 2. Проникновение вируса в клетку. 3. Производство вирусной нуклеиновой кислоты и вирусных белков. 4. Самосборка вирусной частицы. 5. Выход вируса из клетки.

Вирусные заболевания человека. Натуральная оспа - острое вирусное заболевание, которое в типичных случаях характеризуется общей интоксикацией, лихорадкой, своеобразными высыпаниями на коже и слизистых оболочках, последовательно проходящими стадии пятна, пузырька, пустулы, корочки и рубца. Признаки : жар; головная боль; общая слабость; появление оспин. Оспа Способы передачи : воздушно-капельный; пылевой путь.

Натуральная оспа и герпес

Пути передачи вирусов 1. Контактный путь – т. е. контагиозный 2. Воздушно – капельный путь

Чума 21 века: ВИЧ и СПИД СПИД (ВИЧ) - синдром приобретенного иммунодефицита. Состояние глубочайшего иммунодефицита, развивающееся в результате действия на иммунную систему вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). ВИЧ поражает именно те клетки человеческого организма, которые призваны бороться с инфекцией — клетки иммунной системы.

ВИЧ-инфекция и СПИД Вирионы ВИЧ

Вирус гриппа Признаки: Лихорадка; боль в горле; Кашель; Конъюнктивит; Ринит; Слезотечение; Тяжелая дыхательная недостаточность. Способы передачи: воздушно-капельный путь.

Проблемный вопрос Почему с вирусами – возбудителями заболеваний трудно вести борьбу и полностью их уничтожить?

Ответ 1 . Маленькие размеры 2. Быстро приспосабливаются 3. Встраиваются в чужие клетки и полностью их подчиняют, (клетки начинают синтезировать генетический материал вируса) 4. Изменчивы, быстро меняются, мутируют

Синквейн 1. Вирусы 2. Маленькие, опасные 3. Размножаются, приспосабливаются, несут болезни 4. Вирусы – внеклеточные формы организмов 5. Паразиты

Самостоятельная работа Закончите предложения, вставив слова: 1. Неклеточная форма жизни, паразит на генетическом уровне, способная проникнуть в живую клетку и размножаться внутри ее это - …….. 2. Наследственная информация вируса находится в однонитчатой или двунитчатой молекуле ………. 3. Сердцевина вируса окружена защитной белковой оболочкой, которая называется………… 4. Вирусы бактерий называют ……….. 5. Наука, изучающая строение и поведение вирусов …… 6. Один из путей передачи вирусной инфекции контагиозный т. е. ………….

В 1901 американский военный хирург У.Рид и его коллеги установили, что возбудитель желтой лихорадки также является фильтрующимся вирусом. Желтая лихорадка была первым заболеванием человека, опознанным как вирусное, однако потребовалось еще 26 лет, чтобы ее вирусное происхождение было окончательно доказано.

Свойства и происхождение вирусов.

Наиболее просто устроенные вирусы состоят из нуклеиновой кислоты, являющейся генетическим материалом (геномом) вируса, и покрывающего нуклеиновую кислоту белкового чехла. В состав некоторых вирусов входят также углеводы и жиры (липиды). Таким образом, вирусы можно рассматривать просто как мобильные наборы генетической информации. Вирусы лишены некоторых ферментов, необходимых для репродукции, и могут размножаться только внутри живой клетки, метаболизм которой после заражения перестраивается на воспроизводство вирусных, а не клеточных компонентов. Это свойство вирусов позволяет отнести их к облигатным (обязательным) клеточным паразитам. После синтеза отдельных компонентов формируются новые вирусные частицы. Симптомы вирусного заболевания развиваются как следствие повреждения вирусами отдельных клеток.

Принято считать, что вирусы произошли в результате обособления (автономизации) отдельных генетических элементов клетки, получивших, кроме того, способность передаваться от организма к организму. В нормальной клетке происходят перемещения нескольких типов генетических структур, например матричной, или информационной, РНК (мРНК), транспозонов, интронов, плазмид. Такие мобильные элементы, возможно, были предшественниками, или прародителями, вирусов.

Являются ли вирусы живыми организмами?

В 1935 американский биохимик У.Стэнли выделил в кристаллической форме вирус табачной мозаики, доказав тем самым его молекулярную природу. Полученные результаты вызвали бурные дискуссии о природе вирусов: являются ли они живыми организмами или просто активированными молекулами? Действительно, внутри зараженной клетки вирусы проявляют себя как интегральные компоненты более сложных живых систем, но вне клетки представляют собой метаболически инертные нуклеопротеины. Вирусы содержат генетическую информацию, но не могут самостоятельно реализовать ее, не обладая собственным механизмом синтеза белка. Когда особенности строения и репродукции вирусов оказались выясненными, вопрос о том, являются ли они живыми, постепенно утратил свое значение.

Размеры вирусов.

Величина вирусов варьирует от 20 до 300 нм (1 нм = 10 -9 м). Практически все вирусы по своим размерам мельче, чем бактерии (см. БАКТЕРИИ). Однако наиболее крупные вирусы, например вирус коровьей оспы, имеют такие же размеры, как и наиболее мелкие бактерии (хламидии и риккетсии), которые тоже являются облигатными паразитами и размножаются только в живых клетках. Поэтому отличительными чертами вирусов по сравнению с другими микроскопическими возбудителями инфекций служат не размеры или обязательный паразитизм, а особенности строения и уникальные механизмы репликации (воспроизведения самих себя).

СТРОЕНИЕ ВИРУСОВ

Вирионы со спиральным типом симметрии, как у вируса табачной мозаики, имеют форму удлиненного цилиндра; внутри белкового чехла, состоящего из отдельных субъединиц – капсомеров, находится свернутая спираль нуклеиновой кислоты (РНК). Вирионы с икосаэдрическим типом симметрии (от греч. eikosi – двадцать, hedra – поверхность), как у полиовируса, имеют сферическую, а точнее, многогранную форму; их капсиды построены из 20 правильных треугольных фасеток (поверхностей) и похожи на геодезический купол.

Встречаются вирусы с еще более сложным строением. Вирионы поксвирусов (вирусы группы оспы) не имеют правильного, типичного капсида: между сердцевиной и наружной оболочкой у них располагаются трубчатые и мембранные структуры.

РЕПЛИКАЦИЯ ВИРУСОВ

ДНК обычно существует в виде двухцепочечных структур: две полинуклеотидные цепочки соединены водородными связями и закручены таким образом, что образуется двойная спираль. РНК, напротив, обычно существует в виде одноцепочечных структур. Однако геном отдельных вирусов представляет собой одноцепочечную ДНК или двухцепочечную РНК. Нити (цепочки) вирусной нуклеиновой кислоты, двойные или одинарные, могут иметь линейную форму или замыкаться в кольцо.

У некоторых ДНК-содержащих вирусов сам цикл репродукции в клетке не связан с немедленной репликацией вирусной ДНК; вместо этого вирусная ДНК встраивается (интегрируется) в ДНК клетки-хозяина. На этой стадии вирус как единое структурное образование исчезает: его геном становится частью генетического аппарата клетки и даже реплицируется в составе клеточной ДНК во время деления клетки. Однако впоследствии, иногда через много лет, вирус может появиться вновь – запускается механизм синтеза вирусных белков, которые, объединяясь с вирусной ДНК, формируют новые вирионы.

Так называемые ретровирусы содержат в качестве генома РНК и имеют необычный способ транскрипции генетического материала: вместо транскрипции ДНК в РНК, как это происходит в клетке и характерно для ДНК-содержащих вирусов, их РНК транскрибируется в ДНК. Двухцепочечная ДНК вируса затем встраивается в хромосомную ДНК клетки. На матрице такой вирусной ДНК синтезируется новая вирусная РНК, которая, как и другие, определяет синтез вирусных белков. См. также РЕТРОВИРУСЫ.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСОВ

Тем не менее система классификации вирусов необходима в практической работе, и попытки ее создания предпринимались неоднократно. Наиболее продуктивным оказался подход, основанный на структурно-функциональной характеристике вирусов: чтобы отличить разные группы вирусов друг от друга, описывают тип их нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК, каждая из которых может быть одноцепочечной или двухцепочечной), ее размеры (число нуклеотидов в цепочке нуклеиновой кислоты), число молекул нуклеиновой кислоты в одном вирионе, геометрию вириона и особенности строения капсида и наружной оболочки вириона, тип хозяина (растения, бактерии, насекомые, млекопитающие и т.д.), особенности вызываемой вирусами патологии (симптомы и характер заболевания), антигенные свойства вирусных белков и особенности реакции иммунной системы организма на внедрение вируса.

В систему классификации вирусов не вполне укладывается группа микроскопических возбудителей болезней, называемая вироидами (т.е. вирусоподобными частицами). Вироиды вызывают многие распространенные среди растений болезни. Это мельчайшие инфекционные агенты, лишенные даже простейшего белкового чехла (имеющегося у всех вирусов); они состоят только из замкнутой в кольцо одноцепочечной РНК.

ВИРУСНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ

Хотя вирусы не являются полноценными живыми организмами, их эволюционное развитие имеет много общего с эволюцией других патогенных организмов. Для того чтобы сохраниться как вид, ни один паразит не может быть слишком опасным для своего основного хозяина, в котором размножается. В противном случае это привело бы к полному исчезновению хозяина как биологического вида, а вместе с ним и самого возбудителя. В то же время любой патогенный организм не сможет существовать как биологический вид, если у его основного хозяина слишком быстро и эффективно развивается иммунитет, позволяющий подавлять репродукцию возбудителя. Поэтому вирус, вызывающий острое и тяжелое заболевание у какого-либо вида животных, обычно имеет еще и другого хозяина. Размножаясь в последнем, вирус не наносит ему (как виду) существенного вреда, однако такое относительно безвредное сосуществование поддерживает циркуляцию вируса в природе. Так, например, вирус бешенства в природе сохраняется среди грызунов, для которых заражение этим вирусом не является смертельным.

Природным резервуаром для вирусов лошадиных энцефалитов, особо опасных для лошадей и в несколько меньшей степени для человека, являются птицы. Эти вирусы переносятся кровососущими комарами, в которых вирус размножается без существенного вреда для комара. Иногда вирусы могут передаваться насекомыми пассивно (без размножения в них), однако чаще всего они репродуцируются в переносчиках.

Для многих вирусов, например кори, герпеса и отчасти гриппа, основным природным резервуаром является человек. Передача этих вирусов происходит воздушно-капельным или контактным путем.

Распространение некоторых вирусных заболеваний, как и других инфекций, полно неожиданностей. Например, в группах людей, проживающих в антисанитарных условиях, практически все дети в раннем возрасте переносят полиомиелит, обычно протекающий в легкой форме, и приобретают иммунитет. Если же условия жизни в этих группах улучшаются, дети младшего возраста обычно полиомиелитом не болеют, но заболевание может возникнуть в более старшем возрасте, и тогда оно часто протекает в тяжелой форме.

Возбудители некоторых болезней, в том числе очень тяжелых, не укладываются ни в одну из вышеперечисленных категорий. К особой группе медленных вирусных инфекций еще недавно относили, например, болезнь Крейтцфельда – Якоба и куру – дегенеративные заболевания головного мозга, имеющие очень продолжительный инкубационный период. Однако оказалось, что они вызываются не вирусами, а мельчайшими инфекционными агентами белковой природы – прионами (см. ПРИОН).

Репродукция вирусов тесно переплетается с механизмами синтеза белка и нуклеиновых кислот клетки в зараженном организме. Поэтому создать лекарства, избирательно подавляющие вирус, но не наносящие вреда организму, – задача чрезвычайно трудная. Все же оказалось, что у наиболее крупных вирусов герпеса и оспы геномные ДНК кодируют большое число ферментов, отличающихся по свойствам от сходных клеточных ферментов, и это послужило основой для разработки противовирусных препаратов. Действительно, создано несколько препаратов, механизм действия которых основан на подавлении синтеза вирусных ДНК. Некоторые соединения, слишком токсичные для общего применения (внутривенно или через рот), годятся для местного использования, например при поражении глаз вирусом герпеса.

Известно, что в организме человека вырабатываются особые белки – интерфероны. Они подавляют трансляцию вирусных нуклеиновых кислот и таким образом угнетают размножение вируса. Благодаря генной инженерии стали доступны и проходят проверку в медицинской практике интерфероны, производимые бактериями (см. ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ).

К самым действенным элементам естественной защиты организма относятся специфические антитела (специальные белки, вырабатываемые иммунной системой), которые взаимодействуют с соответствующим вирусом и тем самым эффективно препятствуют развитию болезни; однако они не могут нейтрализовать вирус, уже проникший в клетку. Примером может служить герпетическая инфекция: вирус герпеса сохраняется в клетках нервных узлов (ганглиев), где антитела не могут его достичь. Время от времени вирус активируется и вызывает рецидивы заболевания.

Обычно специфические антитела образуются в организме в результате проникновения в него возбудителя инфекции. Организму можно помочь, усиливая выработку антител искусственно, в том числе создавая иммунитет заранее, с помощью вакцинации. Именно таким способом, путем массовой вакцинации, заболевание натуральной оспой было практически ликвидировано во всем мире. См. также ВАКЦИНАЦИЯ И ИММУНИЗАЦИЯ.

Для приготовления вакцинных препаратов необходимо накопить вирус. С этой целью часто используют развивающиеся куриные эмбрионы, которых заражают данным вирусом. После инкубирования зараженных эмбрионов в течение определенного времени накопившийся в них вследствие размножения вирус собирают, очищают (центрифугированием или другим способом) и, если нужно, инактивируют. Очень важно удалить из препаратов вируса все балластные примеси, которые могут вызывать серьезные осложнения при вакцинации. Конечно, не менее важно убедиться, что в препаратах не осталось неинактивированного патогенного вируса. В последние годы для накопления вирусов широко используют различные типы клеточных культур.

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ВИРУСОВ

Работы с бактериофагами способствовали расширению методического арсенала в изучении вирусов животных. До этого исследования вирусов позвоночных выполнялись в основном на лабораторных животных; такие опыты были очень трудоемки, дороги и не очень информативны. Впоследствии появились новые методы, основанные на применении тканевых культур; бактериальные клетки, использовавшиеся в экспериментах с фагами, были заменены на клетки позвоночных. Однако для изучения механизмов развития вирусных заболеваний эксперименты на лабораторных животных очень важны и продолжают проводиться в настоящее время.