Вспомните
Чем вирусы отличаются от всех остальных живых существ?
Вирусы отличаются от остальных живых существ тем, что они не имеют клеточного строения, не способны самостоятельно синтезировать белки и размножаться вне живой клетки. Их жизненные процессы активируются только после проникновения в клетку хозяина, что делает их исключительно паразитическими формами жизни.
Почему существование вирусов не противоречит основным положениям клеточной теории?
Существование вирусов не противоречит клеточной теории, так как они не рассматриваются как полноценные самостоятельные организмы. Клеточная теория относится к организмам, имеющим клеточное строение, а вирусы действуют как биологические структуры, которые лишь используют клетки для воспроизведения, не являясь клетками сами по себе.
Какие вы знаете вирусные заболевания?
Примеры вирусных заболеваний включают грипп, корь, полиомиелит, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ/СПИД), бешенство, гепатит (A, B, C), ветряную оспу, герпес.
Вопросы для повторения и задания
1. Как устроены вирусы?
Вирусы состоят из двух основных компонентов: генетического материала (ДНК или РНК) и белковой оболочки, называемой капсидом. У некоторых вирусов есть внешняя липидная мембрана (суперкапсид), содержащая белки и липиды, помогающая им проникать в клетки.
2. Каков принцип взаимодействия вируса и клетки?
Вирус прикрепляется к клеточной мембране, используя свои белки для распознавания рецепторов клетки. Затем он проникает внутрь клетки, доставляет туда свой генетический материал, который перенастраивает клетку на производство вирусных частиц.
3. Опишите процесс проникновения вируса в клетку.
Проникновение вируса начинается с прикрепления его к рецепторам на клеточной поверхности. После этого вирусный генетический материал вводится в клетку, либо через слияние вирусной оболочки с мембраной клетки, либо через эндоцитоз.
4. В чём проявляется действие вирусов на клетку?
Вирусы перенастраивают метаболизм клетки на создание новых вирусных частиц, что приводит к истощению ресурсов клетки. Это может привести к её гибели, разрушению или изменению её функций.
5. Используя знания о путях распространения вирусных и бактериальных инфекций, предложите пути предотвращения инфекционных заболеваний.
Для предотвращения инфекций необходимо соблюдать гигиену (мыть руки, дезинфицировать поверхности), использовать средства индивидуальной защиты (маски, перчатки), поддерживать иммунитет (вакцинация, сбалансированное питание) и избегать контакта с инфицированными людьми.
6. Предложите несколько разных классификаций вирусов. Какие критерии вы положили в основу этих классификаций? Сравните свои классификации и классификации, которые создали ваши одноклассники.
Вирусы можно классифицировать по:
Типу генетического материала (ДНК или РНК). Структуре капсида (спиральный, икосаэдрический, комплексный). Наличию суперкапсида (оболочечные и безоболочечные). Типу хозяина (растительные, животные, бактериофаги). Сравнивая с классификациями других, важно учитывать, как каждое деление выделяет особенности вирусов, например, их способность заражать конкретные типы клеток или устойчивость к внешним факторам.
Подумайте! Вспомните
1. Объясните, почему вирус может проявить свойства живого организма, только внедрившись в живую клетку.
Вирусы не обладают собственным метаболизмом и не могут самостоятельно синтезировать белки или энергию. Только внутри живой клетки они используют её ресурсы, чтобы размножаться, проявляя свойства живых организмов, такие как репликация и эволюция.
2. Почему вирусные заболевания имеют характер эпидемий? Охарактеризуйте меры борьбы с вирусными инфекциями.
Вирусы распространяются быстро, часто через воздух, воду или контакт. Высокая скорость передачи от человека к человеку и короткий инкубационный период способствуют вспышкам эпидемий. Борьба включает вакцинацию, соблюдение санитарных норм, изоляцию больных, использование противовирусных препаратов и пропаганду гигиены.
3. Выскажите своё мнение о времени появления на Земле вирусов в историческом прошлом, учитывая, что вирусы могут размножаться только в живых клетках.
Вирусы, вероятно, появились после возникновения первых клеток, так как они зависят от них для размножения. Они могли быть осколками древнего генетического материала, утратившего способность к самостоятельному существованию.
4. Объясните, почему в середине XX в. вирусы стали одним из главных объектов экспериментальных генетических исследований.
Вирусы представляют собой простую модель для изучения передачи генетической информации. Исследование бактериофагов, например, позволило открыть основные принципы молекулярной биологии, такие как роль ДНК в наследственности.
5. Какие сложности возникают при попытках создать вакцину против ВИЧ-инфекции?
ВИЧ быстро мутирует, изменяя свои белки, что затрудняет создание универсальной вакцины. Также вирус скрывается в клетках иммунной системы, что делает его труднодоступным для терапии.
6. Объясните, почему перенос вирусами генетического материала от одного организма к другому называют горизонтальным переносом. Как тогда, по вашему мнению, называют передачу генов от родителей детям?
Горизонтальный перенос происходит между несвязанными организмами и не зависит от их родства. Передачу генов от родителей детям называют вертикальным переносом, так как он происходит в рамках поколений.
7. В разные годы как минимум семь Нобелевских премий по физиологии и медицине и три Нобелевских премии по химии были вручены за исследования, непосредственно связанные с изучением вирусов. Используя дополнительную литературу и ресурсы Интернета, подготовьте сообщение или презентацию о современных достижениях в области исследования вирусов.
Современные исследования вирусов включают разработку мРНК-вакцин, изучение вирусов для генной терапии и использование бактериофагов для борьбы с антибиотикоустойчивыми бактериями.
8. Создайте портфолио по теме «Роль вирусов в жизни организмов и эволюции органического мира на Земле».
В портфолио можно включить: описание роли вирусов в горизонтальном переносе генов, их участие в экосистемах, примеры вирусных заболеваний и их влияние на эволюцию иммунитета, а также современные биотехнологические разработки, основанные на вирусах.
Ваша будущая профессия
1. Докажите, что базовые знания о процессах, происходящих на молекулярном и клеточном уровнях организации живого, необходимы не только биологам, но и специалистам в других областях естественных наук.
Базовые знания о молекулярных и клеточных процессах важны для химиков, поскольку они исследуют биохимические реакции, лежащие в основе жизнедеятельности. Физики изучают биофизические явления, например, транспорт ионов через мембраны. Экологи анализируют взаимодействие клеточных процессов в живых организмах с окружающей средой. Медицинские специалисты используют такие знания для диагностики и лечения болезней, а фармакологи — для разработки лекарств. Инженеры-биотехнологи применяют клеточные механизмы в синтезе полезных веществ. Эти знания объединяют различные направления науки, способствуя междисциплинарным исследованиям.
2. Какие профессии в современном обществе требуют знания строения и особенностей жизнедеятельности прокариотических организмов? Подготовьте небольшое (не более 7—10 предложений) сообщение о той профессии, которая вас наиболее впечатлила. Объясните свой выбор.
Микробиолог — это специалист, изучающий микроорганизмы, в том числе прокариоты. Они работают в медицинских лабораториях, исследуют патогенные бактерии, проводят тесты на антибиотикорезистентность. В промышленности микробиологи участвуют в создании пробиотиков, ферментов, антибиотиков и других биопрепаратов. Микробиологи впечатляют своей важной ролью в развитии медицины и экологии, ведь они помогают находить решения для борьбы с болезнями и снижения загрязнения.
3. «Эти специалисты нужны в ветеринарных и медицинских научных институтах, академических институтах, на предприятиях, связанных с биотехнологиями. Они не останутся без работы в лабораториях поликлиник и больниц, на агрономических селекционных станциях, в ветеринарных лабораториях и больницах. Порой именно они могут поставить наиболее достоверный и точный диагноз. Их исследования незаменимы для ранней диагностики онкологических заболеваний». Предположите, о людях какой специальности идёт речь в этих предложениях. Докажите свою точку зрения.
Речь идёт о биохимиках и молекулярных биологах. Эти специалисты анализируют биохимические процессы и состав биологических материалов. Их исследования необходимы в диагностике заболеваний, включая онкологические, поскольку они позволяют обнаружить молекулярные маркеры на ранних стадиях. В ветеринарии и сельском хозяйстве биохимики работают над улучшением здоровья животных и растений, разрабатывая вакцины и селекционные методы.