§ 30. Віруси

• До змісту відповідей

ПОМІРКУЙТЕ Й ОБГОВОРІТЬ СИТУАЦІЮ

Слово «вірус» перекладається з латини, як «отрута». Учений Дмитро Івановський, професор Варшавського університету, 1892 року ввів термін «фільтрівний вірус», позначивши цим терміном відкритого ним неклітинного інфекційного агента. Пізніше, 1959 року, учені починають використовувати термін «віріон» — це форма, у якій віруси існують поза живою клітиною. Як ви вважаєте, чи є віруси формою життя? Які властивості живого вони мають?

Віруси є особливою неклітинною формою життя, яка займає проміжне положення між живою та неживою природою. Усередині клітини-хазяїна вони проявляють такі ключові властивості живого, як спадковість, мінливість, розмноження та здатність до еволюції. Поза клітиною вони не виявляють жодних ознак життєдіяльності, не мають власного обміну речовин і клітинної будови.

ПРОЄКТ «ПРАКТИЧНЕ ВИКОРИСТАННЯ ВІРУСІВ»

Науці відомо, що віруси впливають на еволюцію організмів нашої планети. Вони можуть захоплювати та переносити генетичну інформацію від одного організму до іншого (горизонтальний перенос генів), що пришвидшує еволюцію. Віруси є регуляторами чисельності популяцій різних видів, тобто важливим екологічним фактором. Віруси є інструментом у генетичних дослідженнях і біотехнології. Виконайте проєкт, який висвітлює можливості практичного використання вірусів.

Тема проєкту: Практичне використання вірусів у медицині, науці та біотехнологіях.

1. Бактеріофаги успішно використовують у медицині як природну альтернативу антибіотикам для знищення небезпечних бактерій.
2. У генній терапії модифіковані нешкідливі віруси слугують транспортними векторами, які доставляють здорові гени в клітини пацієнтів.
3. Віруси застосовують у сільському господарстві для біологічного захисту рослин від комах-шкідників і гризунів без отрутохімікатів.
4. На основі ослаблених або інактивованих вірусних часток виготовляють вакцини для захисту людей і тварин від смертельних інфекцій.

РОБОТА В ПАРІ

Розгляньте малюнки 30.1 і 30.2. Порівняйте будову зображених вірусів. Чим вони схожі? Чим відрізняються? Дослідіть зазначене за допомогою діаграми Венна. Зробіть висновок.

Висновок: обидва віруси є складними за своєю будовою та містять капсид і зовнішній ліпопротеїновий суперкапсид, однак принципово відрізняються типом нуклеїнової кислоти (ВІЛ — РНК-вмісний, а вірус гепатиту B — ДНК-вмісний) та формою внутрішнього капсиду.

ЗНАЙДІТЬ ІНФОРМАЦІЮ Й ВИКОНАЙТЕ ЗАВДАННЯ

Спосіб проникнення вірусів у клітини тварин відрізняється від способів їхнього проникнення в клітини грибів, рослин і бактерій. Дізнайтеся, чому саме ці способи є різними.

⚠️

Різниця способів проникнення зумовлена наявністю або відсутністю щільної клітинної стінки. Клітини тварин оточені лише м’якою плазматичною мембраною, тому віруси легко потрапляють усередину шляхом ендоцитозу або злиття мембран. Клітини бактерій, рослин і грибів мають міцну тверду оболонку з муреїну, целюлози або хітину, яку мембрана не може обігнути. Через це бактеріофаги пробивають клітинну стінку й уприскують свою нуклеїнову кислоту за принципом шприца, а віруси рослин і грибів проникають виключно через механічні тріщини, ранки від комах чи плазмодесми.

ІНДИВІДУАЛЬНА РОБОТА

Підготуйте доповідь про те, як передаються вірусні захворювання і що треба робити для їхньої профілактики.

Шляхи передачі вірусних інфекцій:

1. Повітряно-крапельний шлях під час кашлю, чхання чи навіть розмови з інфікованою людиною (грип, кір, COVID-19, вітрянка).
2. Контактно-побутовий шлях через забруднені руки, дверні ручки, предмети побуту або немиті продукти (ротавірус, герпес).
3. Кров’яний та статевий шляхи через використання нестерильних голок, інструментів або незахищені контакти (ВІЛ, вірусні гепатити B і C).
4. Трансмісивний шлях через укуси комах або кліщів (кліщовий енцефаліт, гарячка денге).

Основні правила профілактики:

1. Вакцинація за національним календарем щеплень формує надійний імунітет проти більшості небезпечних інфекцій.
2. Регулярне та ретельне миття рук із милом змиває віріони з поверхні шкіри.
3. Провітрювання кімнат, вологе прибирання й носіння масок під час спалахів респіраторних інфекцій різко знижують концентрацію вірусів у повітрі.
4. Здоровий спосіб життя, повноцінне харчування та фізична активність зміцнюють захисні сили нашого імунітету.

ЗНАЙДІТЬ ІНФОРМАЦІЮ Й ВИКОНАЙТЕ ЗАВДАННЯ

Люди стикалися з вірусними інфекціями з давніх-давен. Так, вивчення мумії фараона Рамзеса V довело, що він помер від віспи у віці приблизно 35 років 1143 року до н. е. Поясніть, як ученим удалося довести, що це було саме назване вірусне захворювання.

⚠️

Науковці дослідили шкіру мумії та виявили на обличчі й тілі характерні сліди пустулярного висипу, типового для натуральної віспи. Пізніші мікроскопічні дослідження тканин підтвердили характерні ураження клітин шкіри, а сучасні молекулярні методи дозволили виявити залишки ДНК вірусу натуральної віспи (Variola virus).

Підготуйте доповідь про вітчизняних учених, які зробили вагомий внесок у розвиток вірусології.

Тези доповіді «Внесок українських учених у розвиток світової та вітчизняної вірусології»:

1. Дмитро Івановський 1892 року під час досліджень у Криму відкрив вірус тютюнової мозаїки, започаткувавши світову вірусологію, а 1903 року в Києві вперше описав скупчення вірусних часток («кристали Івановського»).
2. Данило Заболотний заклав основи епідеміології інфекційних хвороб, довів роль гризунів як природних резервуарів збудників небезпечних інфекцій і відкрив в Одесі першу в Україні кафедру епідеміології.
3. Сергій Гершензон у 1930-х роках у Києві відкрив мутагенну дію вірусів і експериментально довів можливість передачі генетичної інформації від РНК до ДНК задовго до офіційного відкриття зворотної транскрипції.
4. Надія Громашевська присвятила діяльність вивченню вірусних гепатитів, розробивши точні лабораторні критерії оцінки тяжкості хвороби та методи їх діагностики.
5. Сучасні українські наукові школи Інституту мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного та Інституту молекулярної біології і генетики НАН України створюють вітчизняні ПЛР-тести, вакцини та ліки проти вірусних інфекцій.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Завдяки яким дослідженням учений Дмитро Івановський відкрив 1892 року віруси?

Дмитро Івановський досліджував мозаїчну хворобу тютюну й пропускав сік уражених рослин крізь дрібнопористі керамічні бактеріальні фільтри Шамберлана. Відфільтрований сік зберігав здатність заражати здорові рослини, що довело існування збудника, набагато меншого за бактерії.

2. Яку роль відіграє в суспільстві медико-генетичне консультування?

Медико-генетичне консультування допомагає сім’ям оцінити ризик народження дитини зі спадковими вадами або генетичними патологіями. Завдяки вчасному аналізу родоводу й молекулярно-генетичним тестам лікарі можуть попередити важкі хвороби або розпочати їх корекцію з перших днів життя дитини.

3. Розгляньте малюнок. Назви яких вірусів ви вже знаєте? Що вам відомо про ці віруси? Створіть про це візуальний конспект.

На малюнку зображені: ВІЛ, вірус гепатиту B, вірус Еболи, аденовірус, вірус грипу, бактеріофаг T4, папіломавірус, ротавірус, вірус герпесу та вірус сказу.

Відомості про них:

1. ВІЛ містить РНК, руйнує клітини імунної системи (Т-лімфоцити) та спричиняє СНІД.
2. Вірус грипу вражає дихальні шляхи й характеризується високою мінливістю білків оболонки.
3. Бактеріофаг Т4 паразитує в клітинах бактерій (наприклад, кишкової палички) та впорскує в них свою ДНК крізь хвостовий чохол.
4. Вірус сказу уражає нервову систему теплокровних тварин і людини, передаючись через укуси.

Візуальний конспект:

4. Розгляньте запропонований схематичний малюнок. Назвіть і охарактеризуйте етапи життєвого циклу вірусів.

1. Прикріплення вірусу до поверхні клітини-хазяїна відбувається через взаємодію білків його оболонки зі специфічними мембранними рецепторами.
2. Проникнення вірусу всередину клітини здійснюється шляхом ендоцитозу або злиття мембран, після чого оболонка розпадається і вивільняється вірусний геном (ДНК або РНК).
3. Реплікація генетичного матеріалу та синтез вірусних білків відбуваються за рахунок ресурсів самої клітини (її ферментів, енергії АТФ і рибосом).
4. Збирання вірусних частинок проходить шляхом самозбирання, коли новоутворені молекули нуклеїнової кислоти упаковуються в білкові капсиди.
5. Вихід нових віріонів із клітини супроводжується її руйнуванням і загибеллю або ж відбувається шляхом поступового брунькування крізь мембрану без негайної загибелі клітини.