 |
|
|
|||||||||
|
§ 14. Неклеточная форма жизни: вирусы. Подумайте какие сложности возникают при попытках создать вакцину против вичНеклеточная форма жизни: вирусы. Размножение вирусовВспомните! Чем вирусы отличаются от всех остальных живых существ? Вирусы — это неклеточная форма жизни. Считая признаком живого наличие клеточного строения, большинство ученых, тем не менее, относят вирусы к живым организмам, потому что их существование неразрывно связано с клеткой. Являясь внутриклеточными паразитами, вне клетки вирусы не способны к самовоспроизведению и осуществлению процессов обмена веществ. Почему существование вирусов не противоречит основным положениям клеточной теории? Состоят из органических веществ, что и клетки (белки, нуклеиновые кислоты) Размножаются с помощью клеток Какие вы знаете вирусные заболевания? Грипп, ВИЧ, бешенство, краснуха, оспа, герпес, гепатит, корь, папиллома, полиомиелит. Вопросы для повторения и задания 1. Как устроены вирусы? Вирусы имеют очень простое строение. Каждый вирус состоит из нуклеиновой кислоты (или ДНК, или РНК) и белка. Нуклеиновая кислота является генетическим материалом вируса. Она окружена защитной белковой оболочкой — капсидом. Внутри капсида могут также находиться собственные вирусные ферменты. Некоторые вирусы, например вирус гриппа и ВИЧ, имеют дополнительную оболочку, которая образуется из клеточной мембраны клетки-хозяина. Капсид вируса, состоящий из многих белковых молекул, обладает высокой степенью симметрии, имея, как правило, спиральную или многогранную форму. Эта особенность строения позволяет отдельным белкам вируса объединяться в полную вирусную частицу путём самосборки. 2. Каков принцип взаимодействия вируса и клетки? Обычно вирус сначала связывается с поверхностью клетки-хозяина, а затем или проникает внутрь целиком (путём эндоцитоза), или с помощью специальных приспособлений вводит в клетку свою нуклеиновую кислоту. Попав в клетку, генетический материал вируса взаимодействует с ДНК хозяина таким образом, что клетка сама начинает синтезировать необходимые вирусу белки. Одновременно происходит копирование наследственного материала паразита, и в цитоплазме заражённой клетки начинается самосборка новых вирусных частиц. Готовые вирусные частицы покидают клетку или постепенно, не вызывая её гибели, но изменяя работоспособность, или одновременно в большом количестве, что приводит к разрушению клетки. 3. Опишите процесс проникновения вируса в клетку. «Голые» вирусы проникают в клетку путём эндоцитоза — погружения участка клеточной мембраны в месте их адсорбции. Иначе этот процесс известен как виропексис [вирус + греч. pexis, прикрепление]. «Одетые» вирусы проникают в клетку путём слияния суперкапсида с клеточной мембраной при участии специфических F-белков (белков слияния). Кислые значения рН способствуют слиянию вирусной оболочки и клеточной мембраны. При проникновении «голых» вирусов в клетку образуются вакуоли (эндосомы). После проникновения «одетых» вирусов в цитоплазму происходит частичная депротеинизация вирионов и модификация их нуклеопротеида (раздевание). Модифицированные частицы теряют инфекционные свойства, в ряде случаев изменяются чувствительность к РНКазе, нейтрализующему действию антител (AT) и другие признаки, специфичные для отдельных групп вирусов. 4. В чём проявляется действие вирусов на клетку? Попав в клетку, генетический материал вируса взаимодействует с ДНК хозяина таким образом, что клетка сама начинает синтезировать необходимые вирусу белки. Одновременно происходит копирование наследственного материала паразита 5. Используя знания о путях распространения вирусных и бактериальных инфекций, предложите пути предотвращения инфекционных заболеваний.
6. Предложите несколько разных классификаций вирусов. Какие критерии вы положили в основу этих классификаций? Сравните свои классификации и классификации, которые создали ваши одноклассники.
Подумайте! Вспомните! 1. Объясните, почему вирус может проявить свойства живого организма, только внедрившись в живую клетку. Вирус-неклеточная форма жизни, у него нет никаких органоидов, выполняющих в клетках определенные функции, нет обмена веществ, вирусы не питаются, не размножаются самостоятельно, не синтезируют никаких веществ. У них есть только наследственность в форме какой-то одной нуклеиновой кислоты-ДНК или РНК, а также капсид из белков. Поэтому только в клетке хозяина, когда вирус встраивает свою ДНК (если это ретро-вирус, то сначала происходит обратная транскрипция и строится по РНК-ДНК) в ДНК клетки, могут образовываться новые вирусы. При репликации и дальнейшем синтезе клеткой нуклеиновых кислот и белков заодно воспроизводится и вся информация вируса, занесенная им, и собираются новые вирусные частицы. 2. Почему вирусные заболевания имеют характер эпидемий? Охарактеризуйте меры борьбы с вирусными инфекциями. Распространяются быстро, воздушно-капельным путем. 3. Выскажите своё мнение о времени появления на Земле вирусов в историческом прошлом, учитывая, что вирусы могут размножаться только в живых клетках. Вирусы - первые обитатели Земли, которые выбрали для себя паразитическое состояние. Вирусы - самые простые существа на Земле. Если считать, что жизнь на Земле началась более 3 млрд лет назад, а возраст самой Земли около 4,7(4,66) млрд. лет, то в этом промежутке и появились вирусы на Земле. Я поддерживаю мнение, что вирусы появились (и появляются и поныне) как результат воздействий (прежде всего неблагоприятных) на биологическую клетку. И в том числе как отклик на неблагоприятное воздействие от других клеток, клеток другого вида. «Предполагается, что вирусы, не являясь самостоятельными живыми существами, представляют собой информационное средство в системе всебиологической борьбы за существование». 4. Объясните, почему в середине XX в. вирусы стали одним из главных объектов экспериментальных генетических исследований. Вирусы быстро размножаются, ими легко заразиться, вызывают эпидемии и пандемии, могут служить мутагенами для человека, животных и растений. 5. Какие сложности возникают при попытках создать вакцину против ВИЧ-инфекции? Так как ВИЧ уничтожает иммунную систему человека, а вакцина изготавливается из ослабленных или убитых микроорганизмов, продуктов их жизнедеятельности, или из их антигенов, полученных генно-инженерным или химическим путём. Иммунная ситема не выдержит этого действия. 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 генов (ГПГ) — процесс, в котором организм передаёт генетический материал другому организму, не являющемуся его потомком. Вертикальный перенос генов – это перенос генетической информации от клетки или организма к их потомству при помощь обычных генетических механизмов. 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. Борьба человечества с эпидемией СПИДа продолжается. И хотя рано подводить итоги, определенные, без сомнения, оптимистические тенденции, все-такипрослеживаются. Так, биологам из Америки, удалось вырастить иммунные клетки, в которых вирус иммунодефицита человека размножаться не может. Этого удалось добиться с помощью новейшей методики, позволяющей влиять на работу наследственного аппарата клетки. Профессор Колорадского университета Рамеш Аккина и его коллеги спроектировали особые молекулы, которые блокируют работу одного из ключевых генов вируса иммунодефицита. Затем ученые изготовили искусственный ген, способный осуществлять синтез таких молекул, и с помощью вируса-носителяввели его в ядра стволовых клеток, которые в последствии и дают начало иммунным клеткам уже защищенным от ВИЧ-инфекции. Однако насколько эта методика окажется эффективной в борьбе со СПИДом, покажут только клинические испытания. Еще 20 лет назад заболевание считалось неизлечимым. В 90-тые годы применялись только препараты короткоживущего интерферона-альфа. Эффективность такого лечения была очень низка. На протяжении последнего десятилетия «золотым стандартом» в терапии хронического гепатита С являлась комбинированная противовирусная терапия пегилированным интерфероном-альфа и рибавирином, эффективность которой в отношении элиминации вируса, то есть излечения гепатита С, достигает в целом 60-70%. При этом, среди больных, инфицированных 2 и 3 генотипами вируса, она составляет около 90%. В то же время, частота излечения у больных, инфицированных генотипом вируса С, до последнего времени составляла всего 40-50%. 8. Создайте портфолио по теме «Роль вирусов в жизни организмов и эволюции органического мира на Земле». План: 1. Особенности жизнедеятельности (размеры) 2. Схема строения вируса 3. Схема проникновения в клетку, размножения 4. Стихи и загадки о вирусах 1. Вирусы (лат. virus — яд) — не имеют клеточного строения, поэтому их относят к самым простым неклеточным формам жизни. Вирусы — это внутриклеточные паразиты, и вне клетки они не проявляют никаких свойств живого. Они не потребляют пищи и не вырабатывают энергии, не растут, у них нет обмена веществ. Многие из них во внешней среде имеют форму кристаллов. Вирусы настолько малы, что их можно увидеть только с помощью электронного микроскопа. От неживой материи вирусы отличаются двумя свойствами: способностью воспроизводить себе подобные формы (размножаться) и обладанием наследственностью и изменчивостью. Устроены вирусы очень просто. Каждая вирусная частица состоит из РНК или ДНК, заключенной в белковую оболочку, которую называют капсидом. Проникнув в клетку, вирус изменяет в ней обмен веществ, направляя всю ее деятельность на производство вирусной нуклеиновой кислоты и вирусных белков. Внутри клетки происходит самосборка вирусных частиц из синтезированных молекул нуклеиновой кислоты и белков.
4.Загадки и стихи Голова с утра болит, Я чихаю, я охрип. Что такое? Это – ... грипп Подлый вирус этот грипп Глова сейчас болит Поднялась температура И нужнате перь микстура Заболела детка корью? Это вовсе и не горе Врач поможет, поспешит Нашу детку излечит На прививку я иду Гордо к доктору приду Шприц давайте и укол Все готово? Я пошел 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. Биофизики, биохимики, не смогут обойтись без таких знаний. Физический и химический процессы протекают по одинаковым законам. 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. Системный биотехнолог. Специалист по замещению устаревших решений в разных отраслях новыми продуктами отрасли биотехнологий. Например, он будет помогать транспортным компаниям перейти на биотопливо вместо дизельного, а строительным – на новые биоматериалы вместо цемента и бетона. Использовать биотехнологии для очистки жидких сред. 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. Наверное генетики. Занимаясь генетическим материалом могут работать в любых отраслях связанных с живыми организмами, будь то селекция или любая отрасль медицинских знаний. resheba.com Вакцина против вич — Какие сложности возникают при попытках создать вакцину против ВИЧ инфекции? — 22 ответа Вакцина вичВ разделе Домашние задания на вопрос Какие сложности возникают при попытках создать вакцину против ВИЧ инфекции? заданный автором Джоли лучший ответ это Главная трудность при создании вакцины к ВИЧ связана с быстрой генетической изменчивостью вируса. Как только в организме появляются антитела против молекул его оболочки, он готов до неузнаваемости изменить свой "внешний вид", чтобы иммунная система не смогла его "узнать" и обезвредить. Считается, что в природе не существует двух совершенно идентичных ВИЧ. Необычайно высокое разнообразие ВИЧ и осложняет создание вакцины, универсально эффективной в отношении различных вариантов вируса, циркулирующих в человеческой популяции. В этом отношении ВИЧ уникален. Другие вирусы тоже видоизменяются, но это происходит значительно реже и в существенно меньших масштабах. В качестве примера можно привести вирус полиомиелита, для которого существует эффективная вакцина. Эта вакцина успешно используется во всем мире, а создана она на основе всего трех вариантов этого вируса. В случае ВИЧ такой подход совершенно не работает. Антитела бессильны против этого вируса.Серьезно осложняет проблему получения эффективных вакцин к ВИЧ так называемая суперинфекция. Еще один осложняющий вакцинацию момент - это образование вирусных рекомбинатов. В результате суперинфекции в кровяном русле больного может появиться сразу два разных подтипа ВИЧ, например, один подтипа "А", а другой - подтипа "В", вирусы могут "скреститься" между собой (рекомбинировать). В результате рекомбинации возникнет гибрид - "А/В". Против такого гибрида не сможет действовать ни анти-"А", ни анти-"В" вакцины, будет нужна новая вакцина - анти-"А/B". Таким образом, рекомбинация вирусов, основанная на суперинфекции, создает серьезные дополнительные трудности для выработки "универсальной" действенной вакцины. Для разных гибридов (а их разнообразие может быть огромным) потребуется создание многочисленных дополнительных вакцин.Еще одна проблема, препятствующая созданию "прививки от ВИЧ-инфекции", связана со способностью вируса прятаться внутри некоторых типов клеток.ссылкаКогда пишется о "вакцине" против ВИЧ практически всегда имеется в виду профилактическая вакцина, то есть вакцина для защиты ВИЧ-отрицательных людей от вируса в ситуациях риска. Другая цель профилактической вакцины - замедлить развитие ВИЧ-инфекции у тех людей, которые станут в дальнейшем ВИЧ-положительными. Однако также существуют разработки терапевтической, то есть лечебной вакцины, предназначенной ВИЧ-положительным людям. Цель терапевтической вакцины – борьба с последствиями ВИЧ-инфекции для организма человека.Разработка каждой новой вакцины - очень длительный и очень сложный процесс. Обычно разработка и клинические испытания любой новой вакцины занимают 10-15 лет и стоят от 100 до 200 миллионов долларов, при этом нет гарантий, что разработанная вакцина окажется в результате эффективной. Создание вакцины против ВИЧ особенно сложно, так как ВИЧ – очень сложный вирус, более того, он атакует клетки иммунной системы, на которую направлена и вакцина, что создает непредвиденные трудности.Также для ВИЧ отсутствует адекватная модель на животных, в отличие от многих других патогенов. ВИЧ может инфицировать только некоторых человекообразных обезьян, но он не вызывает у них иммунодефицита, и не так влияет на их иммунную систему.Другая сложность в том, что ВИЧ генетически нестабилен, постоянно возникают новые мутации. Таким образом, ВИЧ и обманывает иммунную систему – она не в состоянии распознавать и контролировать все вариации вируса. Именно поэтому новое американское исследование очень обнадеживает – оно говорит о том, что хотя вариабельность ВИЧ – это проблема, ученые, работающие над вакциной, потенциально смогут ее преодолеть.ссылка Привет! Вот подборка тем с ответами на Ваш вопрос: Какие сложности возникают при попытках создать вакцину против ВИЧ инфекции? Ответ от 2 ответа[гуру]Привет! Вот еще темы с нужными ответами:
Ответить на вопрос:22oa.ru вирусы. Биология. Общая биология. 10 класс. Базовый уровень14. Неклеточная форма жизни: вирусы Вспомните! Чем вирусы отличаются от всех остальных живых существ? Почему существование вирусов не противоречит основным положениям клеточной теории? Какие вы знаете вирусные заболевания? В 1892 г. русский ботаник Дмитрий Иосифович Ивановский, изучая мозаичную болезнь растений табака, обнаружил, что при пропускании сока, выделенного из больного растения, через фильтры, задерживающие бактерий, жидкость сохраняла способность вызывать заболевания у здоровых растений. Возбудитель болезни был столь мал, что его и подобные ему структуры, получившие в дальнейшем название вирусы (от лат. virus – яд), стало возможно изучать только после изобретения электронного микроскопа. Вирусы – это неклеточная форма жизни. Считая признаком живого наличие клеточного строения, большинство учёных тем не менее относят вирусы к живым организмам, потому что их существование неразрывно связано с клеткой. Являясь внутриклеточными паразитами, вне клетки вирусы не способны к самовоспроизведению и осуществлению процессов обмена веществ. Строение вирусов. Вирусы имеют очень простое строение (рис. 46). Каждый вирус состоит из нуклеиновой кислоты (или ДНК, или РНК) и белка. Нуклеиновая кислота является генетическим материалом вируса. Она окружена защитной белковой оболочкой – капсидом. Внутри капсида могут также находиться собственные вирусные ферменты. Некоторые вирусы, например вирус гриппа и ВИЧ, имеют дополнительную оболочку, которая образуется из клеточной мембраны клетки-хозяина. Капсид вируса, состоящий из многих белковых молекул, обладает высокой степенью симметрии, имея, как правило, спиральную или многогранную форму. Эта особенность строения позволяет отдельным белкам вируса объединяться в полную вирусную частицу путём самосборки.  Рис. 46. Вирусы: строение и разнообразие  Рис. 47. Жизненный цикл вирусов (А) и электронная фотография бактериофага (Б) Размножение вирусов. Ни один из известных на сегодняшний день вирусов не способен к самостоятельному существованию. Обычно вирус сначала связывается с поверхностью клетки-хозяина, а затем или проникает внутрь целиком (путём эндоцитоза), или с помощью специальных приспособлений вводит в клетку свою нуклеиновую кислоту (рис. 47, 48). Попав в клетку, генетический материал вируса взаимодействует с ДНК хозяина таким образом, что клетка сама начинает синтезировать необходимые вирусу белки. Одновременно происходит копирование наследственного материала паразита, и в цитоплазме заражённой клетки начинается самосборка новых вирусных частиц. Готовые вирусные частицы покидают клетку или постепенно, не вызывая её гибели, но изменяя работоспособность, или одновременно в большом количестве, что приводит к разрушению клетки.  Рис. 48. Бактериофаги на поверхности клетки-хозяина (электронная фотография) Вирусы как возбудители болезней. Вирусы способны поражать и эукариотические, и прокариотические клетки. Вирусы, инфицирующие бактерий, называют бактериофагами. Вирусы вызывают множество различных заболеваний у животных, растений и грибов, причём каждый из них имеет своего собственного специфического хозяина. Вирус табачной мозаики, например, поражает растения табака, вызывая образование на листьях характерных пятен – это места отмирания тканей. Вирус оспы поражает только эпителиальные клетки, а вирус полиомиелита – клетки нервной ткани. Вирусными заболеваниями человека являются также грипп, корь, краснуха, гепатит, ветряная оспа, бешенство, герпес, СПИД и многие другие. СПИД. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий синдром приобретённого иммунодефицита (СПИД), впервые был выделен в США в 1981 г. К 2000 г. число инфицированных этим вирусом уже превысило 30 млн человек. В настоящее время болезнь очень быстро распространяется в Азии, Африке, а также в Центральной и Восточной Европе. ВИЧ относят к группе ретровирусов, генетическим материалом которых является РНК (рис. 49). Обычно перенос генетической информации в клетке идёт в направлении от ДНК к РНК (транскрипция). У ретровирусов при попадании в клетку-хозяина происходит противоположный процесс, так называемая обратная транскрипция, при которой на основе вирусной РНК синтезируется ДНК, которая затем встраивается в ДНК хозяина.  Рис. 49. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ): А – модель вируса; Б – схема строения; В – электронная фотография  Рис. 50. Жизненный цикл вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) Рассмотрим жизненный цикл вируса иммунодефицита (рис. 50). ВИЧ инфицирует и уничтожает лейкоциты, в том числе так называемые лимфоциты-хелперы (от англ. help – помощь), которые обеспечивают формирование иммунитета человека. После проникновения ВИЧ в клетку путём эндоцитоза (рис. 50, 1–3) вирусная РНК выходит в цитоплазму (рис. 50, 4), где на её основе с помощью специального фермента синтезируется вирусная ДНК (рис. 50, 5). Последняя проникает через поры в клеточное ядро и встраивается в ДНК хозяина (рис. 50, 6). В дальнейшем при делении клетки одновременно с копированием клеточной ДНК происходит и копирование встроенной вирусной ДНК, в результате чего количество заражённых лимфоцитов быстро растёт. Этот процесс может продолжаться в течение многих лет. По истечении некоторого времени вирус вновь активизируется (рис. 50, 7) и «заставляет» клетку работать на себя, синтезируя вирусные РНК и белки (рис. 50, 8), из которых собираются новые вирусные частицы, покидающие клетку-хозяина (рис. 50, 9). Причины, по которым вирус спустя 5–6 лет скрытого существования переходит в активную форму, неизвестны. Новые вирусные частицы заражают ещё здоровые лимфоциты. В результате иммунная система разрушается, лимфоциты перестают узнавать чужеродные белки и болезнетворные бактерии, попадающие в организм, и человек становится уязвимым для любых инфекционных заболеваний. Ежегодно у 1–2 % ВИЧ-инфицированных развивается СПИД. Больные СПИДом подвержены различным бактериальным, вирусным и грибковым инфекциям, которые и становятся причиной их смерти. Более 60 % заболевших СПИДом погибают от пневмонии, с которой обычно успешно справляется иммунная система здорового человека. У многих носителей ВИЧ развиваются злокачественные опухоли, а при заражении токсоплазмозом[2] поражаются большие полушария головного мозга, что в дальнейшем может привести к параличу[3] и коме[4]. Обычно ВИЧ передаётся вместе с кровью или спермой. В 90 % случаев заражение происходит при половом контакте, при этом риск заражения увеличивается пропорционально увеличению числа половых партнёров. Многократное использование одного и того же шприца приводит к быстрому распространению вируса среди наркоманов. ВИЧ может попасть в организм человека при контакте с кровью больного, например при обработке ран. Существует вероятность заражения при переливании крови, не прошедшей тестирование на присутствие ВИЧ. От ВИЧ-инфицированной матери вирус может через плаценту попасть в кровь плода или передаться новорождённому при кормлении грудным молоком. Но воздушно-капельным путём и при рукопожатии этот вирус не распространяется. ВИЧ – это вирус, поэтому антибиотики, которые используют при лечении бактериальных инфекций, в данном случае бессильны. Современная медицина разрабатывает лекарственные средства, которые подавляют репликацию ВИЧ, но их использование имеет много побочных эффектов и перспективы их применения пока неясны. Разработка вакцины против ВИЧ тоже имеет определённые сложности; это связано с особенностями строения данного вируса и тяжестью заболевания, которое он вызывает. На сегодняшний день важным направлением в лечении СПИДа является восстановление иммунной системы инфицированных. Пока не существует эффективных способов лечения этого заболевания, лучшим способом защиты от СПИДа является соблюдение мер предосторожности: – следует избегать случайных половых связей, а при половых контактах изолировать себя от спермы и крови партнёра при помощи презерватива; – в больницах, стоматологических клиниках, поликлиниках и косметических салонах необходимо использовать одноразовые шприцы, а инструменты многоразового применения тщательно стерилизовать, соблюдая все необходимые условия; – донорскую кровь следует проверять на наличие антител к ВИЧ. Вирусы как переносчики генетической информации. Существует гипотеза, что вирусы – это генетический материал, некогда покинувший клетку, но сохранивший способность к самовоспроизведению при возвращении в неё. Следовательно, в процессе эволюции вирусы возникли позже появления клеточной формы, а любое вирусное заражение надо рассматривать как получение клеткой некой чужеродной генетической информации. Многие вирусы способны не только привносить в организм хозяина свою наследственную информацию, но и, встраиваясь в ДНК хозяина, изменять работу клеточных генов. В процессе копирования вирусной ДНК иногда происходит частичное копирование и генетического материала хозяина. В этом случае новые собранные вирусные частицы, покидающие клетку, будут уносить с собой копию некой наследственной информации хозяина. Таким образом вирусы могут переносить гены между организмами разных видов, отрядов и даже классов, скрещивание которых в принципе невозможно. В настоящее время вирусы рассматривают не только как возбудителей инфекционных болезней, но и как переносчиков генов между организмами. Вопросы для повторения и задания 1. Как устроены вирусы? 2. Каков принцип взаимодействия вируса и клетки? 3. Опишите процесс проникновения вируса в клетку. 4. В чём проявляется действие вирусов на клетку? 5. Используя знания о путях распространения вирусных и бактериальных инфекций, предложите пути предотвращения инфекционных заболеваний. 6. Предложите несколько разных классификаций вирусов. Какие критерии вы положили в основу этих классификаций? Сравните свои классификации и классификации, которые создали ваши одноклассники. Подумайте! Выполните! 1. Объясните, почему вирус может проявить свойства живого организма, только внедрившись в живую клетку. 2. Почему вирусные заболевания имеют характер эпидемий? Охарактеризуйте меры борьбы с вирусными инфекциями. 3. Выскажите своё мнение о времени появления на Земле вирусов в историческом прошлом, учитывая, что вирусы могут размножаться только в живых клетках. 4. Объясните, почему в середине XX в. вирусы стали одним из главных объектов экспериментальных генетических исследований. 5. Какие сложности возникают при попытках создать вакцину против ВИЧ-инфекции? 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? 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. 8. Создайте портфолио[5] по теме «Роль вирусов в жизни организмов и эволюции органического мира на Земле». Работа с компьютером Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания. Узнайте больше Вироиды. В природе обнаружены инфекционные агенты гораздо меньше вирусов – вироиды. Они состоят только из молекулы кольцевой РНК и лишены каких-либо оболочек. Самые малые вироиды имеют длину всего 220 нуклеотидов. Вироиды обнаружены в клетках многих растений. Считается, что они представляют собой вырезанные участки иРНК, которые приобрели способность к репликации. При этом они не работают, как иРНК, и не кодируют белки. Попадая в клетки растений, вироиды вмешиваются в работу генома клетки-хозяина и вызывают серьёзные заболевания растений. Так погибли миллионы кокосовых пальм на Филиппинах во второй половине XX в. Периодически от вироидов серьёзно страдают посадки картофеля, цитрусовых, огурцов, декоративных цветов и других диких и сельскохозяйственных растений. В животных клетках и у человека вироиды пока не обнаружены. Вирусы и рак. Многие вирусы способны, проникая в клетки организма, встраивать свой геном в геном клетки, вызывая тем самым серьёзные нарушения в работе генетического аппарата нормальных клеток. В результате может произойти превращение нормальной клетки в раковую. У многих животных (рыб, амфибий, птиц, млекопитающих) обнаружены десятки вирусов, вызывающих раковые заболевания. У человека обнаружены целые группы онковирусов. Полагают, что около 15 % опухолей человека провоцируются вирусной инфекцией. Повторите и вспомните! Человек Иммунитет. Белки или полисахариды вирусов, попадающих в организм, являются антигенами. Антигены – это любые чужеродные вещества, которые при проникновении в организм воспринимаются как генетически чужеродные и вызывают иммунную реакцию. Иммунитетом называют способность организмов защищаться от болезнетворных микроорганизмов, вирусов и иных чужеродных тел и веществ, сохраняя тем самым постоянство своего состава и свойств. Существует несколько видов иммунитета. Если иммунитет существует или возникает у человека без каких-либо специальных воздействий, его называют естественным. Иммунитет, полученный путём использования медицинских средств, носит название искусственного. Естественный врождённый иммунитет одинаков у всех особей вида и передаётся по наследству, т. е. генетически закреплён. Так, человек не болеет многими болезнями, которые встречаются у животных. Например, человек никогда не заболеет собачьей чумкой, так же как собака не заболеет гриппом. Естественный приобретённый иммунитет отличается у разных людей и не передаётся по наследству, поэтому его ещё называют индивидуальным иммунитетом. Пассивный естественный иммунитет обеспечивают антитела, полученные ребёнком от матери вместе с грудным молоком. Активный естественный иммунитет формируется после перенесённого заболевания. Такой иммунитет также называют постинфекционным. Он сохраняется в организме в течение длительного времени. После некоторых заболеваний иммунитет сохраняется пожизненно, например после кори, краснухи, скарлатины и других «детских болезней». Искусственный иммунитет может быть только приобретённым. Искусственный активный иммунитет формируется в ответ на введение в организм вакцины. Вакцина – это препарат из ослабленных или убитых возбудителей заболевания, их фрагментов или токсинов. При введении вакцины (прививке) в организме в слабой форме развивается иммунный ответ, в результате которого в крови образуются специальные клетки, способные синтезировать антитела к данному возбудителю. Антитела – это сложные белки (иммуноглобулины). Они способны связываться с антигенами и обезвреживать их. При связывании антигена образуется неактивный комплекс «антиген – антитело», который может быть уничтожен лейкоцитами. Искусственный активный иммунитет стойкий, сохраняется годами. Впервые систематические прививки против оспы стали использовать с начала XIX в. после работ английского врача Эдварда Дженнера (1749–1823). Его дело продолжил французский микробиолог Луи Пастер (1822–1895). Он ввёл термин «вакцина» и применял вакцинацию в медицинской практике. Искусственный пассивный иммунитет возникает при введении человеку лечебной сыворотки, которая уже содержит готовые антитела против возбудителя. Это особенно важно в том случае, если заражение уже произошло. Пассивный иммунитет нестойкий, сохраняется в течение 4–6 недель, на протяжении которых антитела постепенно разрушаются. 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. 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. 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. Поделитесь на страничкеСледующая глава > bio.wikireading.ru Можно ли сделать вакцину против ВИЧ? — Rei RedС помощью ступенчатой вакцинации иммунную систему хотят научить вырабатывать редкий тип антител, эффективно нейтрализующих ВИЧ. По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2016 году с ВИЧ во всем мире жили 36,7 миллионов человек, 1,8 миллиона заразилось, а 1 миллион умер от развившегося СПИДа. Лекарства, которое полностью уничтожало бы ВИЧ, пока не существует. Антиретровирусные препараты, которые инфицированные люди вынуждены принимать пожизненно, сдерживают размножение вируса, но целиком его истребить не могут. Дело в том, что когда ВИЧ проникает в клетку, он встраивается в ДНК, где становится недосягаемым для лекарств и невидимым для иммунной системы. Там он может тихо «отсиживаться» и не приступать к размножению, пока не настанет безопасный момент. Известен лишь один случай полного излечения от ВИЧ. Тимоти Браун, прославившийся как «берлинский пациент», в 2007 году перенес трансплантацию костного мозга (напомним, что именно костный мозг – резервуар иммунных клеток) от донора, который обладал естественной устойчивостью к ВИЧ. (Донор был из 1% тех счастливчиков, у которых на клетках нет рецептора, с помощью которого ВИЧ в них попадает.) С первого дня после трансплантации пациент прекратил принимать антиретровирусные препараты и больше к ним не возвращался, и в дальнейшем вирус у него так и не смогли найти ни в какой форме. К сожалению, случай с Тимоти Брауном остается исключением. У других пациентов полного избавления от вируса не случалось, к тому же замещение зараженной иммунной системы с помощью трансплантации от донора – очень сложная и рискованная процедура. С ВИЧ также можно бороться методами генной терапии. У инфицированного человека забирают Т-клетки из крови и редактируют их геном: с помощью технологии CRISPR/Cas9 (о которой мы неоднократно писали) удаляют ген того самого рецептора, которого нет у людей с естественной устойчивостью к ВИЧ. Как несложно догадаться, на деле в этом направлении все обстоит гораздо сложнее, чем на словах, и пока что о молекулярно-генетическом лекарстве от ВИЧ говорить рано. Но, как известно, предотвратить болезнь лучше, чем ее лечить – иными словами, против ВИЧ хорошо бы иметь вакцину. Однако, как и в случае с лекарством, 30 лет поисков вакцины против него не увенчались успехом. При вакцинировании иммунитет должен запомнить характерные молекулярные признаки вируса. Но вирусы легко мутируют, а ВИЧ мутирует особенно быстро – из-за того, что фермент, который он использует для копирования своей генетической информации, допускает много ошибок.  Распространенность ВИЧ среди взрослого населения мира по данным на 2015 год.В течение года с момента инфицирования популяция ВИЧ может достичь такого же генетического разнообразия, какого достигает за то же время вирус гриппа в масштабе всего мира. Поэтому новая вакцина от гриппа у нас – каждый год, а вакцины от ВИЧ нету вовсе. По этой же причине организм не в состоянии победить ВИЧ самостоятельно. Иммунная система не поспевает за изменчивостью вируса: пока она изобретает антитела против одних генетических вариантов, уже вовсю плодятся другие, против которых антитела не работают. Но сравнительно недавно надежда на создание вакцины появилась вновь, когда исследователи открыли особый тип антител – нейтрализующие антитела широкого спектра действия. Они сильно мутированы (изменены) по сравнению с обычными антителами и направлены против консервативных участков вируса (то есть таких, которые слабее всего изменяются от поколения к поколению). В исследованиях последних лет было установлено, что они способны нейтрализовать до 98% всех генетических вариантов ВИЧ. Иммунная система в какой-то момент сама начинает стабильно вырабатывать такие антитела, но этот момент наступает через несколько лет после заражения – слишком поздно. Сотрудники Института аллергии и иммунологии в Ла-Холья и Института Скриппса разработали стратегию вакцинации, которая учит иммунную систему вырабатывать антитела широкого спектра быстро. Чтобы понять, что именно тут имеется в виду, нужно представлять, как вообще иммунные клетки начинают синтезировать антитела против патогена. Антитела производят В-лимфоциты. При этом сами они могут взаимодействовать с чужеродными молекулами, в том числе и с вирусными белками. У нас постоянно появляются В-клетки с самыми разными рецепторами для распознавания чужаков, так что для любого вируса обязательно найдутся В-клетки, которые схватят его молекулы. Вирусный материал В-клетки поглощают, преобразуют внутри себя и выставляют наружу на своей поверхности. Для того, чтобы дело пошло дальше, В-клетка должна пообщаться с Т-клеткой. Т-клетка подходит к В-клетке, распознает ее собственные молекулы и молекулы вирусного материала, который на ней выставлен, и теперь В-клетка получает «добро» на дальнейшую борьбу. (Если взаимодействие между Т- и В-клетками пошло как-то не так, значит, В-клетка до этого что-то сделала неправильно и Т-клетка ее не активирует.) Теперь В-клетки, получившие разрешение на борьбу с вирусом, пытаются сделать так, чтобы связывать его как можно точнее и прочнее. Они начинают делиться и при каждом делении мутируют, так что у каждой новой В-клетки рецептор слегка меняется, и клетки с новыми рецепторами опять проходят отбор при взаимодействии с Т-клетками. Если слегка изменившийся рецептор распознает вирус еще лучше, то В-клетка, у которой он получился, продолжает делиться дальше. И лишь после многих раундов такого естественного отбора В-клетки с наилучшими рецепторами начинают продуцировать антитела (которые по строению идентичны рецепторам). Роберт Эбботт (Robert K. Abbott) и его коллеги предлагают повлиять как раз на процесс отбора. Они исходят из того, что практически у всех людей в иммунной системе присутствует некое количество В-клеток широкого спектра (ранее исследователи установили, что доля таких клеток равна приблизительно одной клетке на миллион). Тогда цель вакцинации – сделать так, чтобы В-клетки широкого спектра отбирались вместо обычных, которые хоть и отшлифованы идеально под определенные вирусные генетические варианты, но очень быстро устаревают. Сама вакцинация представляет собой многоступенчатую процедуру, в ходе которой в организм вводят вирусоподобные компоненты постепенно изменяющегося состава. Каждая ступень должна приближать иммунную систему к производству заветного типа антител. По выражению одного из исследователей, все происходящее выглядит так, как если бы В-клетки, умеющие распознавать квадраты, учили распознавать круги, но учили их этому с помощью пятиугольников. На человеке разработанную стратегию не испытывали, пока что эксперименты ограничиваются мышами, и предварительные результаты можно узнать из статьи в Immunity. Говорить о полноценной вакцине против ВИЧ пока еще очень рано, но, по крайней мере, есть надежда, что ее действительно удастся создать. Источник redbod.ru |
 г.Самара, ул. Димитрова 131 [email protected] |
 |