Преподавание биологии

Урок— пресс-конференция по теме Неклеточные формы жизни. Вирусы

Тип урока: урок изучения нового материала.

Форма урока: пресс-конференция.

Цели урока:

Интегрирующая цель: Расширить и углубить представление о вирусах.

1. Знать: Строение и состав вирусов, механизм взаимодействия вируса с клеткой, характеристику ВИЧ.
2. Уметь: Аргументировано объяснять значение вирусов, грамотно излагать свои мысли.
3. Владеть: Приёмами анализа и синтеза.

Оборудование:

• компьютер;
• мультимедийная презентация “Игры без правил или плохие новости в упаковке из белка” (Приложение 1);
• CD диск Программы Физикона “Открытая биология 2,5;
• визитные карточки специалистов и журналистов;
• заготовки для создания экспресс-конспектов;
• тестовые задания по вариантам (Приложение 2);
• указка и набор магнитов.

Дидактические условия проведения урока.

У учащихся 10 класса к моменту изучения темы “Неклеточные формы жизни. Вирусы” сформированы следующие понятия:

Эти понятия являются необходимой базой для формирования новых, изучаемых в данной теме понятий:

• вирион,
• ретровирусы,
• типы вирусной инфекции,
• пути передачи вирусной инфекции.

План урока.

Интегрирующая цель: Расширить и углубить представление о вирусах.

Этап 1. Мотивация: УЭ – 1. Цель:

• Подготовка к восприятию основного материала.
• Вступительное слово учителя.
• Представление специалистов.

Этап 2. Пресс-конференция: УЭ – 2. Цель:

• Познакомиться со строением и составом вирусов, механизмом взаимодействия вируса с клеткой, характеристикой ВИЧ; значением вирусов.

Этап 3. Итоги урока: УЭ – 3. Цель:

• Выявить степень усвоения материала урока.

Результативность:

1. В ходе пресс-конференции систематизирован и углублен материал по теме урока;
2. Закреплено умение аргументировано высказывать свои мысли;
3. В результате работы во время конференции проведена профориентационная работа.

Ход урока

Интегрирующая цель: Расширить и углубить представление о вирусах

Этап 1. Мотивация: УЭ – 1. Цель: подготовка к восприятию основного материала, вступительное слово учителя. Представление специалистов.

Здравствуйте. Сегодня урок мы с вами построим в форме пресс-конференции, в ходе которой выясним строение и состав вирусов, познакомимся с механизмами взаимодействия вируса с клеткой, характеристикой ВИЧ.

. История знакомства и борьбы человека с вирусами полна трагических происшествий, не случайно американский учёный Медавар назвал их “плохие новости в упаковке из белка”. О существовании этих игроков без правил стало известно благодаря работам русского учёного Дмитрия Иосифовича Ивановского (Слайд №1 Приложение 1). Они слишком малы, чтобы их видеть. Если попытаться собрать коллекцию из всех известных вирусов, то она свободно поместилась бы в коробочке размером с маковое зёрнышко. Эти крошечные существа тысячелетиями вызывали опустошительные эпидемии. Частокол крестов, плантации погибших растений, вереницы слепых, парализованные дети – вот итоги разрушительной деятельности вирусов.

Список заболеваний, вызываемых вирусами достаточно большой – корь, полиомиелит, эпидемический гепатит, оспа, энцефалит, некоторые онкологические заболевания, СПИД и многие другие. В настоящее время всё чаще в прессе стали появляться сообщения о новой опасной форме гриппа, которую учёные готовятся предотвратить. Поэтому тема этого урока очень актуальна.

Познакомить нас с этими невидимыми врагами любезно согласились специалисты в этой области: вирусолог, эпидемиолог, инфекционист, бактериолог, медстатистик г. Рассказово, молекулярный биолог, иммунолог.

В пресс-конференции принимают участие корреспонденты журналов “Природа”, “Молекулярная биология”, “Медицина”, “Юный натуралист”, “Проблемы биологии”. Корреспонденты газет “Трудовая новь”, “Житьё-Бытьё”.

Поздравляю вас с началом пресс-конференции; плодотворной и интересной вам работы.

Этап 2. Пресс-конференция: УЭ – 2. Цель: познакомиться со строением и составом вирусов, механизмом взаимодействия вируса с клеткой, характеристикой ВИЧ; значением вирусов.

Вопрос (к-т г-ты “Житьё - Бытьё” эпидемиологу): Почему жизнь вирусов называют “игрой без правил”? В чём их особенность?

Ответ Эпидемиолога: Для борьбы с инфекциями люди с давних пор использовали разные дезинфицирующие средства. Сравнительно недавно для этих целей применяли 3 – 5% раствор фенола (карболку), убивающий все микроорганизмы, а для обеззараживания ран – различные спиртовые настойки. У вирусов всё не так! Нуклеиновую кислоту вируса выделяют с помощью фенола и хранят в спирту.

Антибиотики, убивающие бактерий, безвредны для вирусов.

Клетку, расчленённую на составные структуры невозможно восстановить. А вирусы возможно! В 1957 г два немецких исследователя разрушили вирус табачной мозаики, выделили по отдельности нуклеиновую кислоту и белок. Затем они смешали эти части снова и получили исходный жизнеспособный вирус. Впоследствии были поставлены опыты по гибридизации вирусов. Смешивали нуклеиновую кислоту одного вируса с белками другого вируса и при этом получался жизнеспособный гибрид. Оказалось, что такие гибриды образуются естественным путём, вызывая хронические вирусные инфекции.

Вопрос (к-т ж-ла “Природа” вирусологу): Какое строение имеют вирусы? Каков их химический состав?

Ответ Вирусолога: Вне зависимости от типа инфекции и характера заболевания все вирусы можно рассматривать как генетические элементы, одетые в защитную белковую оболочку и способные переходить из одной клетки в другую. Вирусы могут существовать в двух формах:

1. Покоящаяся (внеклеточная) вирион.
2. Внутриклеточная – реплицирующаяся, представляющая собой комплекс вирус-клетка.

Отдельные вирусные частицы – вирионы представляют собой симметричные тела, состоящие из повторяющихся элементов. В сердцевине каждого вириона находится генетический материал, представленный молекулами ДНК или РНК. (Обращается к молекулярному биологу) – Коллега добавьте, пожалуйста, сведения о нуклеиновых кислотах.

Молекулярный биолог: с удовольствием. За последние 30 лет вирусология превратилась из описательной в точную науку и в этом смысле стала ближе к химии, чем к биологии. Велико разнообразие форм молекул ДНК и РНК. Есть вирусы, содержащие двухцепочечную ДНК в кольцевой или линейной форме, вирусы с одноцепочечной кольцевой ДНК; одноцепочечной или двухцепочечной РНК; содержащие две идентичные одноцепочечные РНК. Вирусы, содержащие РНК и фермент ревертазу (обратную транскриптазу), называют ретровирусами.

Вирусолог: (продолжение) Спасибо. Генетический материал вируса (геном) окружён капсидом – белковой оболочкой, защищающей его как от действия нуклеаз – ферментов, разрушающих нуклеиновые кислоты, так и от воздействия УФ излучения. Для каждого вируса существует свой набор белков, который при сборке вириона даёт оптимальную в энергетическом плане форму капсида. Большинство вирусов построены по одному из двух типов симметрии – спиральной или кубической.

Вирионы со спиральной симметрией имеют форму продолговатых палочек (Слайд №2 Приложение 1). В центре находится спирально закрученная нуклеиновая кислота. Капсид состоит из идентичных субъединиц белка, спирально расположенных вдоль молекулы нуклеиновой кислоты. По спиральному типу симметрии построено большинство вирусов, поражающих растения, и некоторые вирусы бактерий или бактериофаги.

Большая часть вирусов, вызывающих инфекции у человека и животных, имеет кубический тип симметрии. Капсид почти всегда имеет форму икосаэдра – правильного двадцатигранника с двенадцатью вершинами и с гранями из равносторонних треугольников.

Многие вирусы (сложные) помимо белкового капсида имеют внешнюю оболочку. Кроме вирусных белков и гликопротеинов она содержит ещё и липиды, позаимствованные из плазматической мембраны клетки-хозяина. Вирус гриппа – пример спирального вириона в оболочке с кубическим типом симметрии.

Современная классификация вирусов основана на виде и форме их нуклеиновой кислоты, типе симметрии и наличии или отсутствии внешней оболочки. (Слайд №3 Приложение 1)

Вопрос (к-т ж-ла “Молекулярная биология” молекулярному биологу): Справедливо ли мнение о том, что вирусы занимают промежуточное положение между живой и неживой природой?

Ответ Молекулярного биолога: Если считать живой структуру, содержащую нуклеиновую кислоту и способной воспроизводить себя, то можно принять, что вирусы живые. Но, если считать, что живой является только структура, имеющая клеточное строение, то вирусы – неживая материальная форма.

Вопрос (к-т ж-ла “Медицина” вирусологу): Как вирусы проникают в клетку, ведь она имеет достаточно сильную защиту от чужеродных агентов?

Ответ Вирусолога: Какого-то универсального способа проникновения вирусов в клетку нет. Каждый вирус находит собственную отмычку. Вирусы, поражающие растения проникают в клетку через ранку, так как клеточная стенка непроницаема для них. Тем не менее, в большинстве случаев он сначала отыскивает своего хозяина по особенностям химического состава плазматической клеточной мембраны. Клеточный компонент, избирательно взаимодействующий с данным вирусом, называют рецептором этого вируса. Поскольку клетки различаются по составу поверхности и соответственно имеют разные наборы вирусных рецепторов, определенные вирусы могут прикрепляться только к определенным клеткам. Участок поверхности клетки, к которому присоединился вирус, погружается в цитоплазму и превращается в вакуоль. Вакуоль, стенка которой состоит из цитоплазматической мембраны, может сливаться с другими вакуолями или с ядром. Так вирус доставляется в любой участок клетки.

Вопрос (к-т ж-ла “Юный натуралист” бактериологу):

Можно ли использовать вирусы для борьбы с бактериями?

Ответ Бактериолога: Вирусы можно использовать в борьбе с бактериями, так как существует особая их разновидность - бактериофаги или просто – фаги. (Слайд №6 Приложение 1) 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. 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. Жизненный цикл этих бактериофагов называется литическим (горизонтальный способ передачи вирусов). 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. (Вертикальный способ передачи вирусов)

Вопрос (к-т ж-ла “Проблемы биологии” иммунологу):

Расскажите, пожалуйста, о возбудителе СПИДа.

Ответ Иммунолога: Вирус иммунодефицита человека внедряется в чувствительные клетки. Основные клетки-мишени — СD₄-лимфоциты (хелперы), так как на их поверхности есть рецепторы, способные связываться с поверхностным белком ВИЧ. Кроме того, ВИЧ проникает в ЦНС, в клетки кишечника. Иммунная система организма человека утрачивает свои защитные свойства и оказывается не в состоянии противостоять возбудителям различных инфекций. Средняя продолжительность жизни инфицированного человека составляет 7—10 лет.

(Слайд №7 Приложение 1) Возбудитель СПИДа — вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) — относится к ретровирусам (РНК – содержащий вирус). Вирион имеет сферическую форму, диаметром 100—150 нм. Наружная оболочка вируса состоит из мембраны, образованной из клеточной мембраны клетки-хозяина, закрепленной на каркасе из белковых молекул. В мембрану встроены рецепторные образования, по виду напоминающие грибы. Под наружной оболочкой располагается сердцевина вируса, которая имеет форму усеченного конуса и образована особыми белками. Внутри сердцевины располагаются две молекулы вирусной РНК, связанные с низкомолекулярными белками основного характера. Каждая молекула РНК содержит 9 генов ВИЧ и фермент - ревертазу, осуществляющую синтез вирусной ДНК с молекулы вирусной РНК. Гены содержат информацию, необходимую для продукции белков, которые управляют способностью вируса инфицировать клетку, реплицироваться и вызывать заболевание. Источником заражения служит человек — носитель вируса иммунодефицита. Это может быть больной с различными проявлениями болезни или человек, не имеющий признаков заболевания (бессимптомный вирусоноситель).

Вопрос (к-т г-ты “Трудовая новь” медстатистику):

Имеются ли в городе Рассказово больные СПИДом, и каковы меры профилактики.

Ответ Медстатистика: В 2007 году на учёте состояло 4- ВИЧ-инфицированных.

СПИД передается только от человека к человеку: половым путем, через кровь и ткани, содержащие вирус иммунодефицита, от матери к плоду, следовательно, меры профилактики заключаются в применении одноразовых шприцев, соблюдении предосторожностей при половых контактах (здоровый образ жизни, использование презервативов), усиление контроля за безопасностью донорской крови и препаратов производимых из неё.

Вопрос (к-т ж-ла “Молекулярная биология” инфекционисту):

Известно, что не менее опасным, чем ВИЧ является эпидемический гепатит. Хотелось бы узнать о путях заражения этим вирусом.

Ответ Инфекциониста: Слово “гепатит” происходит от греческого слова hepar, hepatos, которое в переводе означает “печень”, а собственно термин “гепатит” означает название совокупности симптомов болезни – воспаления печени. Симптомы этой болезни известны с давних времён, но причины её стали проясняться только в 1963 году, когда впервые была доказана инфекционная природа одного из видов гепатита – гепатита В. Все вирусные гепатиты по способу передачи от человека к человеку можно разделить на две группы:

1. Передающиеся фекально-оральным путём (то есть через загрязнённые уже заражённым человеком воду, продукты питания, реже предметы личного обихода) вирусы гепатитов А, Е и F. В этом случае в группы риска входят работники сферы обслуживания, детских учреждений, столовых и ресторанов и социальные группы с низким уровнем соблюдения гигиенических правил. Поскольку эти вирусы более стойки при температурах около 30⁰ С, то они широко распространены в жарких странах.
2. Передающиеся парентеральным (в том числе половым) или инъекционным путём, то есть при использовании без необходимой тщательной стерилизации многоразовыми шприцами и мединструментами, при многократных инъекциях крови и препаратов, полученных из донорской крови, половым путём и т.д. Сюда относятся гепатиты В, С и G. В вынужденные (из-за особенностей профессии) группы риска входят хирурги, стоматологи, другие медицинские работники, больные лейкозами и гемофилией. Кроме того, в группу риска входят наркоманы и проститутки.

В настоящее время уже выявлены семь различных вирусов – возбудителей инфекционных гепатитов.

Вопрос (к-т г-ты “Трудовая новь” медстатистику г Рассказово):

в 2000-2001 г в нашем городе наблюдалась вспышка гепатита А. Какова оценка состояния населения на текущий момент.

Ответ Медстатистика: В нашей стране и в г. Рассказово наиболее значимые из-за заболеваемости, также как и во всём мире, три вида вирусных гепатитов - гепатиты А, В и С.

Вирус гепатита А, как уже говорилось, передается через загрязнённые им продукты питания и вызывает эпидемии в основном в детских садах и школах. Эпидемии возникают также в результате употребления воды из заражённых питьевых источников, как это и случилось в 2000г, когда показатель составил 244,7 на 100 000 населения, а в 2007 г 7 человек на 100 000. Заболевание это встречается очень широко: достаточно посмотреть на карту его распространённости (Слайд №8 Приложение 1: красный цвет – очень высокая, тёмно-розовый – высокая, светло-розовый - умеренная).

Сезонность заболевания в нашей стране – в основном с октября по январь; инкубационный (то есть бессимптомный после заражения) период длится от 2 до 6 недель.

Пассивные профилактические меры против этой инфекции - использование в пищу только хорошо вымытых овощей и фруктов, избегание близких контактов с больными, употребление только кипячёной воды, если чистота её источника не гарантирована. Активной профилактикой является вакцинация.

Гепатит В передаётся от инфицированного человека, кроме уже перечисленных способов, при поцелуе, при половых отношениях и от матери к ребёнку при родах и в период кормления. У детей инфекция может протекать бессимптомно, у взрослых возникает острая инфекция. (см. Карту степени встречаемости. Слайд №9 Приложение 1)

Меры профилактики: употребление одноразовых шприцев и игл, стерилизация хирургических и стоматологических инструментов, обязательный анализ донорской крови, соблюдение мер предосторожности как при венерических заболеваниях, вакцинация.

Вопрос (к-т ж-ла “Юный натуралист” молекулярному биологу): Объясните, почему вирусы считают важными факторами эволюции органического мира?

Ответ Молекулярного биолога: При нормальной транскрипции вирусной ДНК, интегрированной в хромосому клетки, могут транскрибироваться и расположенные рядом хозяйские гены. При обратной транскрипции вирусной РНК эти гены могут встроиться в хромосомы другого организма, и оказаться в необычном для них окружении. Тем самым ретровирусы могут не только переносить гены, привнося в организмы дополнительную наследственную информацию, но и изменять работу хозяйских генов. Ретровирусы могут переносить гены между клетками одного организма, между организмами не только одного, но и разных видов или классов, когда половая гибридизация исключена.

Сегодня вирусы рассматривают не только как возбудителей инфекционных болезней, но и как переносчиков генетической информации между видами.

Вопрос (к-т г-ты “Житьё - Бытьё” молекулярному биологу):

Познакомьте нас с мнениями о происхождении вирусов.

Ответ Молекулярного биолога: На этот счёт у учёных нет единого мнения. Полагают, что вирусы и бактериофаги – обособившиеся генетические элементы клеток, которые эволюционировали вместе с клеточными формами жизни. Считается, что они близки с эукариотами, так как их геном имеет интрон-экзонное строение.

Этап 3. Итоги урока: УЭ – 3. Цель: выявить степень усвоения материала урока.

Пресс-конференция закончена. Предлагаю журналистам, для того чтобы не сделать непростительных ошибок при создании сайта ещё раз вспомнить основные моменты пресс-конференции, а затем пройти небольшое тестирование. Уважаемые специалисты теперь выступят в роли экспертов.

Использованная литература:

1. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология в 3-х т. М.: Мир, 1997.
2. Биологический энциклопедический словарь /под ред. М.С. Гилярова. М.: Сов. Энциклопедия, 1989.
3. Энциклопедический словарь юного биолога/под ред. М.С. Гилярова. М.: Педагогика, 1986.
4. Жданов В.М., Ершов Ф.И., Новохатский А.С. Тайны третьего царства. М.: Знание, 1981.
5. Богданова Т.Л., Солодова Е.А. Биология (справочник для поступающих в вузы). М.: АСТ-ПРЕСС, 2001.
6. Захаров В.В. Неклеточные формы жизни – вирусы./ Биология для школьников. – 2004г. – № 3

Приложение 1.

Приложение 2.