VЙЙЙ. Роль вирусов в жизни человека. Способы передачи вирусных заболеваний. Роль вирусов в природе и жизни человека Биологическое значение вирусов в жизни человека
Гимназия №10
Реферат
на тему:
«Роль вирусов в природе и жизни человека»
Выполнил:
ученик 10 класса Б,
Хлудков Николай
г. Новокузнецк 2011
План:
І. Вирусы
ІІ. Пути проникновения вируса в организм хозяина
ІІІ. Защитные реакции организма против вирусных инфекций
ІV. Роль вирусов в биосфере
V. Во избежание заражения
Вывод
І. Вирусы
Вирус представляет собой молекулы нуклеиновых кислот (ДНК или РНК, некоторые, имеют оба типа молекул - мимивирусы), заключённые в белковую оболочку и способны инфицировать живые организмы.
От других инфекционных агентов вирусы отличает капсид.
Капсид - это внешняя оболочка вируса, состоящая из белков. Капсид выполняет несколько функций:
Защита генетического материала вируса от механических и химических повреждений.
Определение к возможности заражения клетки.
На начальных стадиях заражения клетки: прикрепление к клеточной мембране, разрыв мембраны и внедрение в клетку генетического материала вируса.
В зависимости от структуры и хим. состава оболочки различают простые и сложные вирусы .
Простые вирусы состоят из НК и капсида. Имеют различную форму: палочко-, шаро-, и нитевидную.
Сложные вирусы покрыты дополнительно липопротеидной мембраной, для распознавания рецепторов клетки. Могут ещё содержать углеводы и ферменты. Это вирусы полиомиелита, гепатита В, оспы. Могут выдерживать высокую температуру вне клетки.
Строение вируса ВИЧ.
ІІ. Пути проникновения вируса в организм хозяина
Пути проникновения в орг. человека различны:
Воздушно-капельным путём от больного человека (грипп, корь, оспа);
С пищей (вирус ящура);
Через повреждённую поверхность кожи (бешенство, герпес, оспа);
Половым путём (ВИЧ, герпес);
Через кровососущих (комары – жёлтую лихорадку, клещи – энцефалит, крымскую лихорадку);
При переливание крови, операциях передаются вирусы СПИДа и гепатита В;
ІІІ. Защитные реакции организма против вирусных инфекций
Защита организмов от вирусов принадлежит иммунной системе
.
При попадании вирусной частицы в организм вырабатываются антитела, защитные белки – иммуноглобулины, они предотвращают попадание в клетку вируса. В случае если вирус все же попал внутрь клетки, то вырабатываются другие защитные белки – интерфероны.
В одних случаях, организм после перенесенного заболевания вырабатывает стойкий иммунитет к этому виду вируса (оспа, корь). В других случаях возможно повторное заболевание (грипп).
ІV. Роль вирусов в биосфере
Вирусы являются одной из самых распространённых форм существования органической материи на планете по численности: воды мирового океана содержат около 250 миллионов частиц бактериофагов на миллилитр воды. Вирусы играют важную роль в регуляции численности популяций видов живых организмов.
В жизни человека вирусы играют отрицательную роль – вызывают заболевания органов:
Дыхания (грипп);
Пищеварения (гепатит);
Нервной системы (полиомиелит, энцефалит, бешенство);
А также кожи и слизистых оболочек (герпес, оспа);
Угнетающие иммунитет (СПИД).
V. Во избежание заражения
Во избежание заражением вирусами необходимо придерживаться правил личной гигиены: не пить некипяченую воду, не употреблять в пищу немытые овощи и фрукты, недостаточно обработанные мясо и рыбу.
Следует делать профилактические прививки.
Вывод
Взаимодействуя с клеткой организма хозяина, вирус изменяет процессы жизнедеятельности, строение и ведет к гибели. Вирусы вызывают заболевания клеток человека, животных, растений. В природе вирусы регулируют численность своих хозяев. Таким образом происходит естественный отбор – самые сильные организмы (способны вырабатывать антитела) имеют шанс выжить.
вирус инфекций заражение
Литература
1. Материалы интернета;
2. Н.Е. Кучеренко, Ю.Г. Вервес, П.Г. Балан, и др. – К. Генеза, 1998. – 464:ил.
Недалёкое будущее. Высшее руководство одной из крупнейших стран мира собралось на экстренное совещание. Высокопоставленные чиновники заметно встревожены: группа террористов захватила на одной из военных баз новейшее оружие - настолько секретное, что даже первые лица страны называют его только кодовым обозначением.
Для ликвидации угрозы высылают команду спецназовцев. После Epic Battle c ожесточенными перестрелками и эпическими рукопашными схватками «хорошие» парни неизбежно побеждают «плохих» парней. В финале утомленные бойцы спецподразделения осторожно выносят из бункера террористов кассеты с чёрно-жёлтыми полосками, внутри которых опасно подрагивают шаровидные контейнеры, заполненные жидкостью ядовито-зелёного цвета.
Как выяснилось, эта жидкость содержит опасный вирус, способный за считанные часы уничтожить половину человечества. К бойцам подбегают люди в специальных защитных скафандрах - учёные-вирусологи.
Они забирают опасный груз, тщательно укладывают его в металлические контейнеры и увозят для деактивации в недрах своих зашифрованных лабораторий.
На первый взгляд, этот типичный сценарий голливудских боевиков может показаться забавным и даже примитивным. Но, к сожалению, в нем отражен тот усреднённый набор «знаний» о вирусах, которыми владеет рядовой гражданин.
Действительно, у большинства людей термин «вирус» чаще всего ассоциируется с угрозой или опасностью. Поэтому, давайте выясним, что же такое вирусы и какую роль они играют в нашей жизни.
Название «вирус» происходит от латинского слова «virus» , которое обычно переводится как «яд» или «слизь». Но существуют и другие варианты перевода, например - «отвратительный запах», «острый вкус», «горечь», и даже - «сперма животных».
Подобно вариациям с переводом, термин «вирус» имеет множество определений. С одной стороны, вирус - это микроскопическая частица, состоящая из белков (иногда - липидов) и нуклеиновых кислот, которая способна инфицировать клетки живых организмов. Также вирус можно определить как неклеточную форму жизни, которая обладает собственным генетическим материалом (геномом) и способна к размножению в живых организмах.
Почему же для такого крошечного и, казалось бы, такого простого объекта не существует единого универсального определения? Наверное, потому, что вирус до сих пор остается одной из самых больших загадок для исследователей.
Например, существует теория о том, что вирусы участвовали в появлении клеточного ядра и других компонентов эукариотической клетки. А вот эволюционное влияние вирусов на живые организмы на более поздних этапах эволюции уже доказано.
Так, вирусы привели к появлению плаценты, следствием чего стало возможным появление плацентарных млекопитающих, к которым относится и «род людской». Однако учёные считают, что вирусы на этом не остановились.
Есть основания предполагать, что интеграция генома ретровирусов в ДНК предка человека вблизи гена PRODH сыграла важную роль в развитии умственных способностей homo sapiens. Кроме того, вирусы являются важным природным средством обмена генетической информации между разными видами, что приводит к появлению генетическое разнообразие и направляет эволюцию.
Они играют определяющую роль в регуляции численности популяций некоторых видов живых организмов. В некоторых случаях вирусы образуют со своими хозяевами симбиоз. Вирусы имеют генетические связи с представителями флоры и фауны Земли.
Согласно последним исследованиям, геном человека более чем на 32% состоит из вирусоподобных элементов и транспозонов. Так, в геноме высших приматов существует ген, кодирующий белок синцитин, который считают, был привнесен ретровирусом.
На данный момент вирусы являются одним из крупнейших живых хранилищ неисследованного генетического разнообразия на Земле.
Таким образом, вирусы были и остаются важнейшей составляющей земной жизни на всех этапах эволюции. Однако, человечество начало изучать этот удивительный инфекционный агент совсем недавно. Более того - о самом факте его существования учёные узнали чуть больше века назад, хотя представления о заразности таких болезней, как оспа, корь и многих других, зародились еще у древних народов. Конечно, эти отрывочные наблюдения и догадки были очень далеки от настоящих научных знаний, и к концу XVIII века понимание природы инфекций было относительно примитивным.
(1864-1920)
Настоящая революция в изучении вирусов произошла в 1892 г., когда выдающийся естествоиспытатель отправился в командировку на юг Украины для изучения мозаичной болезни табака. Исследуя эту болезнь, которая наносила огромный ущерб табачным плантациям, молодой учёный обнаружил, что возбудитель этой болезни проходит сквозь бактериальные фильтры.
Таким образом был открыт «организм», в сотни и тысячи раз меньший бактерий (которых учёные того времени считали самыми маленькими и простыми организмами, стоящими на грани живой и неживой природы).
Хотя Ивановский назвал открытый им новый тип возбудителя - «фильтрующиеся бактерии», его осторожность исправил голландский учёный . В 1898 г. он подтвердил результаты исследований Ивановского, и первым высказал мысль о существовании нового возбудителя инфекционных болезней, который назвал термином «вирус». Так был заложен фундамент новой науки - вирусологии .
После Ивановского и Бейеринка открытия совершались одно за другим. В 1898 г. Леффлер и Фрош открыли первый вирус животных - вирус ящура, а Род и Кэрролл в 1901-1902 гг. - первый вирус человека (вирус жёлтой лихорадки).
В том же 1902 г. были открыты вирусы чумы крупного рогатого скота, оспы коз, оспы овец; в 1905 г. - вирусы чумы собак, оспы коров; в 1907 г. - вирус натуральной оспы, вирус денге; в 1908 г. - вирусы полиомиелита, лейкоза кур и др.
И хотя царство вирусов было открыто ещё в конце XIX в., их глубокое изучение стало возможным лишь во второй половине XX века после изобретения электронного микроскопа и адекватных моделей для культивирования.
Мартин Бейеринк (1851—1931)
В настоящее время вирусологию определяют как медико-биологическую науку, изучающую вирусы и субвирусные агенты (вироиды, сателлиты и прионы): их строение, генетику, систематику, эволюцию, их способы заражать и эксплуатировать клетку-хозяина для размножения, их взаимодействие с иммунитетом организма-хозяина, болезни, которые они вызывают, методы их выделения и культивирования, а также использование вирусов в научных исследованиях и терапии.
Вирусы могут быть классифицированы в соответствии с теми хозяевами, которых они поражают: вирусы животных, вирусы растений, вирусы бактерий и др.
Наиболее распространённой является классификация вирусов в соответствии с типом их генетического материала и способа размножения (репликации) в клетке-хозяине. Классификация вирусов обновляется каждые пять лет по решению Международного комитета по таксономии вирусов (МКТВ).
Этот комитет предлагает классифицировать все известные вирусы по четырём иерархическими уровнями: вид, род, семья (иногда подсемейство) и порядок. Сейчас реестр классифицированных вирусов и вироидов включает 3704 вида, входящих в состав 609 родов, 27 подсемейств, 111 семей и 7 порядков.
Основной причиной изучения вирусов является их реальная угроза для человечества. Вирусы являются причиной острых массовых инфекций, на их долю приходится 90% всех инфекционных заболеваний.
Только от острых кишечных и респираторных вирусных инфекций в мире погибает 10-14 млн. человек. Кроме того, вирусы могут быть причиной развития злокачественных заболеваний и вызвать обострение хронических болезней.
В медицинской практике установлено, что вирусы часто являются причиной внутриутробных патологий человека. Следует отметить особую актуальность проблемы так называемых «новых и вновь возникающих инфекций» (emergering-reemergering infections ).
Сегодня известно более 2 тысяч различных болезней человека, спектр которых постоянно пополняется за счёт ранее неизвестных: вирусные лихорадки Ласса, Эбола, Марбург, Зика, ВИЧ-инфекция, ряд вирусных кишечных болезней, вирусные гепатиты C, D, E и G, хантавирусная легочный синдром, ТОРС-коронавирус, болезни нервной системы, вызванные прионами.
Одновременно расширение спектра вирусных болезней происходит за счёт установления природы заболеваний, которые ранее считались неинфекционными (хронические гепатиты, лимфома Беркитта, саркома Капоши, Т-клеточные лейкозы и другие опухоли). Некоторые вирусные варианты онкопатологий так же отнесли к инфекционным болезням.
Всего в онкологии выделено около 250 «специфических» вирусов. При этом доказана этиологическая связь между вирусами гепатита В, С и первичным раком печени, вирусом папилломы человека и раком шейки матки, герпесвирусом человека 8-го типа и саркомой Капоши, вирусом Эпштейна-Барр и лимфомой Беркитта, полиомавирусами клеток Меркеля и карциномой клеток Меркеля, и т.д.
Давно обсуждается вопрос об инфекционной природе некоторых психических расстройств. Сегодня доказано, что в структуре причин самоубийств определённое место занимает инфекционный фактор - вирус Борна.
Также определена вирусная природа многих аутоиммунных (рассеянный склероз, сахарный диабет I типа) и аллергических (сенная лихорадка) болезней человека и животных.
Не менее 300 известных вирусов способны вызывать пандемии (грипп А, оспа, ВИЧ-инфекция, полиомиелит), эпидемии (лихорадка денге, жёлтая лихорадка, Западного Нила, Эбола, Зика), эпидемические вспышки (гепатит Е, вирус Нипа и др.) и спорадические заболевания.
Способность вирусов вызывать смертоносные эпидемии среди людей порождает значительное беспокойство о том, что они могут быть использованы в качестве биологического оружия. Успешное воспроизведение вируса гриппа (пресловутой «испанки») в лаборатории вызвало дополнительные опасения по этому поводу.
Другим примером является вирус натуральной оспы. Официально образцы вируса натуральной оспы хранятся только в двух местах в мире - в лабораториях ГНТЦ «Вектор» (Кольцово, РФ) и Centers for Disease Control and Prevention (Атланта, США). Начиная с 1981 г. вакцинация против оспы больше не практикуется повсеместно, и поэтому большая часть современного населения Земли не имеет устойчивости к вирусу оспы.
Благодаря огромной потенциальной угрозе, которая кроется в вирусных инфекциях, их диагностика имеет большое значение. Но угрозы вирусных инфекций - это только одна из множества частей головоломки под названием «вирус». Учёные нашли и полезные свойства вирусов и научились применять их на благо человечества.
Вирусы имеют большое значение для исследований в молекулярной и клеточной биологии. Поскольку они являются простыми системами, их используют для управления и изучения функционирования клеток.
Например, вирусы применяются в генетических исследованиях. Именно благодаря изучению вирусов были описаны ключевые механизмы молекулярной генетики, такие как: репликация ДНК, транскрипция, процессинг РНК, трансляция, транспорт белков, функционирования рибозимов.
Вирусы могут быть использованы как векторы для введения нужных генов в исследуемые клетки. Это дает возможность заставить клетку производить необходимые чужеродные вещества и изучать последствия введения нового гена в геном. Весьма вероятно, что вирусы найдут широкое применение в генотерапии.
Аналогично, вирусы используются в виротерапии как векторы для лечения различных болезней, поскольку они избирательно действуют на клетки и ДНК. Уже сегодня вирусы используют в борьбе с онкозаболеваниями (для специфического «убийства» некоторых раковых клеток).
Кроме того, вирусы используют с диагностической целью, для лечения бактериальных болезней, для борьбы с насекомыми-вредителями, и даже для регуляции численности популяции нежелательных животных (например - ограничение численности кроликов в Австралии).
Современные нанотехнологии открывают новые широкие возможности применения вирусов. Благодаря своим малым размерам, форме и хорошо изученной химической структуре вирусы используются как «шаблоны» для организации материалов на нано уровне.
Многие вирусы могут быть получены de novo , то есть с нуля. Первый искусственный вирус был получен в 2002 году.
Несмотря на некоторые некорректные трактовки, синтезируется на самом деле не сам вирус, а его генетический материал. Эту технологию уже сегодня используют для разработки вакцин нового типа. Возможность создавать искусственные вирусы имеет большие перспективы, поскольку вирус не может «вымереть», пока известна его геномная последовательность и есть чувствительные к нему клетки.
Сегодня в свободном доступе в специализированных онлайновых базах данных опубликованы полные геномные последовательности 2408 различных вирусов (в том числе вируса натуральной оспы).
Вирусы являются самой распространенной формой существования органической материи на планете, оказывающей огромное влияние на другие формы жизни. Включая так называемых Homo sapiens, т.е. нас с вами. Их изучение и использование в интересах человечества - одна из важнейших задач для учёных.
В Украине развитие вирусологической науки исторически связано с Киевским национальным университетом. Так сложилось, что вот уже более 100 лет, наше учебное заведение занимает лидирующие позиции в этой области науки.
Например, 16 марта 1903 г. именно здесь, в стенах Киевского Императорского университета святого Владимира (так тогда назывался наш Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко), основатель вирусологии Д.И. Ивановский успешно защитил докторскую диссертацию на тему: «Мозаичная болезнь табака» . Тем самым он официально подтвердил свой мировой приоритет в открытии патогена табачной мозаики.
В 1962 г. в Киевском государственном университете имени Т. Г. Шевченко была открыта первая во всем СССР кафедра вирусологии, которая начала подготовку специалистов-вирусологов.
Организатором и первым заведующим кафедрой вирусологии была известный вирусолог и эпидемиолог, профессор, доктор медицинских наук Нина Петровна Корнюшенко . С декабря 2003 кафедру возглавляет профессор, доктор биологических наук, академик Высшей школы Украины, лауреат премии Украины в области науки и техники, премии НАНУ имени Д.К. Заболотного - Валерий Петрович Полищук .
Сегодня кафедра вирусологии УНЦ «Биологии и медицины» Киевского национального университета имени Тараса Шевченко является ведущим центром по подготовке специалистов-вирусологов в Украине.
Студенты, специализирующиеся на кафедре, получают основательную теоретическую и практическую подготовку по целому ряду научных направлений современной вирусологической науки, включая фитовирусологию, бактериофагию, медицинскую и ветеринарную вирусологию.
А.В. Коротеева , доцент кафедры вирусологии, Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Учебно-научный центр «Институт биологии и медицины»
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.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Содержание
- 1. Введение
- 2. Место вирусов в биосфере
- 2.2 Строение и свойства
- 2.3 Классификация
- 3.1 Капельная инфекция
- 3.2 Контагиозная передача
- 6. Заключение
- 7. Список литературы
1. Введение
Заболевания растений, животных и человека, вирусная природа которых в настоящее время установлена, в течение многих столетий наносили ущерб хозяйству и вред здоровью человека. Хотя многие из этих болезней были описаны, но попытки установить их причину и обнаружить возбудитель оставались безуспешными.
В результате наблюдений Д.И. Ивановский и В.В. Половцев впервые высказали предположение, что болезнь табака, описанная в 1886 году A. D. Mayer в Голландии под название мозаичной, представляет собой не одно, а два совершенно различных заболевания одного и того же растения: одно из них - рябуха , возбудителем которого является грибок, а другое неизвестного происхождения. Исследование мозаичной болезни табака Д.И. Ивановский продолжает в Никитинском ботаническом саду (под Ялтой) и ботанической лаборатории Академии наук и приходит к выводу, что мозаичная болезнь табака вызывается бактериями, проходящими через фильтры Шамберлана, которые, однако, не способны расти на искусственных субстратах. Возбудитель мозаичной болезни называется Ивановским то "фильтрующимися" бактериями, то микроорганизмами, так как сформулировать сразу существование особого мира вирусов было весьма трудно. Подчеркивая, что возбудитель мозаичной болезни табака не мог быть обнаружен в тканях больных растений с помощью микроскопа и не культивировался на искусственных питательных средах. Д.И. Ивановский писал, что его предположение о живой и организованной природе возбудителя "сформировано в целую теорию особого рода инфекционных заболеваний", представителем которых, помимо табачной мозаики, является ящур (использовав тот же метод фильтрации).
Д.И. Ивановский открыл вирусы - новую форму существования жизни. Своими исследованиями он заложил основы ряда научных направлений вирусологии: изучение природы вируса, цитопатологических вирусных инфекций, фильтрующихся форм микроорганизмов, хронического и латентного вирусоносительства. Один из выдающихся советских фитовирусологов В.Л. Рыжков писал: "Заслуги Д.И. Ивановского не только в том, что он открыл совершенно новый вид заболеваний, но и в том, что он дал методы их изучения".
В 1935 году У. Стенли из сока табака, пораженного мозаичной болезнью, выделил в кристаллическом виде ВТМ (вирус табачной мозаики). За это в 1946 году ему была вручена Нобелевская премия.
В 1958 году Р. Франклин и К. Холм, исследуя строение ВТМ, открыли, что ВТМ является полым цилиндрическим образованием.
В 1960 году Гордон и Смит установили, что некоторые растения заражаются свободной нуклеиновой кислотой ВТМ, а не целой частицей нуклеотида. В этом же году крупный советский ученый Л.А. Зильбер сформулировал основные положения вирусогенетической теории.
В 1962 году американские ученые А. Зигель, М. Цейтлин и О.И. Зегал экспериментально получили вариант ВТМ, не обладающий белковой оболочкой, выяснили, что у дефектных ВТМ частиц белки располагаются беспорядочно, и нуклеиновая кислота ведет себя, как полноценный вирус.
В 1968 году Р. Шепард обнаружил ДНК-содержащий вирус.
Одним из крупнейших открытий в вирусологии является открытие американских ученых Д. Балтимора и Н. Темина, которые нашли в структуре ретро вируса ген, кодирующий фермент - обратную транскриптазу. Назначение этого фермента - катализировать синтез молекул ДНК на матрице молекулы РНК. За это открытие они получили Нобелевскую премию.
В знак признания выдающихся заслуг Д.И. Ивановского перед вирусологической наукой Институту вирусологии АМН СССР в 1950 году было присвоено его имя, в Академии медицинских наук учреждена премия имени Д.И. Ивановского, присуждаемая один раз в три года.
2. Место вирусов в биосфере
2.1 Эволюционное происхождение
По мере изучения природы вирусов в первом полу столетии после их открытия Д.И. Ивановским (1892) формировались представления о вирусах как о мельчайших организмах. Эпитет "фильтрующийся" со временем был отброшен, так как стали известны фильтрующиеся формы или стадии обычных бактерий, а затем и фильтрующиеся виды бактерий. Наиболее правдоподобной и приемлемой является гипотеза о том, что вирусы произошли из "беглой" нуклеиновой кислоты, т.е. нуклеиновой кислоты, которая приобрела способность реплицироваться независимо от той клетки, из которой она возникла, хотя при этом предусматривается, что такая ДНК реплицируется с использованием структур этой или другой клеток.
На основании опытов фильтрации через градуированные линейные фильтры были определены размеры вирусов. Размер наиболее мелких из них оказался равным 20-30 нм., а наиболее крупных - 300-400 нм.
В процессе дальнейшей эволюции у вирусов менялась больше форма, чем содержание.
Таким образом, вирусы, должно быть, произошли от клеточных организмов, и их не следует рассматривать, как примитивных предшественников клеточных организмов.
2.2 Строение и свойства
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 яз 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 каспидом.
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).
Полностью сформированная инфекционная частица называется вирионом.
Изменчивость является другой стороной наследственности, и в этом отношении вирусы подобны всем другим организмам, населяющим нашу планету. При этом у вирусов можно наблюдать как генетическую изменчивость, связанную с изменением наследственного вещества, так и фенотипическую изменчивость, связанную с проявлением одного и того же генотипа в разных условиях. Примером первого типа изменчивости являются мутанты одного и того же вируса, в частности температурочувствительные мутанты. Примером второго типа изменчивости служит разный тип поражений, вызываемых одним и тем же вирусом у различных животных, растений и бактерий.
Ученные, анализируя строение вещества, до сих пор не решили: считать вирусы живыми или мертвым. Вирусы, с одной стороны, обладают способностью размножатся, наследственностью и изменчивостью, но с другой стороны, не имеют обмена веществ, и их можно рассматривать, как гигантские молекулы.
2.3 Классификация
а) Вирусы классифицируются по сердцевине:
ДНК-содержащие и РНК-содержащие (ретро) вирусы.
б) По структуре капсомеров.
Изометрические (кубические), спиральные, смешанные.
в) По наличию или отсутствию дополнительной липопротеидной оболочки
г) По клеткам-хозяинам
Кроме этих классификаций есть еще много других. На пример, по типу переноса инфекции от одного организма к другому.
3. Роль вирусов в жизни человека
Вирусы играют большую роль в жизни человека. Они являются возбудителями ряда опасных заболеваний - оспы, гепатита, энцефалита, краснухи, кори, бешенства, гриппа и др.
Капельная инфекция - самый обычный способ распространения респираторных заболеваний. При кашле и чихании в воздух выбрасываются миллионы крошечных капелек жидкости (слизи и слюны). Эти капли вместе с находящимися в них живыми микроорганизмами могут вдохнуть другие люди, особенно в местах большого скопления народа, к тому же еще и плохо вентилируемых. Стандартные гигиенические приемы для защиты от капельной инфекции - правильное пользование носовыми платками и проветривание комнат.
Некоторые микроорганизмы, такие, как вирус оспы или туберкулезная палочка, очень устойчивы к высыханию и сохраняются в пыли, содержащей высохшие остатки капель. Даже при разговоре изо рта вылетают микроскопические брызги слюны, поэтому подобного рода инфекции очень трудно предотвратить, особенно если микроорганизм очень вирулентен.
3.2 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.
4. Вирусы животных и человека
Наряду с вирусами растений существует опасные возбудители болезней животных и человека. Это - оспа, полиомиелит, бешенство, вирусный гепатит, грипп, СПИД и т.д. Многие вирусы, к которым чувствителен человек, поражает животных и наоборот. Кроме того, некоторые животные являются переносчиками вирусов человека, при этом не болея.
Кратко остановимся на некоторых вирусных заболеваниях.
Оспа - одно из древнейших заболеваний. Описание оспы нашли в египетском папирусе Аменофиса 1, составленного за 4 тыс. лет до нашей эры. Возбудитель оспы - крупный, сложно устроенный ДНК-содержаший вирус, размножающийся в цитоплазме клеток, где образуются характерные включения. В настоящее время оспа человека ликвидирована в мире при помощи вакцинации.
Полиомиелит - вирусное заболевание, при котором поражается серое вещество центральной нервной системы. Возбудитель полиомиелита - мелкий вирус, не имеющий внешней оболочки и содержащий РНК. Эффективным методом борьбы с данным заболеванием является живая полиомиелитная вакцина.
Бешенство - инфекционное заболевание, передающееся человеку от больного животного при укусе или контакте со слюной больного животного, чаще всего собаки. Один из основных признаков развивающегося бешенства - водобоязнь, когда у больного затруднено глотание жидкости, развиваются судороги при попытке пить воду. Вирус бешенства содержит РНК, уложенную в нуклеокапсид спиральной симметрии, покрыт оболочкой и при размножении в клетках мозга образует специфические включения, по мнению некоторых исследователей, - "кладбища вирусов", носящие название телец Бабеша-Негри. Заболевание неизлечимо.
Вирусный гепатит - инфекционное заболевание, протекающее с поражением печени, желтушным окрашиванием кожи, интоксикацией. Заболевание известно со времен Гиппократа более 2-х тысяч лет назад. В странах СНГ ежегодно от вирусного гепатита гибнет 6 тыс. человек.
ВИЧ - инфекция (СПИД ) - о данном заболевании будет рассказано в отдельной главе.
5. Особенности эволюции вирусов на современном этапе
Эволюция вирусов в эру научно-технического прогресса в результате мощного давления факторов протекает значительно быстрее, чем прежде. В качестве примеров таких интенсивно развивающихся в современном мире процессов можно указать на загрязнение внешней среды промышленными отходами, повсеместное применение пестицидов, антибиотиков, вакцин и других биопрепаратов, огромная концентрация населения в городах, развитие современных транспортных средств, хозяйственное освоение ранее неиспользованных территорий, создание индустриального животноводства с крупнейшими по численности и плотности популяции животных хозяйств. Все это приводит к возникновению неизвестных ранее возбудителей, изменение свойств и путей циркуляций известных ранее вирусов, а также к значительным изменениям восприимчивости и сопротивляемости человеческих популяций.
5.1 Влияние загрязнения внешней среды
Современный этап развития общества связан с интенсивным загрязнением внешней среды. При определенных показателях загрязнения воздуха некоторыми химическими веществами и пылью от отходов производства происходит заметное изменение сопротивляемости организма в целом и, прежде всего клеток и тканей респираторного тракта. Есть данные, что в этих условиях некоторые респираторные вирусные инфекции, например грипп, протекают заметно тяжелее.
5.2 Последствия массового применения пестицидов
Эволюционное происхождение. Свойства вирусов. Природа вирусов. Строение и классификация вирусов. Взаимодействие вируса с клеткой. Значение вирусов. Вирусные заболевания. Особенности эволюции вирусо на соременном этапе.
реферат , добавлен 22.11.2005
презентация , добавлен 23.02.2014
Открытие вирусов, их размеры, особенности строения и жизненный цикл. Синтез компонентов вирусной частицы - нуклеиновой кислоты и белков капсида. Вирусы растений, животных и человека как возбудители различных заболеваний. Эволюционное развитие вирусов.
контрольная работа , добавлен 15.03.2014
История открытия вирусов как нового типа возбудителей болезней русским ученым Д.И. Ивановским. Отличительные особенности и классификация вирусов, их строение: сердцевина, белковая оболочка (капсид), липопротеидная оболочка. Циркуляция фагов в биосфере.
презентация , добавлен 21.12.2012
Понятие, история открытия, происхождение, культивация, формы существования и свойства вирусов. Общая характеристика и сравнение вирусов животных, растений и бактерий. Механизмы инфицирующего и летального воздействия ВИЧ на клетки организма человека.
реферат , добавлен 23.01.2010
Вирусы как особая форма жизни, их отличительные признаки и характеристики, состав и общие свойства, распространенность и исследование роли в биосфере. Примеры некоторых наиболее распространенных вирусов человека, характер их негативного воздействия.
презентация , добавлен 14.04.2014
История открытия вирусов, их детальное исследование после изобретения микроскопа. Характеристика вирусов: свойства, формы существования, строение, химический состав и процесс размножения. Гипотеза о происхождении вирусов из "беглой" нуклеиновой кислоты.
презентация , добавлен 18.01.2014
Семейство вирусов, поражающих человека и обезьян. Строение филовируса и его генома. Полные нуклеотидные последовательности геномов вирусов Эбола и Марбург. Передача инфекции, симптомы и течение, инкубационный период и сдерживание распространения.
доклад , добавлен 07.01.2011
Особенности вирусов - возбудителей опасных заболеваний человека, которые передаются при физическом контакте, воздушно-капельным, половым путем. Характеристика вирусологии - науки, изучающей природу вирусов, их строение, размножение, биохимию, генетику.
реферат , добавлен 23.01.2010
Схема строения булавовидного бактериофага. Жизненный цикл вируса на примере ортомиксовирусов, к которым относятся вирусы гриппа А, В и С типов. Описание вирусов иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающего СПИД, табачной мозаики, герпеса 8 типа, гриппа.
Существование вирусовбыло впервые установлено при изучении мозаичной болезни табака. До 1930-х годов вирусы рассматривались как мельчайшие бактерии. В 1933 году эта точка зрения была опровергнута. Уэндел Стэнли, работавший в Рокфеллеровском институте, получил экстракт вируса табачной мозаики и инфицированных растений и очистил его. Очищенный вирус осаждался в виде кристаллов. Кристаллизация - это один из главных тестов на наличии химически чистого соединения, не содержащего примеси: таким образом, стало ясно, что химической точки зрения вирус намного проще живого организма.
Вирусы в первые были открыты в 1892 г. выдающимся русским биологом Д.И. Ивановым, который стал основателем вирусологии.
Сейчас известно около 200 форм животных вирусов, 170 растительных вирусов и 50 бактериальных вирусов. Никто не знает, сколько существует вирусов, почти всегда можно выделить новые вирусы.
Немалую роль вирусы играют в эволюции организмов. Вирусы - мощный мутагенный фактор. После вирусных заболеваний у человека и животных резко возрастает число повреждённых хромосом. Таким образом, вирусы являются поставщиками новых мутаций для естественного отбора. Геном вируса может включаться в геном хозяина, и вирусы могут переносить генетическую информацию. С помощью электронного микроскопа изучена структура вирусов. Вирус табачной мозаики, например имеет палочковидную форму; его длина составляет 300нм и диаметр 15нм. В состав вируса входит единственная молекула РНК в 6000 нуклеотидов. Выводя основные группы вирусов такие как РНК - содержащиеся вирусы, ДНК - содержащиеся вирусы, вироиды и многие другие. Одно-цепочные РНК - содержащиеся вирусы подразделяются на вирусы позитивным (плюс нитевым) и негативным (минус нитевым) геномами. В первом случае РНК функционирует как матричная, во втором случае на ней образуется комплиментарная цепь, которая служит для синтеза мРНК вируса. Позитивные делятся на оболочные и безоболочные. Например, вирус табачной мозаики имеет оболочку, а вирус полиамилита и ящура не имеет оболочку. К позитивным вирусам относятся арбовирусы они переносят жёлтую лихорадку.
Негативные вирусы вызывают бешенство, корь, свинка, болезнь Ньюкасла домашних птиц.
ДНК содержащиеся вирусы вызывают паппиломы и герпес. Заражение герпесом приводит к появлению язвенных и гнойных пузырьков. Также герпес вызывает заболевание половых органов, ветряную оспу, лишай и некоторые виды рака. Гепатит "Б" вызывает, содержащиеся частично двух цепочную ДНК, а гепатит "А" вызывает РНК - содержащихся вирусов. Вероиды - это мельчайшие из известных возбудителей болезни; они намного меньше вирусных генов и лишены белковой оболочки. Известные вероиды растений, они состоят из однонитевой молекулы РНК, которая автономно реплицируется в заряжённых клетках. Один из вироидов стал причиной гибели миллионов кокосовых пальм на Филиппинах.
Вирусы также поражают бактерии, которые называются бактериофагами или фагами. Один из распространенных фагов - Т4. Он имеет сложную структуру, чем у вирусов. Длина его 100нм, а сам фаг состоит из пяти "частей": чехла отростка, способного к сокращению, базальной пластинки и нитей отростка. Длинная молекула ДНК уложена в виде спирали головки фага.
Вирусы размножаются, используя генетический аппарат клетки. Размножение вируса происходит в три этапа: вирусные нуклеиновые кислоты "заставляют" клетку синтезировать новые вирусы ферменты; синтезируются в необходимом количестве вирус специфические нуклеиновых кислот и белков; происходит сборка вирусных частей.
Вирусы являются одной из самых распространённых форм существования органической материи на планете по численности: воды мирового океана содержат около 250 миллионов частиц бактериофагов на миллилитр воды. Вирусы играют важную роль в регуляции численности популяций видов живых организмов.
В жизни человека вирусы играют отрицательную роль – вызывают заболевания
органов:
- дыхания (грипп);
- пищеварения (гепатит);
- нервной системы (полиомиелит, энцефалит, бешенство);
- а также кожи и слизистых оболочек (герпес, оспа);
- угнетающие иммунитет (СПИД).
В современном мире человечество ищет такой препарат, который мог бы заставить исчезнуть СПИДу.
Синдром приобретённого иммунной дефицита (СПИД) впервые обнаружен в 1981 году в Калифорнии (США). Вирус иммунной дефицита человека (ВИЧ) передаётся через кровь и поражает иммунную систему человека, который становится беззащитным против других болезней. Человек, заражённый СПИДом, может не болеть в течение пяти лет. Лекарств против СПИДа нет. И ещё не удалось спасти ни одного человека. В 1993 году число заражённых СПИДом достигло 15 миллионов человек. Первое декабря объявлен днём всемирной борьбы с о СПИДом. Единственная спасение от СПИДа - личная профилактика т.е.:
Пользование одноразовыми шприцами.
Пользоваться презервативами.
Оспа - вирусная инфекционная болезнь, исчезнувшая в 20 веке в бывшем СССР, оспа не отмечалась с 1937 года. Последний случай был зарегистрирован осенью 1977 году в Эфиопии. В 1980 году "ВОЗ" (всемирная организация здравоохранения) официально объявила о полной ликвидации оспы на Земле.
И наконец грипп, который образует целые эпидемии приводящие к летальному исходу. Зимой 1968/69 года в США было зарегистрировано 50 млн. случаев кон конского гриппа, при этом 70000 человек погибло. Колоссальная эпидемия гриппа 1918/19 г. охватила весь земной шар, проходила в виде трёх волн и унесла 20 млн. человек.
Более тысячи известных заболеваний растений вызываются вирусами, относящиеся примерно к 100 различным типам. Вирусные болезни растений, как правило, распространяются с помощью беспозвоночных - насекомых. Сосущие насекомые, такие как тля и цикадки переносят вирус вместе с соком. Вирусы растений содержат РНК, за исключением каулимовирусы и геминивирусы. В большинстве случаев капсид вирусов растений состоит из одного типа белка.
Вирусы вызывают рак у многих групп животных. Помимо ретро вирусов существует группа ДНК - содержащиеся. Герпесвирусов (вирус Эпгитейна-Барр), вызывающий два типа рака у человека.
Взаимодействуя с клеткой организма хозяина, вирус изменяет процессы жизнедеятельности, строение и ведет к гибели. Вирусы вызывают заболевания клеток человека, животных, растений. В природе вирусы регулируют численность своих хозяев. Таким образом происходит естественный отбор – самые сильные организмы (способны вырабатывать антитела) имеют шанс выжить.
