Конспект урока биологии в 11 классе
Вирусы. Строение и многообразие
Басалаева Галина Петровна
учитель ГБОУ средняя общеобразовательная школа № 291
Красносельского района Санкт-Петербурга
Целиучитель ГБОУ средняя общеобразовательная школа № 291
Красносельского района Санкт-Петербурга
Образовательные:
- изучить строение и классификацию вирусов;
- познакомиться с жизненным циклом вируса и их значением:
- закрепить интерес к данной теме и придать знаниям учащихся научный характер.
Развивающие:
- формировать умение учащихся работать с литературой и компьютерными средствами;
- развивать коммуникативную компетентность в общении со сверстника и учителем;
- развивать умение логически излагать свои мысли, используя биологические термины.
Воспитательные:
- воспитывать бережное отношение друг к другу, умение слушать рассказчика.
Тип урока: изучение нового материала с опережающим обучением.
Технологии: ИКТ, технологии сотрудничества, технологии развития критического мышления, технологии разноуровневого обучения.
Оборудование: презентация к уроку, интерактивные дидактические материалы, учебник.
Ход урока
I. Организационный момент
Приветствие.
Сегодня на уроке мы продолжим изучение многообразия представителей нашей планеты, рассмотрим неклеточные формы жизни - Вирусы.
Тема сегодняшнего урока: Вирусы. Строение и многообразие. (Слайд №1)
II. Изучение нового материала
1. Вирусы являются облигатными паразитами, использующими генетические ресурсы хозяина в значительно большей степени, чем бактерии. Внешним проявлением вирулентности вируса являются разрушение инфицированных вирусом клеток и возникающие в результате разрушения тканей физиологические изменения в организме хозяина.
Вирус (с лат. «яд») - неклеточная форма жизни. Они являются облигатными (обязательными) внутриклеточными паразитами, т. е. функционирующие только при попадании внутрь бактериальной или эукариотической клетки.
Запишите в тетради определение. (Слайд №2)
2. Открыты вирусы в 1892 году русским ботаником Дмитрием Ивановским.
Долгое время оставались неисследованными из-за того, что имели мельчайшие размеры (от 20 до 300 нм). Только появление электронного микроскопа позволило изучить эти существа. (Слайд №3)
3. Жизненный цикл вируса. Значение вируса.
Вирус проникает в клетку хозяина – инфицирование.
Настраивает метаболический аппарат хозяина на воспроизведение вириона. Множество новых вирусов покидают клетку. При этом клетка либо погибает, либо остается жива. (Слайд №4)
Работа с учебником.
Прочитайте § 21, и заполните таблицу.
Проверим таблицу.
- Отдел
- Строение тела.
- Способы питания.
- Способы размножения.
- Представители.
- Значение.
| Отдел | Строение тела | Способы питания |
Способы размножения |
Представители | Значение |
4. Размножение вирусов. (Слайд №5)
Размножение вирусов принципиально отличается от размножения остальных организмов.
Вирусы воспроизводятся только внутри живой клетки, используя её для синтеза своей нуклеиновой кислоты и своих белков.
Попав внутрь клетки, вирус теряет свою белковую оболочку, его нуклеиновая кислота освобождается и становится матрицей для синтеза белка оболочки вируса из клеток хозяина; при этом ДНК хозяина инактивируется.
Полностью сформированная инфекционная частица называется вирионом (мельчайших вирусоподобных частиц, вызывающих инфекционные болезни).
Вирусы передаются из клетки в клетку в виде инертных существ.
5. Классификация (Слайд № 6)
Класс I: вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК
Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК для репликации, попадают в ядро клетки, так как им требуется клеточная ДНК-полимераза. Также репликация ДНК этих вирусов сильно зависит от стадии клеточного цикла. В некоторых случаях вирус может вызывать деления клетки, что может приводить к раковому перерождению.
Класс II: вирусы, содержащие одноцепочечную ДНК
Класс III: вирусы, содержащие двуцепочечную РНК
Как и большинство РНК-вирусов, представители класса III реплицируют геномную РНК в цитоплазме и используют полимеразы хозяина в меньшей степени, чем ДНК-вирусы.
Классы IV и V: вирусы, содержащие одноцепочечную РНК
Классы IV и V включают вирусы двух типов, репликация которых не зависит от стадии клеточного цикла. Наряду с вирусами, содержащими двуцепочечную ДНК, эти вирусы наиболее изучены.
Класс IV: вирусы, содержащие одноцепочечную (+)РНК
Непосредственно на (+) геномной РНК вирусов IV класса может идти синтез белка на рибосомах клетки хозяина. Вирусы классифицируют на две группы, в зависимости от особенностей РНК:
у вирусов с полицистронной мРНК трансляция приводит к образованию полипротеина, который затем разрезается на зрелые белки. С одной цепи РНК может синтезироваться несколько разных белков, что снижает длину генов.
вирусы со сложной транскрипцией содержат субгеномные мРНК, синтез белка идет со сдвигом рамки считывания, также используется протеолитический процессинг полипротеинов. Эти механизмы обеспечивают синтез разных белков с одной цепи РНК.
6. Строение вирусов (Слайд №7,8)
Полноценная по строению и инфекционная, т.е. способная вызвать заражение, вирусная частица вне клетки называется вирионом. Сердцевина («ядро») вириона содержит одну молекулу, а иногда две или несколько молекул нуклеиновой кислоты. Белковый чехол, покрывающий нуклеиновую кислоту вириона и защищающий ее от вредных воздействий окружающей среды, называется капсидом. Нуклеиновая кислота вириона является генетическим материалом вируса (его геномом) и представлена дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК) или рибонуклеиновой кислотой (РНК), но никогда двумя этими соединениями сразу. (Хламидии, риккетсии и все другие «истинно живые» микроорганизмы содержат одновременно ДНК и РНК.) Нуклеиновые кислоты самых мелких вирусов содержат три или четыре гена, тогда как самые крупные вирусы имеют до ста генов.
У некоторых вирусов в дополнение к капсиду имеется еще и внешняя оболочка, состоящая из белков и липидов. Она образуется из мембран зараженной клетки, содержащих встроенные вирусные белки. Термины «голые вирионы» и «лишенные оболочки вирионы» используются как синонимы. Капсиды самых мелких и просто устроенных вирусов могут состоять лишь из одного или нескольких видов белковых молекул. Несколько молекул одного или разных белков объединяются в субъединицы, называемые капсомерами. Капсомеры, в свою очередь, образуют правильные геометрические структуры вирусного капсида. У разных вирусов форма капсида является характерной особенностью (признаком) вириона.
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.
У отдельных бактериофагов (вирусов бактерий; фагов) смешанный тип симметрии. У т.н. «хвостатых» фагов головка имеет вид сферического капсида; от нее отходит длинный трубчатый отросток – «хвост».
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.
(Слайд №9) Капси́д — внешняя оболочка вируса, состоящая из белков. Капсид выполняет несколько функций.
Защита генетического материала (ДНК или РНК) вируса от механических и химических повреждений.
Определение потенциала к заражению клетки.
На начальных стадиях заражения клетки: прикрепление к клеточной мембране, разрыв мембраны и внедрение в клетку генетического материала вируса.
В заражённой клетке вирус рано или поздно начинает размножаться, используя инфраструктуру клетки. Белки, составляющие капсид, синтезируются на основе генетического материала вируса. Некоторые типы вирусов, покидая заражённую клетку, отхватывают часть клеточной мембраны и «закутываются» в неё, создавая тем самым дополнительный уровень защиты.
Капсиды большинства вирусов имеют спиральную или икосаэдрическую симметрию. В случае спиральной симметрии (например, у вируса табачной мозаики) составные части капсида формируют цилиндр из уложенных по спирали белковых глобул, внутри которого находится генетический материал вируса. В случае икосаэдрической симметрии (например, у многих бактериофагов) образуется квази-сферическая структура капсида. В случае «закутанного» капсида отдельные части капсида (спирального или икосаэдрического) открыты окружающей среде, в то время как большая часть его скрыта мембраной.
Структурный анализ основных типов капсидов используется в классификации вирусов. Так, по результатам структурного анализа капсида в одну группу были помещены бактериофаг PRD1, вирус хлорелл, обитающих в Paramecium bursaria, и аденовирус млекопитающих.
7. Размеры вирусов (Слайд №10)
Величина вирусов варьирует от 20 до 300 нм (1 нм = 10-9 м). Практически все вирусы по своим размерам мельче, чем 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).
8. Значение вирусов (Слайд №11,12)
1. Вирусы являются возбудителями многих опасных болезней человека, животных и растений.
Более десяти групп вирусов патогенны для человека. Среди них имеются как ДНК-вирусы (вирус оспы, группа герпеса, гепатит B), так и РНК-вирусы (гепатит A, полиомиелит, ОРЗ, грипп, корь, свинка),
Меры борьбы: из-за высокой мутабельности вирусов лечение вирусных заболеваний довольно сложно. Гораздо успешнее применять вакцинацию, заключающуюся во введении аттенуированных (то есть ослабленных) микроорганизмов или умеренных (близкородственных, но не патогенных) штаммов.
2. Использование в генетике и в селекции для получения вакцин против вирусных заболеваний, уничтожение вредных для сельского хозяйства насекомых, растений, животных.
Попытки использовать вирусы на пользу человечеству довольно немногочисленны. Так, в середине XX века вирус кроличьего миксоматоза использовали в Австралии, чтобы уменьшить поголовье этих чрезвычайно расплодившихся животных. Благодаря успехам генетики в будущем, возможно, искусственные вирусы смогут уничтожать больные клетки, не затрагивая при этом здоровые, или излечивать их, добавляя необходимый ген.
- Какие вирусы встречаются в нашей местности?
- Мы сейчас послушаем сообщение о вирусных болезнях растений в нашей местности.
III. Закрепление знаний (Слайд №15)
Фронтальная беседа по вопросам.
Выставление оценок за урок.
IV. Задание на дом.
§ 21, приготовить сообщение по плану:
1. Вид вируса.
2.Вызываемое заболевание.
3. Течение заболевания и клинические признаки болезни.
4. Профилактика и способы лечения.
