Урок биологии на тему "Вирусы и фаги"

Цель урока: познакомить учащихся с вирусами  и бактериофагами как неклеточной формой жизни.

Задачи урока:

1. Обучающая. Формировать знания о неклеточных формах жизни – вирусах, их эволюционном происхождении, строении, классификации, размножении. Познакомить с разнообразием вирусных заболеваний и методами их профилактики.                                   

2. Развивающая.  Развивать умения: видеть проблему и находить пути её решения, икать ответы на поставленные вопросы; формировать навыки работы с дополнительными источниками информации.                                                                                                               

3. Воспитательная. Воспитывать уважительное отношение у учащихся при работе в паре и в группе.

Тип урока: комбинированный

Методы обучения: репродуктивные, эвристические

Межпредметные связи:

химия

Оборудование:  Презентация, термины и таблица «СПИД. Его не видно, но он рядом», интерактивная доска, диск «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия».

Ход урока:

1Новая тема:

-открытие вирусов

-строение вирусов и бактериофагов, их размножение

-классификация вирусов

-гипотезы происхождения вирусов и бактериофагов

-значение вирусов  в жизни человека иприроде

-закрепление нового материала

3.Рефлексия + домашнее задание

Перед уроком учащиеся разделены на 3 группы по 4человека.

Ход урока

1.Актуализация знаний учащихся

Учитель: Одно из современных положений клеточной теории гласит: клетка - универсальная структурная и функциональная единица жизни. Но все ли организмы имеют клеточное строение?

Ответы учащихся.

Когда-то, миллионы лет назад,
На нашей замечательной планете
Возникла жизнь, и начался парад
Невиданных существ на этом свете.
Бактерии, простейшие, грибы,
Не счесть червей, и так от века к веку
Жизнь становилась гуще и сложней
И, наконец, дошла до человека.
Все хорошо! Но, видимо, Природа
Иль просчиталась где, иль что недоучла,
Но в этой распрекрасной бочке меда
И ложку дегтя нам преподнесла!
Иль существа, а может, вещества
Об этом долгий спор не утихает,
Но вирусы- и все об этом знают
Среди других живут и процветают
Печальная реальность такова!
Грозит нам СПИД - себя как уберечь?!
И птичий грипп откуда-то вдруг взялся!
Как сделать, чтобы затупился меч,
А щит непробиваемым остался!

О чем идет речь в стихотворении?

Сегодня тема урока «Неклеточные формы жизни.

Вирусы и бактериофаги».

Учащиеся делают запись в буклете

Какова цель нашего урока?

Что мы должны узнать? 

Какие ассоциации у вас возникают со словом «Вирус»?

Всем известно, что вирусы являются возбудителями многих заболеваний, что они малы. Но не многие из нас знают особенности этих загадочных организмов.

Девиз урока: Любая форма жизни является уникальной, требует к себе уважения, независимо от ее ценности для человека

2. Новая тема:

- открытие вирусов

Задание учащимся: в течение рассказа вы должны заполнить первую страницу буклета.

Сообщение учащегося № 1.  Вирусные инфекции были известны еще в глубокой древности. Первые упоминания о самой грозной вирусной инфекции прошлого — оспе найдены в древнеегипетских папирусах. Эпидемия оспы в Египте за 12 веков до нашей эры описана древними арабскими учеными. На коже мумии фараона Рамзеса V (1085 г. до н.э.) обнаружены типичные оспенные поражения.

Другую вирусную болезнь описал основоположник научной медицины древнегреческий врач Гиппократ (460—370 г. до н.э.). Эта болезнь приводила к укорочению и деформации ног («сухая нога», «конская стопа») и пожизненной хромоте. В 1874 г. она получила современное название — полиомиелит. Гиппократ считал, что «каждая болезнь имеет свою естественную причину».

В трудах великого мыслителя древности Демокрита (V век до н. э.) найдены первые описания клинической картины бешенства — одной из опаснейших вирусных болезней. Демокрит был убежден, что «ни одна вещь не возникает беспричинно, но все возникает на какой-нибудь основе или в силу необходимости». Таким образом, и Гиппократ, и Демокрит, изучая следствие (симптомы и исходы вирусных болезней), предполагали наличие причины (заразное начало), но потребовалось еще около 25 веков (!), чтобы эту причину найти.

Сообщение учащегося № 2: В 1887 году в Крыму плантации табака поразила неизвестная болезнь: листья растений покрывались абстрактным рисунком, растекавшимся по листу, словно красочная мозаика, переливающаяся с одного листа на другой, от одного растения к другому. Сельское хозяйство несло большие убытки. На место происшествия был направлен молодой ученый, выпускник Санкт-Петербургского университета Дмитрий Ивановский. Сделано бессчетное количество опытов и исследований по изучению возбудителя. И вот в 1892 году мир науки сотрясла новость - обнаружена новая, неизвестная ранее форма жизни, открыты необычайно микроскопические организмы, проходящие сквозь самые узкие отверстия фильтров. Д.И.Ивановский открыл целый новый мир живых существ – мир фильтрующихся вирусов. Но подобно Колумбу, открывшему новый континент, он даже не дал ему названия.

Учитель: За открытием Ивановского последовали новые открытия вирусов и вирусных заболеваний растений, животных и человека: грипп, ящур, оспа, чума, герпес - и, наконец, открыт вирус СПИДа.

Все эти открытия не только укрепили позиции новой области биологии, но и позволили появиться новой самостоятельной науке - вирусологии («vira» - яд, «logos» - учение).

Название «Вирус» - от латинского virus яд было предложено ботаником Мартином Бейерингом в 1895 году, изучавшим болезни растений.

Абсолютное большинство вирусов было открыто  при установлении причины какого-либо заболевания человека, животных или растений.

Наука, изучающая вирусы называется вирусологией. 12 февраля 1892 года является официальной датой рождения науки вирусологии.

  - строение вирусов и бактериофагов, их размножение

Учитель: Вирусы- это неклеточная форма жизни . Размер от 20 до 300 нм. (1 нм- 10 в -9 метра). Вирусы существуют в двух состояниях: покоящемся (вирионы - полностью сформированный вирус) и репродуцирующемся (внутриклеточные).

Особенности строения вирусов: вирус состоит из молекулы ДНК или РНК, заключенной в белковую оболочку- капсид.  Функции капсида: защита нуклеиновой кислоты от ультрафиолетового излучения и воздействия ферментов, прикрепление вируса к поверхности мембраны клетки-хозяина за счет рецепторов, которые комплементарны рецепторам клеточных мембран. Поэтому вирус поражает клетки строго определенных видов. Так, вирус гепатита А или Б проникает и размножается только в клетках печени; аденовирусы и вирус гриппа — в клетках эпителия слизистой оболочки верхних дыхательных путей; вирус, вызывающий воспаление головного мозга, — в нерв­ных клетках; вирус эпидемического паротита (свинка) — в клетках околоушных слюнных желез. Многие вирусы помимо белкового капсида имеют внешнюю мембрану, состоящую из белков, липидов и полисахаридов. Такая внешняя оболочка называется суперкапсидом.

По внешнему виду вирусы могут быть: шарообразными (вирус гриппа), кубовидными (вирус оспы), иметь вид палочки (вирус табачной мозаики – шестигранная палочка), многоугольными, сферическими, нитевидными.

Бактериофаги. В 1915 году Ф.Тоуртом были открыты вирусы бактерий – бактериофаги. Бактериофаги, или фаги, способны проникать в клетку бактерий и разрушать ее. Бактериофаг был открыт в 1917 году канадским бактериологом Ф. де Эрелль.

Строение бактериофага

Строение их достаточно сложное. Помимо икосаэдрической головки, содержащей генетический материал, имеют полый цилиндрический отросток, окружённый чехлом из сократительных белков и заканчивающийся шестиугольной площадкой с шестью короткими выростами и шестью длинными нитями.

Учитель: Ученые все еще спорят – вирусы это кто? Или что?

Давайте попробуем ответить на этот вопрос

Вспомните свойства живого: (фронтально)

1.      Единство химического состава

2.      Единство химической организации

3.      Открытость

4.      Обмен веществ и энергии

5.      Самовоспроизведение

6.      Саморегуляция

7.      Развитие и рост

8.      Раздражимость

9.      Наследственность и изменчивость

Весь этот комплекс критериев можно считать достаточным и необходимым для определения живого. Если тело не отвечает хотя бы одному критерию, то его живым считать нельзя.

Заполнить самостоятельно таблицу из предложенных тезисов

1. Обладают наследственностью.

2. Не имеют клеточного строения

3. РНК (ДНК) + капсид

4. Вирусы имеют только один тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК).

5. Вирусы никогда не размножаются делением.

6. Обладают изменчивостью (мутируют).

7. Вирусы никогда не размножаются вне клетки хозяина.

8. Способны производить себе подобных.

9. Отсутствует собственный обмен веществ

10. Быстро размножаются

11.Химический состав представлен только

органическими веществами, а такие важные неорганические компоненты, как вода и минеральные соли, отсутствуют.

12.Внутриклеточные паразиты

13.Вирусы не растут, не потребляют пищу

14.Приспособленность к меняющимся условиям среды

15. Маленькие размеры

16. Занимают пограничное положение между живой и неживой материей

На основании всего вышеизложенного делаем вывод: Сегодня предполагают, что вирусы существуют между живым и неживым мирами и являются основными участниками эволюции, проявляют свойства живого только внутри клетки-хозяина.

Схема размножения вирусов

Учитель: Вирусы способны размножаться только в клетках других организмов. Размножение вирусов (репродукция) – это многоступенчатый процесс. Основной путь проникновения вируса в клетку хозяина – рецепторный эндоцитоз. Вирусы попадают внутрь клетки вместе с капельками межклеточной жидкости. Процесс проникновения вириона в клетку хозяина включает несколько этапов:

1. Прикрепление вируса к клеточным рецепторам;

2. Образование вакуоли (эндоцитоз);

3. Выход вируса из вакуоли в цитоплазму.

Вирус прикрепляется к поверхности восприимчивой клетки – этот процесс называется адсорбцией. Вирус вводит свою нуклеиновую кислоту в клетку (у бактериофагов) или проникает в клетку полностью, а затем происходит отделение вируса от белковой оболочки и освобождение нуклеиновой кислоты. Этот процесс называется инъекцией.

Редупликация вирусных молекул нуклеиновой кислоты осуществляется за счет нуклеотидов, накопленных в клетке хозяина.

Синтез вирусных белков и ферментов - осуществляется на рибосомах клетки.

Сборка вирусных частиц - осуществляется из синтезированных пораженной клеткой вирусных белков и нуклеиновых кислот.

Лизис - выход вирусных частиц из пораженной клетки; при этом у бактерий происходит распад клетки под влиянием ферментов фага, а у эукариот выпячивается оболочка клетки, и вирусные частицы «выталкиваются» в окружающую среду.

Несколько иной путь проникновения в клетку у вирусов бактерий – бактериофагов.  

Прикрепление вируса к клетке. На поверхности клеток имеются специальные рецепторы, с которыми бактериофаг связывается хвостовыми нитями. Этим объясняется строгая «прописка” вирусов в тех или иных клетках.

Проникновение вируса в клетку. Бактериофаг вводит внутрь клетки хвост, который представляет собой полый стержень. И, как через иглу шприца, проталкивает внутрь клетки свою ДНК или РНК. Таким образом, генетический материал фага попадает внутрь клетки, а капсид остается снаружи. Вирус работает как своеобразный генетический шприц. Размножение вируса, т.е. редупликация вирусного генома. Проникнув внутрь клетки, вирусная ДНК встраивается в ДНК клетки хозяина. Проникает в святая святых клетки, в центр управления жизнедеятельностью – в ядро.

Синтез вирусных белков и самосборка капсида. Клетка, сама того не желая, начинает синтезировать вирусные белки вместо собственных. При этом используются структуры и энергия самой клетки. Из этих вирусных белков и образуются новые вирусные оболочки – капсиды. Этот процесс размножения не сравним с размножением других биологических видов. «Происходит смерть ради жизни” — при попадании в клетку вирус сначала разрушается. Но ему достаточно одной нуклеиновой кислоты, чтобы через 10 минут внутри клетки хозяина образовалось сотни новых вирусных частиц.

Выход вирусов из клетки. А что происходит с самой клеткой? Она гибнет. А вирусные частицы уже готовы к очередной атаке, готовы

разрушить сотни других клеток.

- классификация вирусов

Учитель: Пока вирусов было известно немного и еще меньше  знали о них, ученых вполне устраивала такая простая классификация: вирусы животных, вирусы растений, вирусы бактерий. Но уже к концу 40 — началу 50-х годов это деление перестало удовлетворять. Во-первых, были обнаружены вирусы, которые могли поражать и растения, и животных; во-вторых, среди каждой из этих групп их  набиралось столько, что требовалась дальнейшая градация.

 Какие виды нуклеиновых кислот вам известны?

В зависимости от вида НК вирусы делятся на:

1. ДНК-содержащие

А) однонитчатые (крысиный вирус Килхама)

Б) двунитчатые (Оспа человека, овец, свиней, аденовирусы (ОРЗ) человека, герпес)

1. РНК- содержащие
2. А) однонитчатые (Энцефалит, краснуха, корь, бешенство, грипп и др. (ВИЧ))

Б) двунитчатые (Вирусы насекомых и других животных)

  - гипотезы происхождения вирусов.

Учитель: Существует несколько гипотез происхождения вирусов:

1. Вирусы – потомки бактерий – результат их регрессивной эволюции
2. Вирусы – заблудившиеся клеточные органоиды (рибосомы, фрагменты хромосом)
3. Занесены из космоса с космической пылью.

 - значение вирусов  в жизни человека и природе

Ребята, скажите зачем нам нужны знания о вирусах?

Вирусы являются постоянными спутниками человека от рождения вплоть до глубокой старости. Считается, что при средней продолжительности  жизни 70 лет около 7 лет человек болеет вирусными заболеваниями.

В настоящее время писано более 1000 различных видов вирусов. Виды объединяют в роды и семейства. Все вместе их выделяют в особое царство живой природы – Вирусы. Более 500 видов вирусов могут вызывать инфекционные заболевания человека. Не описаны вирусы мхов и водорослей. Несколько видов вирусов известны у грибов, папоротникообразных и голосеменных. Известно много вирусов у цветковых растений. Вирусные заболевания наносят большой ущерб животноводству и могут разрушить его в масштабе целой страны. Подобная катастрофа наблюдалась в конце 2000г. в Великобритании. В настоящее время от вируса птичьего гриппа погибает огромное количество домашних и диких птиц.

Какие способы борьбы с вирусными инфекциями существуют?

Сообщение учащегося:

Первый способ - химиотерапия. Это воздействие химических препаратов на вирусы. Трудность состоит в том, что вирусы размножаются внутри клеток, используя их системы, в силу чего, воздействия на вирусы приводит к нарушению обмена веществ в  клетках.

Второй способ- вакцинация. Суть его сводится к простой формуле «Бей врага его же оружием». Вирус здесь выступает против вируса. Вакцины включают систему иммунитета. В 1885 году французский ученый Луи Пастер изобрел вакцину против бешенства. При введении в организм такие вирусы не вызывают заболевания, но создается активный иммунитет к данному вирусу.

Сообщение учащегося:

Третий способ - интерферон. Это защитный белок, вырабатываемый клетками в ответ на заражение их вирусами. Он действует по принципу стоп-сигнала и подавляет размножение вирусов уже проникших в клетку. Опыт показывает, что если интерферон вырабатывается слабо, то вирусные заболевания протекают тяжелее.

Четвертый способ - отвлекающая терапия: ножную ванночку с горчицей перед сном (на 5 минут), надеть шерстяные носки. Пить горячий чай с лимоном (противогриппозное действие), или с малиной, чтобы пропотеть. Полоскать несколько раз горло отваром ромашки, шалфея или настойкой чеснока. Смазать полость носа оксалиновой мазью (убивает микробы). Полноценный сон, питание

К лекарству, которое разрабатывается против вируса, предъявляются определенные требования. Оно должно губительно действовать на вирус, но не влиять на жизнедеятельность самой клетки. Лечение вирусных болезней – задача весьма сложная. Какие вам известны заболевания человека, возбудителем которых являются вирусы? Современный мир поразило страшное вирусное заболевание, о которого ежедневно умирают люди.

Сообщение учащегося: Лихорадка Эбола - острая вирусная болезнь, вызываемая вирусом Эбола. Поражает человека, некоторых приматов, а такжепарнокопытных. Крупная эпидемия лихорадки Эбола в Западной Африке (Гвинея, Сьерра-Леоне и Либерия) 2014 года с февраля по конец августа уже унесла жизни 1848 человек, общее число случаев заражения, включая предположительные и вероятные, более 3,9 тысяч человек. Зафиксированы единичные случаи болезни или подозрения на заболевание среди прилетавших из Западной Африки в другие страны: Нигерию, США, Англию, Германию, Канаду. 8 августа 2014 года лихорадка Эбола была признана Всемирной организацией здравоохранения угрозой мирового масштаба. 12 августа 2014 года зафиксирован первый в Европе случай смерти от лихорадки Эбола — священника Мигеля Пахареса, доставленного в Испанию из Либерии. Заболевание начинается с сильной слабости, сильной головной боли, болей в мышцах, диареи, болей в животе, ангины. Позднее появляется сухой кашель и колющие боли в грудной клетке, развиваются признаки дегидратации, рвота, сыпь (примерно у 50 % заболевших), вместе со снижением функционирования печени и почек. Лечения или вакцины против лихорадки Эбола пока не существует.

Значение вирусов в природе и жизни человека

Вирусы вызывают многие опасные заболевания человека: оспу, ветряную оспу, корь, грипп, гепатит, герпес, бешенство, полиомиелит, СПИД.

Вирусные заболевания поражают животных и растения, принося ущерб сельскому хозяйству.

Вирусы - бактериофаги используются для изучения синтеза белка, строения гена, раковых заболеваний.

Вирусы используются для борьбы с насекомыми-вредителями (например, с хлопковой совкой в США, кроликами в Австралии).

- закрепление

Биологический диктант (индивидуально).

1. Наука, изучающая вирусы называется цитологией
2. Вирусы открыл Д.И. Ивановский
3. Генетическая информация вирусов представлена в виде ДНК
4. Свойства живого вирусы проявляют вне клетки-хозяина.
5. Вирусы- это примитивные бактерии.
6. Вирусы размножаются в клетке-хозяине
7. Бактериофаги- это вирусы поражающие бактериальные клетки
8. Беловая оболочка вирусов называется вирион
9. Вирусы- это особая форма неклеточной жизни
10. Вирусы имеют шаровидную форму

Взаимопроверка в парах.

0-1  ошибка- отлично

2-3 ошибки- хорошо

4-5 ошибок- удовлетворительно

Более 5 ошибок- проработай материал еще раз

3. Рефлексия: Составить синквейн «Вирусы».  (учащиеся работают в группе). Выборочное заслушивание ответов учащихся.

Ребята, что было сегодня для вас на уроке сложно? Что необходимо разобрать еще раз?. Ответы детей

Запись д/з.

1. §21, 22  вопросы 1-4, индивидуальные карточки-задания

2. задание на выбор: сообщение «Вирусы и человек», составление кроссворда «Неклеточные формы жизни »

Подведение итога урока:

• Вирусы - неклеточная форма жизни.

• Вирусы -  внутриклеточные паразиты бактерий, растений, животных.

• Вирусы  имеют специфический механизм взаимодействия с клетками.

• Вирусы - возбудители опасных заболеваний человека.