"Вирусы" 11 класс
методическая разработка по биологии (11 класс) по теме

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 6»

Открытый урок на тему:

«Неклеточные формы жизни».

(модульная технология)

                                                Выполнила: Учитель биологии

Немирович Н.Н.

г Сергиев Посад

2012 год

Тема урока «Вирусы».

Цели урока: познакомить учащихся с неклеточными формами жизни – вирусами, раскрыть особенности их строения и жизнедеятельности.

Задачи урока:

А) Обучающие:

Изучить строение  и  классификацию вирусов;

Познакомить с жизненным циклом вируса и их значением;

Закрепить интерес  к данной теме и придать знаниям учащихся научный характер.

Б) Развивающие:

Формировать умение учащихся работать с учебником, дополнительной литературой и компьютерными средствами;

В) Воспитывающие:

Научить учащихся выражать своё собственное мнение по определённому вопросу;

Развитие коммуникативных умений учащихся.

Методы урока: рассказ, беседа, элементы лекции, демонстрация презентации                            «Вирусы», сообщения учащихся.

Оборудование: Компьютер, мультимедийный проектор,  презентация по теме.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Постановка цели урока.

Вступительное слово учителя. Тема нашего урока «Вирусы». Они угрожали человечеству с самого начала его существования. Являлись они неожиданно, коварно, не бряцая оружием,  разили людей  без промаха и часто сеяли смерть. Их жертвами стали миллионы людей, погибших от оспы, гриппа, энцефалита, кори, атипичной пневмонии, СПИДа и других болезней.

Как вы считаете, эта тема актуальна? Имеет ли она отношение к каждому из вас? Какие чувства вы испытываете, когда слышите слово “вирус”? (Ответы учащихся)

Если зайти в аптеку и посмотреть на витрину медицинских препаратов против бактерий (антибиотики), то увидим очень много различных препаратов. А если обратиться к фармацевтам и попросить их показать противовирусные препараты, то предложат всего 4–5 лекарств.

Почему же так мало противовирусных препаратов? Почему же до сих пор (несмотря на то, что медицина достигла больших высот) эпидемии гриппа выводят из строя миллионы людей, нет лекарств против СПИДа? Какой проблемный вопрос можно поставить? (Ответы учащихся).

Что для этого надо знать, чтобы противостоять вирусам? Представьте себя в роли тех людей, которые должны защитить человечество от вирусов? Какие знания о вирусах вам необходимы, чтобы выполнить эту важную миссию? Какую цель ставите перед собой на уроке? (слайд 2).

III. Изучение нового материала

1. История открытия вирусов.

Конец XIX века. Бактериология достигла больших успехов. В этот период учеными были 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, натуральная оспа, корь, грипп, гепатит и др.), обнаружить не удавалось, хотя об этих болезнях знали давно.

Лишь в 1892 г. Дмитрий Иосифович Ивановский (1864—1920), занимаясь поисками возбудителя болезни табачной мозаики, установил, что он невидим в микроскоп даже при самом сильном увеличении и проходит через фильтры, которые задерживают бактериальные клетки; не растет на обычных искусственных питательных средах, применяемых в бактериологии. Ученый предположил, что возбудителем болезни табака являются либо мельчайшие бактерии, либо выделенные ими ядовитые вещества — токсины (слайд 4).

 Шесть лет спустя независимо от Ивановского такие же результаты получил нидерландский микробиолог М. Бейеринк.  Правда, он сделал вывод, что мозаику табака вызывают не микробы, а «жидкое заразное начало», или фильтрующийся вирус (от лат, «virus» — яд; такое название дал тогда еще неизвестному и невидимому в оптический микроскоп «противнику» Луи Пастер), который размножается лишь в живых организмах (слайд 5).

 Оба ученых были отчасти правы, но отчасти и ошибались.

Возбудителем мозаики табака оказались не бактерии, как утверждал Ивановский, но и не жидкое заразное начало, как предполагал Бейеринк. Хотя удалось достичь значительных успехов в получении высокоочищенных проб и было установлено, что по химической природе это нуклеопротеины (нуклеиновые кислоты + белки), сами частицы все еще оставались неуловимыми и загадочными. Увидеть вирусы удалось лишь в электронный микроскоп спустя 50 лет после их открытия. И первым был сфотографирован именно вирус табачной мозаики (ВТМ), который является одним из наиболее изученных.

Но ученый мир не сразу признал особую природу вирусов. С момента их открытия возникало немало вопросов: это существа или вещества; они живые или неживые?

Вирус (с лат. «яд») - неклеточная форма жизни. Они являются облигатными (обязательными) внутриклеточными паразитами, то есть функционирующие только при попадании внутрь бактериальной или эукариотической клетки.

На данном этапе урока (УЭ – 3) нам с вами предстоит выявить черты сходства и отличия вирусов и живых организмов, вы будете работать в парах с текстом. Прочитав текст вы должны ответить на вопрос задания, а затем дать ответ классу. (слайды 6, 7).

Организуется самостоятельная работа с текстом, а затем учащиеся отвечают и на экран выводятся правильные ответы.

Таблица. Характерные особенности вирусов

Определение вируса даётся под запись в тетрадь. (слайд 7)

УЭ - 4. Размеры вирусов Вопрос: Чтобы узнать, как устроен вирус, на него необходимо посмотреть. Как вы думаете, почему я не предлагаю вам для этого световой микроскоп? (Ответы учащихся)

Комментарий учителя. Действительно, увидеть вирусы можно только с помощью электронного микроскопа. Сегодня науке известно около полутора тысяч вирусов. Но они настолько малы, что, по словам одного из ученых, коллекция, собранная из всех известных вирусов, “поместилась бы в коробочке размером с маковое зернышко” (слайд 8).

Самый крупный вирус (вирус оспы) приближается по размерам к небольшой бактерии; самые мелкие (возбудители полиомелита, энцефалита, ящура) близки по размерам к крупным белковым молекулам (например гемоглобин крови) в среднем они в 50 раз меньше бактерий.

3. Строение вируса

Каждая вирусная частица состоит из небольшого количества генетического материала (ДНК или РНК), заключённого в белковую оболочку (капсид) (слайд 9).

Различают три основных типа капсид в зависимости от типа симметрии (слайд 10):

Икосаэдрический

Спиральный

Сложный.  

Форма капсид у ДНК и РНК вирусов разная: у РНК вирусов только кубическая и спиральная, а у ДНК вирусов она кубическая, спиральная, сложная и двойная.   

Классификация вирусов.  (слайд 11 – 12)

Строение бактериофага. (слайд 13). 

Бактериофаги – вирусы, которые поселяются в клетках бактерий. Эти вирусы полностью разрушают бактериальные клетки и потому могут быть использованы для лечения бактериальных заболеваний, например дизентерии, брюшного тифа, холеры.

Фаги проникнув в клетку, переключают ее обмена синтез ферментов, белков и нуклеиновых кислот фага. Через 10 минут после проникновения фага в бактерию в ней обнаруживаются частицы фага, через 20 минут – 100-200 фагов, т.е. число фагов возрастает в 100-200 раз. Оболочка разрывается и фаги готовы к заражению новых бактерий. Жизненный цикл фага длится около20 минут.

Тело бактериофага состоит из головки, хвоста и нескольких хвостовых фибрилл. Внутри головки находится ДНК, а внутри хвостика проходит канал

Бактериофагами называют вирусы, живущие в бактериях. Фаг приближается к бактерии, хвостовые нити связываются с рецепторами на поверхности бактериальной клетки. Под действием фермента лизоцима клеточная стенка бактерии размягчается. Хвостовой чехол фага сокращается и полый стержень входит в клетку-хозяина. Таким образом, ДНК фага попадает в бактериальную клетку.

ДНК вируса начинает кодировать синтез ферментов, используя для этого рибосомы хозяина. ДНК бактерии при этом сначала подавляется, а затем и вовсе расщепляется ферментами фага. ДНК фага реплицируется, кодирует синтез новых белков оболочки. В результате её самосборки внутри клетки вокруг фаговой ДНК образуются новые частицы фага; синтезируется лизоцим. Примерно через полчаса после вирусной атаки мембрана бактериальной клетки разрушается под действием лицозима; несколько сотен новых фагов покидают её и инфицируют новую клетку.

Некоторые фаги (их называют умеренными фагами), попав внутрь бактерии, не реплицируются. Вместо этого их ДНК включается в ДНК клетки-хозяина, где остаётся в течение нескольких поколений, реплицируясь вместе с собственной ДНК хозяина. Жизненный цикл подобных бактериофагов называется лизогенным.

УЭ - 5. Этапы жизненного цикла вируса (слайд 14)

Вирусы вне клетки являются просто веществом. Как же вирусу – мельчайшей частице, которую и живым организмом можно назвать с большой натяжкой, удается быстро поражать клетки своих хозяев? Посмотрим, как это происходит (слайд 14).

Этап 1. 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. (Например, грипп – эпителиальные клетки верхних дыхательных путей,  гепатит – печень,  ВИЧ – лимфоциты). 

Этап 2. Проникновение вируса в клетку. Обратите внимание на экран. 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.

Этап 3. 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. 

Этап 4. 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.

Этап 5. 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.

Запись в тетрадь жизненный цикл вирусов. (слайд 15).

1 этап Прикрепление к клетке (адсорбция)

2 этап Проникновение в клетку хозяина

3 этап Растворение капсида

4 этап Синтез вирусных частиц

5 этап Выход вирусных частиц клетки

Вот так протекает инфекционный процесс. Таким образом, мы рассмотрели основные этапы жизнедеятельности вирусов.

6. Значение вирусов (слайды 16, 17, 18).

Заслушивание сообщений о значении вирусов.

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. 

Опасность для здоровья представляют и фитопатогенные вирусы. Ученые установили связь вируса огуречной мозаики с болезнями, вызывающими образование опухолей у животных и человека.

Опасность для здоровья представляют и фитопатогенные вирусы. Ученые установили связь вируса огуречной мозаики с болезнями, вызывающими образование опухолей у животных и человека.

2. Использование в генетике и в селекции для получения вакцин против вирусных заболеваний, уничтожение вредных для сельского хозяйства насекомых, растений, животных (слайд 16).

         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.

Удивительный результат получила международная группа исследователей во главе с Тао Жангом (Тао Zhang) из Геномного Института Сингапура (Genome Institute of Singapore): в кишечнике человека они обнаружили большое и разнообразное сообщество вирусов — возбудителей болезней растений. Всего из отфильтрованного раствора человеческих фекалий было выделено около 33 000 опознаваемых нуклеотидных последовательностей, из которых 75 % оказались вирусными. К большому удивлению исследователей, только 3% обнаруженных вирусных последовательностей оказались сходными с известными вирусами животных, остальные 97 % принадлежали растительным вирусам. Удалось «опознать» 35 видов растительных вирусов, в том числе 24 вида, заражающие сельскохозяйственные растения (в первую очередь фрукты и овощи). Самым массовым растительным вирусом в человеческом кишечнике оказался вирус мозаики перца (РММУ), который портит внешний вид многих сортов сладкого и острого перца, однако не настолько, чтобы пораженные им овощи не попадали в продажу. По-видимому, растительные вирусы не только выживают в кишечнике человека, но и активно размножаются там. Как им это удается и какие клетки они используют в качестве «хозяйских» — пока неизвестно.

Самое удивительное, что человек, по всей видимости, может выступать в роли переносчика растительных инфекций. Выделенные из человеческих фекалий вирусы РММУ полностью сохранили способность инфицировать растения. Очевидно, заражать растения вирусными инфекциями способны не только люди, но и другие млекопитающие. Это открытие может иметь большое значение для растениеводства. Подумать только: навоз, издавна используемый в качестве удобрения, может оказаться для растений источником опасных инфекций!

V. Закрепление знаний

 УЭ -7. Вопрос. Почему  трудно бороться с вирусами, попавшими внутрь клетки?

Вирусные заболевания людей и животных почти всегда протекают тяжело и имеют существенные последствия. В чем причина тяжелого протекания болезней?

Комментарий учителя. 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.

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. 

Предполагают что вирус СПИД возник за счет того что элементы генетической программы клеток хозяев «одичали», т.е. приобрели самостоятельность – защитные оболочки и механизмы для проникновения. Вирус СПИДа заражает лейкоциты, используя белки, которые торчат из поверхности его оболочки, «украденной» у хозяйской клетки.

УЭ – 8. Составьте сенквейн. Правило составления синквейна  дано в модульной карточке

Вывод урока: Вирусы – неклеточные формы жизни, но существовать без клеток они не могут. Значит, они возникли эволюционно позже клеточных форм организации жизни. Человек может использовать особенности вирусов как переносчиков генов между организмами.

  VI. Подведение итогов

     Ответы на вопросы:

Что такое вирус?

Какие бывают вирусы (классификация)?

Что такое вирион?

Назовите основные типы капсид.

Назовите этапы функционирования вирусов.

Из чего состоит вирус?

Из чего состоит бактериофаг?

Приведите примеры вирусов.

Какое значение имеют вирусы?

       Что вы узнали новое на уроке?

Вирусы – неклеточные формы жизни, но существовать без клеток они не могут. Значит, они возникли эволюционно позже клеточных форм организации жизни. Человек может использовать особенности вирусов как переносчиков генов между организмами.

VII. Домашнее задание

Параграф 20;

Подготовить презентацию о значении в природе и для человека какого-либо вируса (по плану). Подготовить сообщения на тему:

«Вирусные заболевания».

«Вирусы – стихийное зло эволюции?»

«Бактериофаги – друзья человека»

План характеристики.

1. Вид вируса.

2.Вызываемое заболевание.

3. Течение заболевания и клинические признаки болезни.

 4. Профилактика и способы лечения.

Литература:

1. Медицинская микробиология (под ред. В.И. Покровского и О.К. Поздеева). М.: Гэотар Медицина,1998.

2. Маянский А.Н. Микробиология. Нижний Новгород: Издательство НГМА, 1999.

3. Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология: В 3-х т. Т.1: Пер. с англ./Под ред. Р.Сопера – 3-е изд. – М.: Мир, 2001.

4. http://www.erudition.ru/referat/printref/id.33926_1.html - Эрудиция. Электронная российская библиотека.

http://schools.keldysh.ru/school1413/bio/vilegzh/index.htm -  Вирусы и их роль в жизни человека

Приложение. Тест на закреплению материала

ПРОВЕРЬ СВОИ ЗНАНИЯ

Фамилия, имя ………………………………………………………………

Класс…………………………………………………………………………                                                                                                                             

1. Вирусы это:

а) неклеточные формы жизни

б) древнейшие эукариоты

в) примитивные бактерии

2. Обязательным компонентом вируса является:

а) липиды

б) жиры

в) нуклеиновые кислоты

3. Вирусы размножаются:

а) в клетках хозяина

б) вне клетки хозяина

в) в клетках и не в клетках хозяина

4.    Вирусы были открыты:

а) Т. Шванном

б) К. Бэром

в) Д. Ивановским

5.    Свойства живого, которые проявляют вирусы:

а) обмен веществ

б) размножение

в) рост

6.    Синтез вирусного белка осуществляется:

а) на рибосомах клетки

б) на рибосомах вируса

в) на ДНК вируса

7. Инфекционным началом вируса являются

а) ферменты

б) белок  и его капсида

в) липидная мембрана

г) нуклеиновая кислота

8. Вирусами вызываются следующие болезни человека

а) корь

б) ангина

в) бешенство

г) сибирская язва

д) дифтерия

е) СПИД

Ответы: 1 а, 2 в, 3 а, 4 в, 5 б, 6 а, 7 г, 8 а, в, е.