Исследовательская работа по теме "Микромир: кто они?

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

"Средняя общеобразовательная школа № 14"

Исследовательская работа

"Микромир: кто они?"

секция здоровье

Работу выполнил

ученик 9б класса

МБОУ "СОШ № 14"

Иванов Константин

Руководитель

учитель биологии

Вахитова Евгения Владимировна

Ангарск – 2013

Содержание:

1. Введение 

2. Основная часть                                                                                    

2.1. История изучения микромира                                                  

2.2. Разнообразие форм и размеров вирусов.

2.3. Особенности вирусов

2.4. Строение вируса

2.5. Жизненный цикл вирусов

2.6. Типы вирусных инфекций и способы передачи

2.7.Иммунитет человека и ВИЧ – инфекция

3.Практическая часть

3.1. Результаты анкетирование «Как часто вы болеете

гриппом и простудными заболеваниями»

4. Заключение

5. Литература 

6. Приложение 1 

7. Приложение 2

Введение

Развитие учения об иммунитете – одна из величайших страниц в истории биологии и медицины, а период, последовавший после работ Луи Пастера, Мечникова, Коха, можно назвать триумфальным маршем медицины. Казалось, ещё немножко, ещё чуть – чуть…. Но природа горазда на выдумки и почивать на лаврах не даёт. Например, какая прекрасная идея – пересадка органов: заменили «износившийся» орган -  и живи ещё сто лет. Но нет. Иммунитет работает по принципу «чужого не надо» и в этом случае выступает как преграда, которую очень трудно преодолеть. В 80-е годы XX века появляется СПИД и становится неожиданно серьёзной проблемой, с которой учёные всего мира борются уже третье десятилетие. Совсем недавно новая каверза природы – свиной грипп. А сколько различных микроврагов подстерегает нас на каждому шагу в повседневной жизни! Так кто же они, наши невидимые враги?

Актуальность работы:

 Выбранная тема «Микромир: кто они?» актуальна, так как в настоящее время уделяется большое внимание изучению микроорганизмов – бактерий и вирусов, их влияние на организм человека. Учёные всего мира работают над созданием вакцин против многих инфекционных болезней.

Цель: собрать информацию и обобщить материал о вирусах как представителях неклеточной формы жизни, их строении, особенностях жизнедеятельности.

Задачи:

1. Познакомиться с разнообразием вирусов их строением и жизненным циклом».
2. Изучить типы вирусных инфекций.
3. Изучить влияние ВИЧ инфекции на иммунитет человека.
4. Провести анкетирование «Как часто вы болеете гриппом или простудными заболеваниями» среди учащихся.
5. Обобщить материал, изученный в результате исследования.

Гипотеза:

Я предполагаю, что в природе существует большое разнообразие жизненных форм, одной из которых является неклеточная форма.

 История изучения микромира

С давних времен человечество страдало от страшных болезней, в частности черной оспы. Подавляющее большинство заражённых умирали, а у тех, кому посчастливилось выжить, кожа навсегда оставалась грубой и покрытой шрамами от оспенных язв. В 1707 г. В Исландии от черной оспы погибло больше двух третей населения; когда испанские колонизаторы занесли болезнь в Америку, то в одном индейском поселке с более чем тысячным населением живыми остались только четверо.

К концу XIX века биологам были известны, казалось бы, все живые организмы — от микроскопической бактерии и до огромного синего кита. Были известны и химические молекулы самых разных размеров — от двухатомной молекулы водорода до сложных белков. Но между живыми организмами биологов и молекулами химиков зияла глубокая пропасть.

Ничто живое не могло быть меньше, чем микоплазма 150 нм в длину. Крупнейшие из известных химикам молекул имели размер в 22 нм. Царства биологии и химии были полностью разделены.

Но в 1898 году был обнаружен «организм» меньше, чем любой из известных биологам до того, который вызывал заболевание растений табака.

В 1892 г. Русский ботаник Дмитрий Иосифович Ивановский, изучая мозаичную болезнь растений табака, обнаружил, что при пропускании сока, выделенного из больного растения, через фильтры,  задерживающие бактерии, жидкость сохраняла способность вызывать заболевания у здоровых растений. Возбудитель болезни был столь мал, что его и подобные ему структуры, получившие в дальнейшем название вирусы (от лат.virus – яд), стало возможно изучать только после изобретения электронного микроскопа.

Разнообразие форм и размеров вирусов. Особенности вирусов.

Существует несколько вариантов внешности вирусов. Они могут походить на жёсткую палочкообразную или нитевидную спираль, сферические (герпес), овальная форма (вирус оспы), а также бактериофаги, имеющие сложную форму.  Вирусы в среднем в 50 раз меньше бактерий. Их нельзя увидеть в световой микроскоп, так как их длины меньше длины световой волны.

Размеры вирусных частиц также варьируют. Наиболее худые нитевидные вирусы имеют диаметр 10 нм, а длина самых протяжённых достигает 2 мкм. Диаметр сферических вирусов колеблется от 20-300 нм. Самые крупные из известных вирусов могут иметь длину до 450 нм и 260 нм в толщину и в ширину. Крупнейший из когда – либо открытых вирусов был обнаружен в водонапорной башне в городе Бредфорде в Англии, он паразитирует в теле амёб.

Во внешней среде многие вирусы имеют форму кристаллов.

Учёные считают, что вирусы как структуры находятся на самой границе между живыми и неживыми организмами. Доказательством того, что вирусы живые, является способность их воспроизводить себя. У них есть генетический материал в виде ДНК или РНК. Вирусы обладают наследственностью и изменчивостью. Для них характерна приспособляемость к меняющимся условиям окружающей среды. В то же время вирусы не имеют клеточного строения и не могут воспроизводить себя вне клетки – хозяина.

Они не используют пищу, не могут вырабатывать энергию, не растут, не имеют

обмена веществ. Существование неклеточных структур в природе объясняет связь между простыми молекулами и сложными системами клеток организмов.

По образу жизни вирусы являются внутриклеточными паразитами. Они

проникают внутрь клетки хозяина, нейтрализуют ДНК хозяина, с помощью своей ДНК или РНК способствуют синтезу новых копий вируса.

 Строение вирусов

Вирусы имеют очень простое строение. Они состоит из нуклеиновых кислот (ДНК, или РНК) и белка. Нуклеиновая кислота является генетическим материалом вируса. Она окружена защитной белковой оболочкой – капсидом. Внутри капсида могут находиться собственные вирусные ферменты. Некоторые вирусы, например вирус гриппа и ВИЧ, имеют дополнительную оболочку, которая образуется из клеточной мембраны клетки-хозяина. Капсид вируса, состоящих из многих белковых молекул, обладает высокой степенью симметрии, имея, как правило, спиральную или многогранную форму. Эта особенность строения позволяет отдельным белкам вируса объединяться в полную вирусную частицу путем самосборки.

Поскольку в составе вирусов присутствует всегда один тип нуклеиновой кислоты — ДНК или РНК, вирусы делят также на ДНК-содержащие и РНК-содержащие. ДНК могут иметь линейную и кольцевую структуры, а РНК, как правило, линейную. Подавляющее большинство вирусов относится к РНК-типу (ретровирусы)

Жизненный цикл вирусов

Ни один из известных на сегодняшний день вирусов не способен к самостоятельному существованию и размножению. Вирусы напоминают захватчиков, которые коварно проникают за «крепостную стену» - клеточные оболочки, захватывают там «оборонительный штаб» - чужую ДНК или РНК и принуждают ее выполнять свои «распоряжения»: вместо продуцирования необходимого для жизнедеятельности клетки собственного белка, воспроизводить чужую генетическую информацию – создавать новые вирусы. Клетки, в которых хозяйничают вирусы, называются клетками – хозяевами. Вирусы паразитируют на их генетической информации.

Этапы жизнедеятельности вирусов (размножение вирусов)

1.Прикрепление вируса к клетке – хозяина.

Встреча вирусов с клетками начинается с его адсорбции, то есть прикрепления к клеточной стенки, плазматической мембране клетки. Причём каждый вирион способен прикрепляться лишь к определённым клеткам, имеющие специальные рецепторы. На одной клетке могут адсорбироваться десятки и даже сотни вирионов.

2. Проникновение вируса в клетку.

Зацепившись за бактерию, вирион растворяет её оболочку и, сжимаясь, впрыскивает в глубь клетки свою генетическую информацию, записанную в ДНК или РНК. Причём сам капсид остаётся снаружи клетки.

Также вирус может проникать в клетку целиком (путём эндоцитоза).

3.Редупликация вирусного генома.

Попав в клетку, генетический материал вируса взаимодействует с ДНК хозяина таким образом, что клетка сама начинает синтезировать необходимые вирусы белки. Соответствующие ферменты клетки – хозяина, не отличая вирусной ДНК от генетического материала клетки, становится вирусной частицей. В зараженной клетке ферменты репликации синтезируют комплиментарную ей цепь, которая служит матрицей для образования фаговых ДНК.

4.Синтез вирусных белков и самосборка капсида.

В цитоплазме заражённой клетки начинается самосборка новых вирусных частиц.

5.Выход вируса из клетки.

Готовые вирусные частицы покидают клетку или изменяют её работоспособность и приводят к разрушению.

Типы вирусных инфекций и способы передачи.

В зависимости от продолжительности пребывания вируса в организме различают две группы вирусных инфекций:

1.Инфекции, связанные с непродолжительным пребыванием вируса в организме:

• Острая инфекция (заканчивается выздоровлением, формированием приобретённого иммунитета и освобождением организма от возбудителя);
• Бессимптомная инфекция (протекает без каких – либо проявлений и заканчивается также формированием иммунитета).

2. Инфекции, обусловленные длительным пребыванием возбудителя в организме:

• Латентные (протекают бессимптомно и могут сопровождаться либо нормальной репродукцией вируса во внешне здоровом организме и выделение его во внешнюю среду, либо сопровождается вирусоносительством, при котором вирус длительно циркулирует в организме);
• Хронические (характеризуется периодическими состояниями выздоровления и рецидивов);
• Медленные (характеризуются продолжительным инкубационным периодом, прогрессирующим течением болезни и заканчивается тяжёлыми расстройствами или, чаще смертью).

Способы передачи инфекционных заболеваний

Учёные выделяют несколько основных способов передачи вирусной инфекции.

1. Капельная инфекция.

Это самый обычный способ распространения респираторных заболеваний. Заражение происходит при вдыхании воздуха, кашле, чихании, разговоре в местах большого скопления людей. Мерами профилактики являются использование марлевых повязок во время возникновения эпидемии, проветривание и влажная обработка помещений.

Особенно опасны микроорганизмы, такие как вирус оспы или туберкулёзная палочка. Они устойчивы к повышению температуры, сохраняются в почве, пыли длительное время.

Воздушно – капельным способом распространяются такие заболевания как

грипп разных типов, простуда, свинка, корь, коревая краснуха, полиомиелит.

2. Контактная инфекция

При непосредственном физическом контакте с больными животными и людьми передаются трахома (болезнь глаз в тропиках), обычные бородавки,

обыкновенный герпес – «лихорадка» на губах, а также возможны оспа через

раны на коже, эпидемический паратит через рот с заразной слюной, жёлтая лихорадка, переносчиками которой являются клещи, комары.

Иммунитет человека и ВИЧ – инфекция.

Иммунитет — совокупность функций организма, направленных на его защиту от всего генетически чужеродного.

Человек постоянно окружён микроорганизмами, которые атакуют его организм. Здоровый человек не замечает постоянно идущих в его организме “сражений”.

К вирусным заболеваниям человека относят грипп, корь, краснуху, гепатит, ветреная оспа, герпес, бешенство, полиомиелит, СПИД.

СПИД вызывается вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). ВИЧ был выделен в США в 1981 г. К 2000 году число инфицированных этим вирусом превысило 30 млн. человек.  В России по статистике в 2012 году – 703781 человек инфицировано ВИЧ, в Иркутской области инфицировано ВИЧ -  37170 человек.

ВИЧ относится к ретровирусам, генетическим материалом которых является РНК. ВИЧ инфицирует и поражает лейкоциты и лимфоциты – хелперы, которые обеспечивают формирование иммунитета человека. ВИЧ разрушает иммунитет человека. Больные СПИДом подвержены различным бактериальным, вирусным и грибковым инфекциям, которые становятся причиной их смерти.

Пути передачи ВИЧ: половым путём, через кровь, передаётся новорожденному ребёнку через грудное молоко матери. Через рукопожатие и воздушно-капельным путём ВИЧ не передаётся.

Пока не существует эффективных способов лечения этого заболевания, лучшим способом защиты от СПИДа является соблюдение мер предосторожности:

1. Следует избегать случайных половых связей.
2. В больницах, стоматологических клиниках, косметических салонах необходимо использовать одноразовые шприцы, а инструменты многоразового использования тщательно стерилизовать;
3. Донорскую кровь следует проверять на наличие антител к ВИЧ.

Результаты анкетирование  «Как часто вы болеете гриппом и простудными заболеваниями»

В анкетировании приняло участие 29 человек. Возраст респондентов 15 – 16 лет.

1. Болеете ли вы гриппом?

А - да, болею довольно регулярно             (2 человека)

Б - да, болею иногда, но не каждый год   (19 человек)

В - нет, не болею                                         (8 человек)

1. Прививаетесь ли вы от гриппа?

А - да, обычно прививаюсь                      (4 человека)

Б - иногда прививаюсь                             (8 человек)

В - нет, не прививаюсь                            (17 человек)

1. Какие из перечисленных способов профилактики гриппа вы применяете в период эпидемии?

А - народные средства, повышающие иммунитет (лук, чеснок и т.д.)  (5 человек)

Б - антивирусные лекарственные препараты                                         (21 человек)

В - гомеопатические препараты (препараты растительного

происхождения)                                                                                       (4 человека)  

1. В случае заболевания гриппом обращаетесь ли вы к врачу?

А - да, обязательно                              (2 человека)

Б - когда как                                        (27 человек)

В - не обращаюсь                              (1 человек)

1. Болеете ли вы простудными заболеваниями?

А – да, болею часто                        (5 человек)

Б – иногда болею                           (24 человек)

В – нет, не болею                          (0 человек)

Изучив результаты анкетирования, я выяснил, что люди достаточно часто подвержены риску заболеть гриппом или простудными заболеваниями. Среди опрошенных не оказалось людей, которые не болели бы простудными заболеваниями, а это значит, что организм человека прекрасная среда обитания для вирусов.

Для того чтобы расширить знания окружающих я создал буклет «Микромир: кто они?», который расскажет о вирусах и мерах профилактики с гриппом и ОРВИ.

Заключение

В результате исследования, я пришёл к следующим выводам:

1. Вне клетки есть жизнь.
2. Нашими невидимыми врагами являются вирусы и бактерии.
3. Человек – прекрасная среда обитания для вирусов.
4. Современная наука ещё не знает методов борьбы со всеми вирусными и бактериальными инфекциями.

Вряд ли кто скажет доброе слово о вирусах. Вирусные болезни уносят огромное количество человеческих жизней. Но иногда все, же вирусы приходят на помощь человеку. В природе есть вирусы, поражающие животных и насекомых. Двадцать с лишним лет назад в Австралии остро встала проблема борьбы с дикими кроликами. Количество этих грызунов достигло угрожающих размеров. Они быстрее саранчи уничтожали посевы сельскохозяйственных культур и стали настоящим национальным бедствием. Обычные методы борьбы с ними оказались малоэффективными. И тогда ученые выпустили на борьбу с кроликами специальный вирус, способный уничтожить практически всех зараженных животных. Но как распространить это заболевание среди пугливых и осторожных кроликов? Помогли комары. Они сыграли роль "летающих игл", разнося вирус от кролика к кролику. При этом комары оставались совершенно здоровыми.

Учеными  получены также вирусы, убивающие опухолевые клетки человека. Если удастся лишить эти вирусы болезнетворных свойств и сохранить при этом их свойство избирательно разрушать злокачественные опухоли, то в будущем, возможно, будет получено мощное средство для борьбы с этими тяжелыми заболеваниями. Поиски таких вирусов ведутся, и сейчас эта работа уже не кажется фантастической и безнадежной.

Литература

1. И.В.Дроздова «Удивительная биология»; Москва, изд. «НЦ ЭНАС»,  2008
2. В.Майер, М.Кенда «Невидимый мир вирусов»; Москва, изд. «Мир», 1981
3. Библиотека школьника Н.И.Околитенко «биология для увлечённых»; Ростов – на –Дону «Феникс» 2006
4. И.Б. Агафонова, В.И. Сивоглазов «Общая биология» 10 класс; Москва «Дрофа»  2011
5. Ресурсы интернета:

• http://www.nedug.ru/library/herpes_zoster
• http://www.cmd-online.ru/help/articles/influenza

Приложение 1.

Анкетирование  «Как часто вы болеете гриппом и простудными заболеваниями»

1. Болеете ли вы гриппом?

А - да, болею довольно регулярно

Б - да, болею иногда, но не каждый год

В - нет, не болею

1. Прививаетесь ли вы от гриппа?

А - да, обычно прививаюсь

Б - иногда прививаюсь

В - нет, не прививаюсь

1. Какие из перечисленных способов профилактики гриппа вы применяете в период эпидемии?

А - народные средства, повышающие иммунитет (лук, чеснок и т.д.)

Б - антивирусные лекарственные препараты

В - гомеопатические препараты (препараты растительного происхождения)

1. В случае заболевания гриппом обращаетесь ли вы к врачу?

А - да, обязательно

Б - когда как

В - не обращаюсь

1. Болеете ли вы простудными заболеваниями?

А – да, болею часто.

Б – иногда болею.

В – нет, не болею.

Приложение 2.

Дмитрий Иосифович Ивановский

Строение вирусов

Иммунитет человека и ВИЧ инфекция