Польза вирусов в жизни человека. Значение вирусов в природе и жизни человека. Виды вирусной инфекции. Арбовирусы. Антитела и карантин. Полностью сформированная инфекционная частица называется вирионом

Хто кого? Вважається, що швидкий розвиток вірусів – необхідність, зумовлена організмом «хазяїна». У той же час відомо, що віруси відіграють важливу роль у розвитку організмів. Тож аргументуйте, на вашу думку, у більшій мірі віруси впливають на організм чи організм на віруси?

Роль вирусов в жизни человека

При латентной (скрытой) инфекции вирусные частицы не выделяются в окружающую среду и возбудителя не всегда можно обнаружить в клетке (вирусы герпеса, ВИЧ и др.), но под влиянием активирующих факторов латентная инфекция может перейти либо в острой, либо в хроническую.

Случается и смешанная вирусная инфекция, когда клетку поражают два или большее количество видов вирусов. При этом возможно взаимодействие тел различных видов вирусов, в результате которой один из них подавляет или, наоборот, усиливает размножение другое.

Проникновение вируса в клетку может привести к структурным и функциональным изменениям в ней вследствие механического повреждения клеточных структур. Например, если разрушены лизосомы, ферменты, которые освободились, могут начать переваривать содержимое самой клетки. В некоторых случаях вирусы могут вызвать неконтролированное деление клеток и превращения их в раковые (онкогенные вирусы-герпеса, папилломы и т.д.).

Пути проникновения вирусов в организм хозяина бывают разными. Вирусы передаются от больного организма к здоровому воздушно-капельным путем, т.е. через органы дыхания (вирусы гриппа, оспы, кори и т.д.). В других случаях вирусы проникают в организм хозяина с пищей (например, вирус энтерита собак или возбудитель ящура, который может передаваться с сырым молоком пораженной коровы), через поврежденную или неповрежденную кожу (вирусы бешенства, оспы, герпеса, папилломы и т.д.), при переливании крови, хирургических или стоматологических операций (возбудители СПИДа, гепатита В и др.), половым путем (вирусы герпеса, папилломы ВИЧ и т.п.).

Проникновение вируса в организм хозяина возможно и из участием переносчиков, которыми могут быть различные членистоногие (насекомые и клещи). Через укус со слюной кровососущих членистоногих в тело человека попадают вирусы клещевого энцефалита (передают иксодовые клещи), желтой лихорадки (немалярийные комары) и другие. Вирусы, которые передаются человеку и позвоночным животным с участием членистоногих, называются арбовирусы. С участием насекомых (тлей, цикад), круглых червей (нематод) могут передаваться и разнообразные вирусы растений.

Вирусы , проникшие в организм хозяина, распространяются по кровеносной, лимфатической (вирусы кори, оспы, клещевого энцефалита, ВИЧ и т.д.) или по нервной (вирусы бешенства и полиомиелита) системах. Вирусы растений - по ведущим тканях хозяев.

Защитные реакции организма против вирусных инфекций. Организм человека, животных и растений имеет защитные механизмы, способные противостоять вирусным инфекциям. Так, в ответ на проникновение вирусов, распознаваемых как антигены, в организме человека и животных вырабатываются антитела белковой природы (иммуноглобулины). Они способны связывать антигены в комплекс антиген-антитело, который обезвреживается иммунной системой. В результате такого взаимодействия изменяется структура вирусной оболочки или антитела блокируют ее прикрепительные белки, вследствие чего они не могут связываться с рецепторными участками плазматической мембраны клеток.

В ответ на проникновение вируса в клетку могут вырабатывались защитные белки - интерфероны, подавляющие размножение вирусов. В отличие от антител, интерфероны не имеют специфичности в отношении определенных видов вирусов. Их применяют в лечении и профилактике многих вирусных заболеваний.

Кроме гуморального иммунитета, который осуществляется благодаря выработке антител, есть и клеточный, основанный на способности некоторых видов лейкоцитов распознавать инфицированные вирусами клетки и уничтожать их. В гемолимфе членистоногих найдено особые ферменты, которые разлагают вирусные частицы.

В одних случаях организм, который перенес вирусную инфекцию, в дальнейшем сохраняет невосприимчивость к ее возбудителя (оспа, корь, энтерит и чумка собак и т.д.). В других случаях (грипп) возможны и повторные заболевания. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) подавляет иммунную систему хозяина, уничтожая лимфоциты, и поэтому человек через некоторое время погибает от того, что ее организм не может противостоять другим инфекционным заболеванием. К сожалению, эффективных средств лечения этой смертельно опасной болезни до сих пор не изобретено. Иногда вирус может сохраняться в организме, не вызывая заболевания. Такие организмы называют носителями, они участвуют в распространении вирусных инфекций.

Значение вирусов в природе и жизни человека. Вирусы вызывают различные, часто массовые (эпидемические) и очень опасные заболевания человека, животных и растений, чем наносят им значительный ущерб. У человека, например, вирусы поражают органы дыхания (грипп, аденоинфекции т.д.), пищеварительную (гастроэнтериты, гепатиты) или нервную (полиомиелит, энцефалиты) системы, кожу и слизистые оболочки (корь, герпес, папилломы, ветряная оспа), подавляют иммунные реакции организма (СПИД), приводят к раковым заболеваниям. В домашних животных вирусы вызывают ящур, чумкой собак, чума кур и многие другие заболевания. Вирусы вызывают и различные заболевания культурных растений: мозаичность, пятнистость, некрозы, опухоли и тому подобное.

Особое значение в борьбе с вирусными заболеваниями имеет профилактическую прививку, в результате которого в организме вырабатывается иммунитет к определенному виду заболеваний. Благодаря профилактическим прививкам удалось победить такие опасные заболевания человека, как оспу, полиомиелит. Прививают и домашних животных: например, собак дважды (до смены зубов и после нее) - против чумки, парвовирусного энтерита подобное. Роль вирусов в природе заключается в регуляции численности своих хозяев. Человек использует вирусы в биологическом методе борьбы с вредными видами (личинками кровососущих комаров, шовкопря-да-недопаркы т.д.). Например, проблему массового размножения кроликов в Австралии, что грозило истощение пастбищ, удалось решить с помощью вируса, который эффективно снизил численность этих животных. Применяя вирус против вредного вида, нужно предварительно убедиться, не поражать он и другие организмы.

Вирусы используют и в генетической инженерии: с их помощью определенный ген, выделенный из другого организма или синтезирован искусственно, можно переносить в клетки бактерий. Так обеспечивается синтез веществ, необходимых человеку (например, гормона инсулина для лечения сахарного диабета, защитных белков-интерферонов).

Ученые считают, что вирусы играют определенную роль и в эволюции прокариот, поскольку могут передавать наследственную информацию от одних особей этих организмов к другим, как в пределах одного вида, так и между разными, встраиваясь в наследственный материал клетки-хозяина.

Взаимодействуя с клеткой организма-хозяина, вирус приводит к изменению ее строения и процессов жизнедеятельности. Проникают вирусы в организм с пищей, через кожу, воздушно-капельным или половым путями, при переливании крови или хирургических операций, с участием переносчиков подобное. Вирусы, проникшие в организм, могут распространяться в нем по кровеносной, лимфатической и нервной системах, а у растений - по ведущим тканях.

В ответ на проникновение вирусов в организме человека, животных и растений осуществляются различные защитные реакции. У человека и позвоночных животных это - выработка антител и защитных белков-интерферонов, а также уничтожение определенными видами лейкоцитов, пораженных вирусами клеток организма.

Выполнила:

ученица 9А класса

Лозинская Ирина

Людвиговна.

Руководитель:

Малинина Т.С.

Учитель биологии

МОУ"СОШ №3"

г. Губкинский 2005
Аннотация
Целью работы «Вирусы в жизни человека», написанной Лозинской Ириной ученицей 9а класса является: рассмотреть значение вирусов в жизни человека.
Задачи:

Выяснить причины возникновения вирусов на Земле.
Разобрать строение вирусов.
Познакомиться с болезнями, которые вызывают вирусы.
Провести статистическое исследование заболеваемости учащихся

средней школы №3 г. Губкинского за последние 3 года.

Проанализировать научную литературу.

Введение. 4
1. Гипотезы происхождения вирусов. 6
2. История открытия вирусов. 7

2.1. Первое знакомство 7

2.2. Составные части вирусов 7

2.3. Лизогения 8

2.4. Открытие Херши и Чейза 9

9.1. Грипп 22

9.2. Оспа 22

9.3. Полиомиелит 23

9.4. Бешенство 23

9.5. Вирусный гепатит 23

9.6 Опухолеродные вирусы 24

9.7. СПИД. 24

Введение

Цель: рассмотреть значение вирусов в жизни человека.

Задачи: 1. выяснить причины возникновения вирусов на Земле.
2. Разобрать строение вирусов.
3. Познакомиться с болезнями, которые вызывают вирусы.
4. Провести статистическое исследование заболеваемости учащихся средней школы №3 г. Губкинского за последние 3 года.
5. Проанализировать научную литературу.
Методами исследования, использованными в данной работе, были: анализ, обобщение, сравнение имеющихся в наличии материалов.
Считаю, что работа имеет теоретическую и практическую направленность. С материалами работы могут познакомиться все желающие для общего развития.
Для написания работы «Вирусы в жизни человека» нами были использованы: «Основы современной биологии», «Тайны третьего мира», «Общая биология», «От молекулы до человека».

1. Гипотезы происхождения вирусов

2. История открытия вирусов

Первое знакомство
В 80-е годы CIC века на юге России табачные плантации подверглись грозному нашествию. Отмирали верхушки растений, на листьях появлялись светлые пятна, год от года число пораженных полей увеличивалось, а причина заболеваний неизвестна.
Профессора Петербургского университета, всемирно известные А. Н. Бекетов и А. С. Фелинцин послали небольшую экспедицию в Бесарабию и на Украину в надежде разобраться в причинах болезни. В экспедицию входили Д. И. Ивановский и В. В. Половцев.
Д.И. Ивановский русский ученый в 1892 году открыл вирус табачной мозаики.
На поиски возбудителей болезни Ивановский потратил несколько лет. Он собирал факты, делал наблюдения, расспрашивал крестьян о симптомах болезни. И экспериментировал. Он собрал листья с нескольких больных растений. Через 15 дней на этих листьях появились белёсые пятна. Значит, болезнь действительно заразна, и может передаваться от растения к растению. Ивановский последовательно устранял возможных переносчиков болезни – корневую систему растений, семена, цветки, пыльцу… Опыты показали, что дело не в них: болезнетворное начало поражает растения иным путём.
Тогда молодой учёный ставит простой опыт. Он собирает больные листья, измельчает их и закапывает на участках со здоровыми растениями. Через некоторое время растения заболевают. Итак, первая удача – путь от больного растения к здоровому найден. Возбудитель передаётся листьями, попавшими в почву, перезимовывает и весной поражает посевы.
Но о самом возбудителе он так ничего и не узнал. Его опыты показали лишь одно, – нечто заразное содержится в соке. В эти годы ещё несколько учёных в мире бились над опознанием этого «нечто». А. Майер в Голландии предложил, что заразное начало – бактерии.
Однако Ивановский доказал, что Майер ошибся, посчитав носителями болезни бактерии.
Профильтровав заразный сок через тонкопористые фарфоровые фильтры, он осадил на них бактерии. Теперь бактерии удалены… но заразность сока сохранилась.
Проходит шесть лет и Ивановский обнаруживает, что столкнулся с непонятным агентом, вызывающим болезнь: он не размножается на искусственных средах, проникает сквозь самые тонкие поры, погибал при нагревании. Фильтруемый яд! Таким был вывод ученого.
Но яд это – вещество, а возбудитель болезни табака был существом. Он отлично размножался в листьях растений.
Так Ивановский открыл новое царство живых организмов, самых мелких из всех живых и потому невидимых в световом микроскопе. Проходящих сквозь тончайшие фильтры, сохраняющихся в соке годами и при этом не теряющих вирулентности. В 1889 году датский ботаник Мартин Виллем Бейринк, которого Майер заинтересовал болезнью табака, назвал вновь открытое существо вирусом, добавив, что вирус представляет собой «жидкое, живое, заразное начало».
Составные части вируса
В 1932 году молодому американскому биохимику Вендиллу Стенли тогдашний директор Рокфеллеровского института в Нью-Йорке Симон Флекенер предложил заняться вирусами. Стенли начал с того, что собрал тонну листьев табака, пораженных вирусом табачной мозаики, и решил получить сок из всей этой горы. Он отжал бутыль сока и начал исследовать сок доступными ему химическими методами. Разные фракции сока он подвергал воздействию всевозможных реактивов, надеясь получить чистый вирусный белок (Стенли был убеждён, что вирус это белок). Ему долгое время не удавалось избавиться от белков растительных клеток. Однажды, перепробовав разные методы подкисления и высаливания, Стенли получил почти чистую фракцию белка, отличавшегося по своему составу от белков растительных клеток. Учёный понял, что перед ним то, чего он так упорно добивался. Стенли выделил необыкновенный белок, растворил его в воде и поставил раствор в холодильник. Наутро в колбе вместо прозрачной жидкости лежали красивые шелковистые игольчатые кристаллы. Из тонны листьев Стенли добыл столовую ложку таких кристаллов. Затем Стенли отсыпал немного кристалликов, растворил их в воде, смочил этой водой марлю и ею натёр листья здоровых растений. Сок растений подвергся целому комплексу химических воздействий. После такой «массированной обработки» вирусы, скорее всего, должны были погибнуть.
Натёртые листья заболели, а через пару недель характерная мозаика белых пятен покрыла все растения, затем повторил эту операцию опять, а после четвёртого или пятого «переливания» вируса отжал сок из листьев, подверг его той же химической обработки и снова получил точно такие же кристаллы. Странные свойства вируса пополнились ещё одним – способностью кристаллизироваться.
Эффект кристаллизации был настолько ошеломляющим, что Стенли надолго отказался от мысли, что вирус - это существо. Так как все ферменты (катализаторы реакции в живых организмах) – белки, и количество многих ферментов также увеличивается по мере развития организма, и они могут кристаллизироваться, Стенли заключил, что вирусы – чистые белки, скорее ферменты.
Вскоре учёные убедились, что кристаллизировать можно не только вирус табачной мозаики, но и ряд других вирусов.
Вендел Стенли в 1946 году был удостоен Нобелевской премии.
Спустя пять лет английские биохимики Ф. Боуден и Н. Пири нашли ошибку в определении Стенли. 94% содержимого вируса табачной мозаики состоял из белка, а 6% представляло собой нуклеиновую кислоту. Вирус был на самом деле не белком, а нуклеопротеином – соединением белка и нуклеиновой кислоты.
Как только биологам стали доступны электронные микроскопы, учёные установили, что кристаллы вирусов состоят из тесно прижатых друг к другу нескольких сотен миллиардов частиц. В одном кристалле вируса полиомиелита столько частиц, что ими можно заразить не по одному разу всех жителей Земли. Когда же удалось рассмотреть в электронном микроскопе отдельные вирусные частицы, то оказалось что они бывают разной формы – и шарообразные, и палочковидные, и в виде сандвича, и в форме булавы, но всегда наружная оболочка вирусов состоит из белка, а внутреннее содержимое представлено нуклеиновой кислотой.
Лизогения
Когда вирусологи поближе познакомились с жизнью вирусов, они обнаружили у них ещё одно неожиданное свойство. Раньше считали, что любая частица вируса, попав в клетку, начинает там размножаться и, в конце концов, клетка погибает. Но в 1921 году, а затем в середине 30 – х. годов в институте Пастера в Париже была описана странная картина. К бактериям добавляли бактериофаги. Через какой-то промежуток времени клетки должны были погибнуть, но, удивительно, часть их осталась жить, и продолжала размножаться. Каким – то образом эти клетки получили иммунитет к фагам. Учёные выделили такие клетки, очистили их от фагов, затем стали регулярно высевать их и однажды обнаружили, что в свободной от фагов культуре бактерий, откуда не возьмись, снова появляются фаговые частицы.
Исчезнув на время, как будто спрятавшись внутрь клетки, фаги снова заявили о своём существовании. Эти же фаги испытали на свежих ещё не заражённых культурах бактерий. Фаги по-прежнему вели себя необычно. Часть из них, как и полагалось, вызывало гибель клеток, но многие исчезали внутри клеток, а как только это происходило, клетки получали способность противостоять заражению другими такими же вирусами.
Процесс исчезновения вирусов назвали лизогенизацией, а клетки, заражённые такими вирусами, стали именовать лизогенными. Всякие попытки обнаружить всякие фаги внутри лизогенных бактерий окончились неудачно. Вирус прикреплялся к какой-то структуре клетки и без неё не размножался.
С помощью микроманипулятора учёные Львов и Тутман отделил от общей массы лизогенных бактерий одну клетку, и начали за ней наблюдать. Клетка поделилась один раз, дав начало двум молоденьким клеткам, те, в свою очередь, через положенное время дали потомство. Клетка, подозреваемая в том, что она спрятала внутри бактериальный вирус, ничем от других не отличалась. Сменилось 15 поколений бактерий, но терпеливые учёные постоянно наблюдали с помощью микроскопа, заменяя друг друга через определённые промежутки времени. Во время 19 деления одна из клеток лопнула точно так, как разрывались обычные бактерии, заражённые обычным вирусом.
Учёные определили, что лизогенные клетки, хотя и несут в себе вирус или его часть, но до поры до времени этот вирус не инфекционен. Такой внутри клеточный вирус они назвали провирусом, или, если речь шла о бактериофагах, профагом.
Затем они доказали, что провирус, попав в бактерию, не исчезает. Через 18 поколений его удалось обнаружить. Оставалось предположить, что всё это время профаг размножался вместе с бактерией.
Впоследствии было доказано, что обычно профаги не могут размножаться сами по себе, как это делают все остальные вирусы, а размножаются только тогда, когда размножается сама бактерия.
И, наконец, третья честь этого открытия принадлежит Львову, Симиновичу и Кылдгарду – способ выделения из состояния равновесия провируса. Воздействуя небольшими дозами ультрафиолетовых лучей на лизогенные клетки, удавалось вернуть их профагам способность размножаться независимо от клеток. Такие освобождённые фаги вели себя точно так, как вели себя их предки: размножались и разрушали клетки. Львов сделал из этого верный, единственный вывод – ультрафиолет нарушает связь профага с какой-то из внутри клеточных структур, после чего и наступает обычное ускорение размножения фагов.
Открытие Херши и Чейза
В 1952 появилась сенсационная работа двух американских исследователей – Альфреда Херши и Марты Чейз.
Херши и Чейз решили проверить, насколько верна картина нарисованная прежними исследователями. На поверхности клетки в электронный микроскоп фаги были видны. Но разглядеть их внутри клеток в те годы никому не удавалось. Тем более нельзя было увидеть процесс проникновения фага в клетку. Стоило только подставить клетку с налипшими фагами под пучок электронов, как электроны убивали всё живое, и то, что отражалось на экране микроскопа, было лишь посмертной маской некогда живых существ.
Учёным помогли методы радиационной химии. Пробирки с суспензией они давали нужную порцию меченных радиоактивным фосфором и серой фагов. Через каждые 60 секунд отбирались пробы, и в них определялось содержание отдельно фосфора и от дельно серы, как в клетках, так и вне них.
Спустя две с половиной минуты, было отмечено, что количество «горячего» фосфора на поверхности клеток оказалось равным 24%, а серы снаружи было в три раза больше - 76%. Ещё через две минуты стало ясно, что никакого равновесия между фосфором и серой не наступает и впоследствии сера упорно не желала лезть внутрь клеток, а оставалась снаружи. Через 10 минут – время достаточное, чтобы не мене 99% фагов прикрепилось и проникло внутрь бактерии, – клетки подвергли интенсивному встряхиванию: оторвали все, что прилипло к ним снаружи, а затем отделили центрифугированием бактериальные клетки от фаговых частиц. При этом более тяжелые клетки бактерии осели на дно пробирок, а лёгкие фаговые частицы остались в жидком состоянии. Так называемом надосаке.
Дальше надо было измерить отдельно радиоактивность осадка и надосадка. Отличить излучение серы от фосфора учёные смогли, а по величине радиоактивности им не трудно было высчитать, сколько фагов попало внутрь клеток и сколько осталось снаружи. Для контроля они тут же провели биологическое определение числа фагов в надосадке. Биологическое определение даёт цифру 10%.
Результаты опытов Херши и Чейза исключительно важны для последующего развития генетики. Они доказали роль ДНК в наследственности.

3. Заповеди вирусов

4. Как устроены вирусы

Сравнивая живое и неживое, необходимо особо остановиться на вирусах, так как они обладают свойствами и того и другого. Что же такое вирусы?
Вирусы настолько малы, что их не видно даже в самый сильный световой микроскоп. Их удалось рассмотреть только после создания электронного микроскопа, разрешающая способность которого в 100 раз больше чем у светового.
Сейчас нам известно, что вирусные частицы не являются клетками; они представляют собой скопление нуклеиновых кислот (которые составляют единицы наследственности, или гены), заключенные в белковую оболочку.
Размеры вирусов колеблются от 20 до 300 нм. В среднем они в 50 раз меньше бактерий. Их нельзя увидеть в световой микроскоп, так как их длины меньше длины световой волны.
Вирусы состоят из различных компонентов:
а) сердцевина - генетический материал (ДНК или РНК). Генетический аппарат вируса несет информацию о нескольких типах белков, которые необходимы для образования нового вируса: ген, кодирующий обратную транскриптазу и другие.
б) белковая оболочка, которую называют капсидом.
Оболочка часто построена из идентичных повторяющихся субъединиц - капсомеров. Капсомеры образуют структуры с высокой степенью симметрии.
в) дополнительная липопротеидная оболочка.
Она образована из плазматической мембраны клетки-хозяина. Она встречается только у сравнительно больших вирусов (грипп, герпес).
В отличие от обычных живых клеток вирусы не употребляют пищи и не вырабатывают энергии. Они не способны размножаются без участия живой клетки. Вирус начинает размножаться лишь после того, как он проникнет в клетку определенного типа. Вирус полиомиелита, например, может жить только в нервных клетках человека или таких высокоорганизованных животных, как обезьяны.
Изучению вирусов, инфицирующих некоторые бактерии в кишечнике человека, показало, что цикл размножения этих вирусов протекает следующим образом: вирусная частица прикрепляется к поверхности клетки, после чего нуклеиновая кислота вируса (ДНК) проникает внутрь клетки, а белковая оболочка остается снаружи. Вирусная нуклеиновая кислота, оказавшись внутри клетки, начинает самовоспроизводиться, используя в качестве строительного материала вещества клетки-хозяина. Затем, опять таки из продуктов обмена клетки, вокруг вирусной нуклеиновой кислоты образуется белковая оболочка: так формируется зрелая вирусная частица. Вследствие этого процесса некоторые жизненно важные частицы клетки-хозяина разрушаются, клетка гибнет, ее оболочка лопается, освобождаются вирусные частицы, готовые к заражению других клеток. Вирусы вне клетки представляют собой кристаллы, но при попадании в клетку “оживают”.
Итак, ознакомившись с природой вирусов, посмотрим, насколько они удовлетворяют сформулированным критериям живого. Вирусы не являются клетками и в отличие от живых организмов с клеточной структурой не имеют цитоплазмы. Они не получают энергии за счет потребления пищи. Казалось бы, их нельзя считать живыми организмами. Однако вместе с тем вирусы проявляют свойства живого. Они способны приспосабливаться к окружающей среде путем естественного отбора. Это их свойство обнаружилось при изучении устойчивости вирусов к антибиотикам. Допустим, что больного с вирусной пневмонией лечат каким-то антибиотиком, но вводят его в количестве, недостаточном для разрушения всех вирусных частиц. При этом те вирусные частицы, которые оказались более устойчивыми к антибиотику и их потомство наследует эту устойчивость. Поэтому в дальнейшем этот антибиотик окажется не эффективным, штамма созданного естественным отбором.
Но, пожалуй, главным доказательством того, что вирусы относятся к миру живого, является их способность к мутациям. В 1859 году, но всему земному шару широко распространилась эпидемия азиатского гриппа. Это явилось следствием мутации одного гена в одной вирусной частицы у одного больного в Азии. Мутантная форма оказалась способной преодолеть иммунитет к гриппу, развивающийся у большинства людей в результате перенесенной ранее инфекции. Широко известен и другой случай мутации вирусов, связанный с применением вакцины против полиомиелита. Эта вакцина состоит из живого вируса полиомиелита, ослабленного настолько, что он не вызывает у человека никаких симптомов. Слабая инфекция, которой человек практически не замечает, создает против болезни вирусных штаммов того же типа. В 1962 году было зарегистрировано несколько тяжелых случаев полиомиелита, вызванных, по-видимому, этой вакциной. Вакцинировано было несколько миллионов: в отдельных случаях произошла мутация слабого вирусного штамма, так что он приобрел высокую степень вирулентности. Поскольку мутация свойственна только живым организмам, вирусы следует считать живыми, хотя они просто организованны и не обладают всеми свойствами живого.
Итак, мы перечислили характерные особенности живых организмов, отличающие их от неживой природы, и теперь нам легче представить себе какие объекты изучает биология.
Химический состав вирусов
Просто организованные вирусы представляют собой нуклеопротеины, т.е. состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и несколько белков, образующих оболочку вокруг нуклеиновой кислоты. Белковая оболочка называется капсидом. Примером таких вирусов является вирус табачной мозаики. Его капсид содержит всего один белок с небольшой молярной массой. Сложно организованные вирусы имеют дополнительную оболочку, белковую или липопротеиновую. Иногда в наружных оболочка сложных вирусов помимо белков содержатся углеводы, например у возбудителей гриппа и герпеса. И их наружная оболочка является фрагментом ядерной или цитоплазматической мембраны клетки-хозяина, из которой вирус выходит во внеклеточную среду. Геном вирусов могут быть представлены, как однониточными, так и двунитчатыми ДНК и РНК. Двунитчатая ДНК встречается у вирусов оспы человека, оспы овец, свиней, аденовирусов человека, двунитчатая РНК служит генетической матрицей у некоторых вирусов насекомых и других животных. Широко распространены вирусы, содержащие однонитчатую РНК.

5. Кто их родители

6. Взаимодействие вируса с клеткой

Вирусы – самые маленькие из живущих на земле организмов. Долгие годы учёные спорили, являются ли они вообще организмами. Многие считали, что это химические соединения, большие молекулы, подобные ферментам. Вирусы состоят всего из двух частей: белковой оболочке и спрятанной внутри нуклеиновой кислоты, несущей наследственную запись о свойствах вирусной частицы. Вирус может прикрепляться к оболочке клетки, «пробуравить» там крошечное отверстие и в него впрыснуть свою нуклеиновую кислоту.
При образовании пиноцитозных вакуолей вместе с капельками жидкости межклеточной среды случайно внутрь клетки могут попадать и вирусы, циркулирующие в жидкостях организма. Однако, как правило, проникновению вируса в цитоплазму клетки предшествует связывание его с особым белком-рецептором, находящимся на клеточной поверхности. Связывание с рецептором осуществляется благодаря наличию специальных белков на поверхности вирусной частицы, которые «узнают» соответствующий рецептор на поверхности чувствительной клетки. 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.
Очутившись внутри бактерии, она приступает к подрывной деятельности. В короткое время нуклеиновая кислота вируса с помощью приютившей её клетки синтезирует сотни своих копий. С этих копий изготавливается нужное число белковых оболочек. И порой получается несколько тысяч новеньких вирусных частиц.
Рецепторный механизм проникновения вируса в клетку обеспечивает специфичность инфекционного процесса. Так, вирус гепатита. А. или В. 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 и т. д.
Инфекционный процесс начинается, когда проникшие в клетку вирусы начинают размножаться, т. е. происходит редупликация вирусного генома и само сборка капсида. Для осуществления редупликации нуклеиновая кислота должна освободиться от капсида. После синтеза новой молекулы нуклеиновой кислоты она одевается, синтезированными в цитоплазме клетки – вирусными белками – образуется капсид. Накопление вирусных частиц приводит к выходу их из клетки. Для некоторых вирусов это происходит путем «взрыва», в результате чего целостность клетки нарушается и она погибает. Другие вирусы выделяются способом, напоминающим почкование. В этом случае клетки организма могут долго сохранять свою жизнеспособность.
Иной путь проникновения в клетку у вирусов бактерий – бактериофагов. Толстые клеточные стенки не позволяют белку-рецептору вместе с присоединившимся к нему вирусом погружаться в цитоплазму, как это происходит при инфицировании клеток животных. Поэтому бактериофаг вводит полый стержень в клетку и вталкивает через нее ДНК (или РНК), находящуюся в его головке. Геном бактериофага попадает в цитоплазму, а капсид остается снаружи. В цитоплазму бактериальной клетки начинается редупликация генома бактериофага, синтез его белков и формирование капсида. Через определенный промежуток времени бактериальная клетка гибнет, и зрелые фаговые частицы выходят в окружающую среду.
Потомство одной ничтожной вирусной частицы разрушает клетку. Действуя внутри клетки, вирус подрывает все её жизненные ресурсы: он захватывает места синтеза белков, забирает энергию клетки, накладывает вето на запасные строительные блоки.

Жизнедеятельность бактериальных вирусов.
Спустя 25 лет после открытия вируса, канадский ученый Феликс Д’Эрел, используя метод фильтрации, открыл новую группу вирусов, поражающих бактерии. Они так и были названы бактериофагами (или просто фагами).

Строение бактериальных вирусов.

Головка, содержащая ДНК



Воротничок

Полый стержень
Чехол со спиральной
симметрией










Базальная пластина.

Шипы отростка


Хвостатые нити

Фаг, так называемый T 2 и по форме напоминающий головастика прикрепляется к бактериальной клетке и затем впрыскивает в неё длинную одиночную нить ДНК. Бактериальная клетка содержит собственную ДНК, которая управляет всеми процессами её жизнедеятельности. Но как только в бактериальную клетку внедряется вирусная ДНК, она захватывает власть над «фабриками клетки» и начинает «посылать команды» на синтез составных частей вирусов за счет веществ бактерии. Вещества бактериальной клетки всё больше и больше расходуются на строительство вирусной ДНК и вирусного белка и в конце концов она погибает.
После того как, вирусная ДНК попадает в бактериальную клетку, она становится способной синтезировать целые вирусные частицы. Менее чем через 30 минут оболочка клетки лопается, и сотни образовавшихся в ней вирусов выходят наружу. Каждая из таких вирусных частиц может теперь вновь заразить бактерию, и через некоторое время это приводит к гибели всей популяции бактерий.

7. Классификация вирусов

Дезоксивирусы
ДНК двунитчатая
Без внешних оболочек: аденовирусы, паповавирусы.
С внешними оболочками: герпес – вирусы.
Смешанный тип симметрии: Т четные бактериофаги.
Без определённого типа симметрии: оспенные вирусы.
ДНК однонитчатая.
Без внешних оболочек: крысиный вирус Килхама, аденосателлиты, фаг?? 174.
Рибовирусы.
РНК двунитчатая.
Без внешних оболочек: ретровирусы, вирусы раневых опухолей растений.
РНК однонитчатая.
Без внешних оболочек: полиовирус, энтеровирусы, риновирусы, вирус табачной мозаики.
С внешними оболочками: вирусы гриппа, парагриппа, бешенства, онкогенные РНК-содержащие вирусы.

«Портреты» вирусов различных типов строения:
А - вирус табачной мозаики со спиральным типом симметрии;
Б – ретровирус с кубическим типом симметрии;
В – аномальные формы вирусов;
Г – сложноустроенные вирусы гриппа (1), оспы (2) и фаг (3)
8. Роль вирусов в жизни человека
Способы передачи вирусных заболеваний

Контагиозная передача
(при непосредственном физическом контакте)
В результате непосредственного физического контакта с больными людьми или животными передаются сравнительно немногие болезни. К контагиозным вирусным болезням относится трахома (болезнь глаз, очень распространенная в тропических странах), обычные бородавки и обыкновенный герпес – «лихорадка» на губах.

9. Список чёрных дел вирусов

Некоторые наиболее известные вирусные Заболевания человека
Название болезни	Возбудитель	Поражаемые области тела	Способ распространения	Тип вакцинации
Грипп	Микровирус одного их трех типов – А, В и С – с различной степенью вирулентности	Дыхательные пути: эпителий, выстилающий трахеи и бронхи.	Капельная инфекция	Убитый вирус: штамм убитого вируса должен соответствовать штамму вируса, вызывающего заболевание
Простуда	Самые разные вирусы, чаще всего риновирусы (РНК – содержащие вирусы)	Дыхательные пути: обычно только верхние	Капельная инфекция	Живой или инактивированный вирус вводится путем внутримышечной инъекции; вакцинация не очень эффективна, так как существует множество самых разных штаммов риновирусов
Оспа	Вирус натуральной оспы (ДНК – содержащий вирус), один из вирусов оспы	Дыхательные пути, затем – кожа	Капельная инфекция (возможна контагиозная передача через раны на коже).	Живой ослабленный (аттенуированный) вирус вносят в царапину на коже; сейчас не применяется.
Свинка (эпидемический паротит)		Дыхательные пути, затем генерализованная инфекция по всему телу через кровь; особенно поражаются слюнные железы, а у взрослых мужчин также и семенники	Капельная инфекция (или контагиозная передача через рот с заразной слюной)	Живой аттенуированный вирус
Корь	Ксовирус (РНК – содержащий вирус)	Дыхательные пути (от ротовой полости до бронхов), затем переходит на кожу и кишечник	Капельная инфекция	Живой аттенуированный вирус
Коревая краснуха (краснуха)	Вирус краснухи	Дыхательные пути, шейные лимфатические узлы, глаза и кожа	Капельная инфекция	Живой аттенуированный вирус
Полиомиелит (детский паралич)	Вирус полиомиелита (пикорнавирус; РНК – содержащий вирус, известно три штамма)	Глотка и кишечник, затем кровь; иногда двигательные нейроны спинного мозга, тогда может наступить паралич	Капельная инфекция или через человеческие испражнения	Живой аттенуированный вирус вводится перорально, обычно на кусочке сахара
Желтая лихорадка	Арбовирус, т.е. вирус, переносимый членистоногими (РНК – содержащий вирус)	Выстилка кровеносных сосудов и печень	Переносчики – членистоногие, например клещи, комары	Живой аттенуированный вирус (очень важно также контролировать численность возможных переносчиков)

Схематическое изображение строения основных вирусов, поражающих человека и животных. ДНК содержащие вирусы: 1-оспы; 2-паравакцины;3-герпеса;4- аденовирус;5-попававирус; 6-пикорнавирус. РНК содержащие вирусы: 7-гриппа; 8- парагриппа;9-везикулярного стоматита; 10-реовирус;11-энцефалита;12- полиомиелита.

Грипп - не столь уж тяжелая болезнь, однако им болеют ежегодно многие миллионы людей, а периодически возникают пандемии (повальные эпидемии) уносят немало жизней.
В 1886 и 1887 годах грипп зарегистрирован в России; летом 1889 года в Бухаре активность возбудителя повысилась, а позднее в том же году инфекция распространилась и на другие районы России и в Западную Европу. Так началась пандемия гриппа 1889-1890 годов. При второй и третьей эпидемиях число смертельных случаев прогрессивно увеличивалось. Самая зловещая черта этой эпидемии состояла в том, что она, по-видимому, дала толчок какому-то процессу, и теперь грипп с нами не расстается, или, как писал эпидемиолог Гринвуд «нам никак не удается вернуть утраченные позиции».
В 1918 году, после окончания первой мировой войны, разразилась небывалая пандемия гриппа, получившего название «испанки».
За полтора года пандемия охватила все страны, поразив более миллиарда человек. Болезнь протекала исключительно тяжело: около 25 миллионов человек погибло – больше, чем от ранений на всех фронтах первой мировой войны за четыре года.
Никогда позже грипп не вызывал столь высокой смертности: смертность была невысокой во время всех последующих эпидемий и пандемий, хотя процент смертных случаев при гриппе невысок, массовость заболевания приводит к тому, что во время каждой большой эпидемии гриппа от него умирают тысячи больных, особенно стариков и детей. Отмечено, что во время эпидемий резко повышается смертность от болезней лёгких, сердца и сосудов.
Грипп остаётся «королём» эпидемий. Ни одна болезнь не может за короткое время охватить сотни миллионов людей, а гриппом во время пандемии заболевает более миллиарда людей! Так было не только в памятную пандемию 1918 года, но сравнительно недавно – в 1957 году, когда разразилась пандемия «азиатского» гриппа, и в 1968 году, когда появился «гонконгский» грипп. Известно несколько разновидностей вируса гриппа – А, В, С, и др.; под воздействием факторов внешней среды их число может увеличится. В связи с тем, что иммунитет при гриппе кратковременный и специфичный, возможно неоднократное заболевание в один сезон. По статистическим данным, ежегодно болеют гриппом в среднем 20-35% населения.
Источником инфекции является больной человек; больные легкой формой как распространители вируса, наиболее опасны, так как своевременно не изолируются – ходят на работу, пользуются городским транспортом, посещают зрелищные места.
Инфекция передается от больного к здоровому человеку воздушно-капельным путем при разговоре, чихании, кашле или через предметы домашнего обихода.

Оспа – одно из древнейших заболеваний. Описание оспы нашли в египетском папирусе Аменофиса?, составленном за 4000 лет до нашей эры. Оспенные поражения сохранились на коже мумии, захороненной в Египте за 3000 лет до нашей эры. Упоминание оспы, которую китайцы назвали «ядом из материнской груди», содержится в древнейшем китайском источнике – трактате «Чеу-Чеуфа» (1120 год до нашей эры). Первое классическое описание оспы дал арабский врач Разес.
и т.д.................

Вирусы. Фаги . Изобретение электронного микроскопа позволило впервые наблюдать мельчайшие организмы - вирусы и фаги. Вирус (лат.- viris - яд) - это особая группа организмов меньших размеров и более простой организации, чем бактерии. Человек встречается с вирусами прежде всего как с возбудителями наиболее распространенных болезней,поражающих человека, животных, растения и даже одноклеточные организмы-бактерии, грибы и простейшие. Вирусы поражают все живое на земле.

Вирусы обладают разной устойчивостью к внешним воздействиям. Многие инактивируются при 60°С в течение 30 мин, другие выдерживают температуру 90°С до 10 мин. Вирусы легко переносят высушивание и низкие температуры, но малоустойчивы ко многим антисептикам, ультрафиолетовым лучам, радиоактивным излучениям.

Вирусы бактерий называют бактериофагами или фагами, вирусы грибов- микофагами, актиномицетов - актинофагами.

Размеры фагов колеблются от 40 до 140 км. Проникая в клетки, бактериофаги вызывают их лизис - растворение. Воздействие фага на бактериальную клетку происходит в несколько стадий (см. рис. 10) : абсорбция фага на бактериальной клетке с помощью базальной пластинки с зубцами и нитями; проникновение ДНК из головки фага по каналу в бактериальную клетку, в которой затем под влиянием фаговой ДНК происходит полная перестройка обмена веществ, синтезируется уже не бактериальная ДНК, а фаговая, что приводит к образованию в бактериальной клетке новых частиц фага; растворение клеточной стенки бактерии; ее гибель.

Бактериофаги наносят большой вред в молочной промышленности (производстве сыров, творога, сметаны) и в производстве.маргарина. Они поражают в основном молочнокислые стрептококки заквасок, используемых для получения этих продуктов. В антибиотической промышленности актинофаги лизируют производственную культуру актиномицетов продуцентов антибиотиков.

Некоторые фаги применяют в медицинской практике для профилактики или лечения заболеваний (например, дизентерии, холеры). В последнее время фаги служат объектами и "моделями" при изучении многих имеющих теоретическое и практическое значение вопросов общей и молекулярной биологии, биохимии, генетики, медицины и др.

Вирусы (биология расшифровывает значение этого термина так) - внеклеточные агенты, которые могут воспроизводиться только с помощью живых клеток. Причем они способны поражать не только людей, растения и животных, но также и бактерии. Вирусы бактерий принято называть бактериофагами. Не столь давно были обнаружены виды, которые поражают друг друга. Они называются «вирусы-сателлиты».

Общие характеристики

Вирусы являются очень многочисленной биологической формой, так как существуют в каждой экосистеме на планете Земля. Их изучением занимается такая наука, как вирусология - раздел микробиологии.

Каждая вирусная частица имеет несколько компонентов:

Генетические данные (РНК или ДНК);

Капсид (белковая оболочка) - выполняет защитную функцию;

Вирусы имеют достаточно разнообразную форму, начиная от самой простой спиральной и заканчивая икосаэдрической. Стандартные размеры составляют около одной сотой размера небольшой бактерии. Однако большая часть экземпляров такие маленькие, что их даже не видно под световым микроскопом.

Распространяются несколькими способами: вирусы, живущие в растениях, перемещаются с помощью насекомых, питающихся травяными соками; животные вирусы переносят кровососущие насекомые. У передаются большим количеством способов: воздушно-капельным или половым путем, а также посредством переливания крови.

Происхождение

В наше время существуют три гипотезы происхождения вирусов.

Кратко о вирусах (по биологии этих организмов база знаний наша, к сожалению, далека от совершенства) вы можете прочитать в данной статье. Каждая из перечисленных выше теорий имеет свои минусы и недоказанные гипотезы.

Вирусы как форма жизни

Существует два определения формы жизни вирусов. Согласно первому, внеклеточные агенты - это комплекс органических молекул. Второе определение сообщает о том, что вирусы являются особой формой жизни.

Вирусы (биология подразумевает появление многих новых видов вирусов) характеризуются как организмы на границе живого. Они похожи на живые клетки тем, что имеют свой неповторимый набор генов и эволюционируют исходя из метода естественного отбора. Также они могут размножаться, создавая при этом собственные копии. Так как вирусы не ученые не рассматривают их как живую материю.

Для того чтобы синтезировать собственные молекулы, внеклеточным агентам нужна клетка-хозяин. Отсутствие собственного обмена веществ не позволяет им размножаться без посторонней помощи.

Классификация вирусов по Балтимору

Какие бывают вирусы, биология описывает достаточно детально. Дейвид Балтимор (лауреат Нобелевской премии) разработал свою классификацию вирусов, которая до сих пор пользуется успехом. Данная классификация основывается на способах образования мРНК.

Вирусы должны образовывать мРНК из собственных геномов. Этот процесс необходим для репликации собственной нуклеиновой кислоты и образования белков.

Классификация вирусов (биология учитывает их происхождение), согласно Балтимору, выглядит следующим образом:

Вирусы с двуцепочной ДНК без РНК стадии. К таким относятся мимивирусы и герпевирусы.

Одноцепочная ДНК с положительной полярностью (парвовирусы).

Двучепочная РНК (ротавирусы).

Одноцепочная РНК положительной полярности. Представители: флавивирусы, пикорнавирусы.

Одноцепочная молекула РНК двойной или негативной полярности. Примеры: филовирусы, ортомиксовирусы.

Одноцепочная положительная РНК, а также наличие синтеза ДНК на матрице РНК (ВИЧ).

Двуцепочная ДНК, и наличие синтеза ДНК на матрице РНК (гепатит В).

Жизненный период

Примеры вирусов в биологии встречаются едва ли не на каждом шагу. Но у всех жизненный цикл протекает практически одинаково. Не имея клеточного строения, размножаться методом деления они не могут. Поэтому и используют материалы, находящиеся внутри клетки своего хозяина. Таким образом, они воспроизводят большое количество копий самих себя.

Цикл вируса состоит из нескольких этапов, которые являются взаимоперекрывающимися.

На первом этапе вирус прикрепляется, то есть образовывает специфическую связь между своими белками и рецепторами клетки-хозяина. Далее нужно проникнуть в саму клетку и передать ей свой генетический материал. Некоторые виды переносят еще и белки. После этого происходит потеря капсида, и геномная нуклеиновая кислота высвобождается.

Заболевания человека

Каждый вирус имеет определенный механизм действия на своего хозяина. Этот процесс включает лизис клеток, который приводит к их смерти. У при отмирании большого количества клеток начинает плохо функционировать весь организм. Во многих случаях вирусы могут и не наносить вреда человеческому здоровью. В медицине это называется латентностью. Примером такого вируса является герпес. Некоторые латентные виды способны приносить пользу. Порой их присутствие вызывает иммунный ответ против бактериальных патогенов.

Некоторые инфекции могут быть хроническими или пожизненными. То есть вирус развивается, несмотря на защитные функции организма.

Эпидемии

Горизонтальная передача является самым распространённым типом распространения вируса среди человечества.

Скорость передачи вируса зависит от нескольких факторов: плотности популяции, количества людей с плохим иммунитетом, а также от качества медицины и погодных условий.

Защита организма

Виды вирусов в биологии, которые могут повлиять на человеческое здоровье, неисчислимые. Самой первой защитной реакцией является врожденный иммунитет. Его составляют специальные механизмы, которые дают неспецифическую защиту. Такой вид иммунитета не способен обеспечить надежную и долгую защиту.

Когда у позвоночных появляется приобретенный иммунитет, то вырабатываются специальные антитела, которые присоединяются к вирусу и делают его безопасным.

Однако далеко не против всех существующих вирусов образуется приобретенный иммунитет. Например, ВИЧ постоянно меняет аминокислотную последовательность, поэтому уходит от иммунной системы.

Лечение и профилактика

Вирусы в биологии - это очень распространенное явление, поэтому ученые вывели специальные вакцины, содержащие «убийственные вещества» для самих вирусов. Самой распространенным и действенным методом борьбы является вакцинация, которая создает иммунитет к инфекциям, а также противовирусные препараты, которые способны избирательно ингибировать репликацию вирусов.

Вирусы и бактерии биология описывает в основном как вредоносных обитателей человеческого организма. В настоящее время с помощью вакцинации можно побороть более тридцати вирусов, поселившихся в теле человека, и еще больше - в организме животных.

Меры профилактики против вирусных заболеваний следует проводить вовремя и качественно. Для этого человечество должно вести здоровый образ жизни и стараться всеми возможными способами повысить иммунитет. Государство же должно вовремя устраивать карантины и обеспечивать хорошее медицинское обслуживание.

Вирусы растений

Искусственные вирусы

Возможность создавать вирусы в искусственных условиях может иметь много последствий. Вирус не может полностью вымереть до тех пор, пока имеются чувствительные к нему тела.

Вирусы - это оружие

Вирусы и биосфера

На данный момент внеклеточные агенты могут "похвастаться" наибольшим количеством особей и видов, проживающих на планете Земля. Они выполняют важную функцию, регулируя численность популяций живых организмов. Очень часто они образовывают с животными симбиоз. Например, яд некоторых ос содержит компоненты вирусного происхождения. Однако их главной ролью в существовании биосферы является жизнь в море и океане.

В одной чайной ложке морской соли содержится приблизительно миллион вирусов. Их основной целью является регуляция жизни в водных экосистемах. Большая их часть абсолютно безвредны для флоры и фауны

Но это далеко не все положительные качества. Вирусы регулируют процесс фотосинтеза, поэтому увеличивают процентное содержание кислорода в атмосфере.