Файл: "Применение вирусов".docx

Проект на тему "Применение вирусов"Составили: Фаттяхова Аделаида и Сыван КатеринаНаучный руководитель: Феоктистова Е.Н.

Методологический паспорт

1. 
   Введение
   

Цель: изучить вирусы как отдельные организмы.Актуальность: вирусы – это важная и неотъемлимая часть нашей жизни. С момента их открытия, люди до сих пор учатся использовать их в своих интересах, и это весьма перспективное направление, которое мы считаем очень важным для изучения.Задачи: изучить природу вирусов, теории их возникновения, историю открытия и основные методы их исследования, а также методы их использования в биологии и медицинеТеоретическая часть:

1. 
   Природа вирусов
   
2. 
   Гипотезы возникновения вирусов
   
3. 
   История открытия вирусов
   
4. 
   Методы исследования вирусов
   
5. 
   Вирусология
   
6. 
   Использование вирусов и бактериофагов в биотехнологии
   

Практическая часть:

1. 
   Применение вирусов человеком
   
2. 
   Использование вирусов в медицине
   
   1. 
      Генная терапия
      
   2. 
      Генно-инженерные вакцины
      
   3. 
      Использование бактериофагов в борьбе с бактериями
      
3. 
   Вирусы как вид биологического оружия
   

1. 
   Литературный обзор
   

1. 
   Природа вирусов
   

Вирусы - мельчайшие неклеточные биологические объекты, общирная группа уникальных микроорганизмов, отличительными признаками которых являются:1. Отсутствие проявления признаков жизни вне клетки.2. Размножение при уччастии генного аппарата хозяина.3. Отсутвие собственного метаболизма.Они являются возбудителями многих опасных болезней человека, животных и растений. Они передаются при непосредственном физическом контакте, воздушно-капельным, половым путём и другими способами. Вирусы могут также переноситься другими организмами (переносчиками): так, вирус бешенства переносится собаками, рогатым скотом, летучими мышами и другими млекопитающими. [1]Способность вирусов вносить новую информацию в генетический аппарат клетки-хозяина определяет их роль важнейшего фактора изменчивости и биологической эволюции всего живого. [2]ДНК-вирусы (вирус оспы, группа герпеса, аденовирусы. заболевания дыхательных путей и глаз), паповавирусы (бородавки), гепаднавирусы (гепатит B))РНК-вирусы (пикорнавирусы (гепатит A, полиомиелит, ОРЗ), миксовирусы (грипп, корь, свинка), арбовирусы (энцефалит, желтая лихорадка)). К вирусным заболеваниям относится и обнаруженный в 1981 году вирус иммунодефицита человека, вызывающий СПИД. [3]

---

1. 
   Строение вирусов
   

Вирусы не имеют клеточного строения. Самые просто устроенные вирусные частицы — вирионы — представляют собой молекулы наследственного материала, заключённые в белковую оболочку. Наследственный материал — это молекулы нуклеиновых кислот, в структуре которых содержится информация о строении вирусной частицы. Оболочку вируса, построенную из белковых молекул, называют капсидом (от лат. capsa [ка́пса] — «футляр»). Некоторые вирусы устроены сложнее: поверх капсида у них есть дополнительная оболочка — суперкапсид (от лат. super [су́пер] — «над, выше»). Но и такие вирусы не имеют клеточного строения. [4]2. Приручение вирусов2.1 Гипотезы возникновения вирусовНесмотря на уникальный жизненный цикл и особенности структуры, вирусы являются биологическими организмами, способными к самовоспроизведению на основании универсального для всего живого генетического кода.

1. 
   Вирусы являются важнейшими возбудителями инфекционных заболеваний человека.
   
2. 
   Для вирусов характерен ряд общихсвойств:
   

молекулярная (неклеточная) структура;

3. 
   Геном представлен только однимтипомнуклеиновойкислоты(ДНК или РНК); количество цепей (1 или 2) и их структура у разных вирусов существенно отличаются;
   
4. 
   Вирусы обладают наследственностью и выраженной изменчивостью; филогенез вирусов подчиняется законам эволюции;
   
5. 
   Размножение (или репродукция) вирусов происходит только в зараженных ими клетках (строгийвнутриклеточныйпаразитизм);
   
6. 
   Вирусы не обладают собственными системами синтеза белка и генерации энергии; для репродукции используют белок- синтезирующие и энергетические системы клеток хозяина;
   

имеют минимальный размер (обычно в пределах от 10-20 до 400 нм);

7. 
   В природе распространены повсеместно (убиквитарностьвирусов).
   

До сих пор предметом дискуссии является эволюционное происхождение вирусов. Выдвигались 3 основные гипотезы:

1. 
   Вирусы возникли еще до появления клеточных форм жизни и представляют собой древнюю самостоятельную ветвь молекулярной эволюции; впоследствии они приспособились к внутриклеточному паразитированию
   
2. 
   Вирусы – результат дегенеративной эволюции; происходят из отделившихся генов бактерий или других организмов;
   
3. 
   Вирусы произошли от автономных структур клетки, содержащих нуклеиновые кислоты (митохондрии и др.)
   

---

Ведущей в настоящее время является теория самостоятельного происхождения и эволюции вирусов. Предполагается, что их источником стали вновь образованные нуклеиновые кислоты (первоначально РНК, затем ДНК). При этом они могли проявлять собственную каталитическую активность. Впоследствии в состав вирусов были включены белки. После возникновения клеточных структур вирусы приобрели способность к внутриклеточному паразитизму. [5]2.2 История открытия вирусовВирусы были открыты в 1892 в Санкт-Петербурге Дмитрием Иосифовичем Ивановским, русским микробиологом. Он продемонстрировал, что болезнь табачной мозаики вызывается агентом, размер которого значительно меньше размера бактерий: вирус табачной мозаики Ивановский определил, что это какой-то очень маленький микроб, много меньший, чем хорошо известные тогда бактерии. Он пропустил сок листьев, пораженных мозаичной болезнью табака, через особый фарфоровый фильтр, имеющий очень мелкие поры и задерживающий все бактерии. А после этого собрал фильтрат, заразил им растения, и они заболели. Первая мысль его была о том, что через фильтр проходят токсины, которые потом и вызывают болезнь. Но с помощью дальнейших экспериментов он доказал, что в фильтрате содержится не токсины, а какая-то живая субстанция. Он посчитал, что это ещё неизвестные и особые очень мелкие бактерии. [6]Вскоре после этого голландский микробиолог Мартинус Виллем Бейеринк (1851-1931) пришел к тому же выводу: он впервые разработал понятие самовоспроизводящегося жидкогоагента.Луи Пастер разработал вакцину против бешенства в Париже в 1885 году. Он передал болезнь внутримозговым путем кроликам в 1882 году видя возбудителя скорее в неизвестных и невидимых микробах. Как он продемонстрировал, патоген потерял свои болезнетворные свойства в результате непрерывной передачи инфекции этим животным.Таким образом, именно Луи Пастер создал основу для вакцинного вируса, который, в отличие от возбудителя дикого типа, характеризовался постоянным инкубационным периодом. [7]2.3 Методы исследования вирусовИсторически вирусология отпочковалась от микробиологии, и хотя микробиологическая техника не могла быть использована при работе с вирусами, такие общие принципы, как правила асептики, получение чистых линий, методы титрования и, наконец, вакцинации, легли в основу новой науки. Дальнейшее изучение наиболее важных свойств вирусов потребовало разработки ряда специальных методов. Так, способность вирусов проходить через бактериальные фильтры стала использоваться для определения их размеров и очистки, малые размеры вирусов стимулировали создание более совершенных методов микроскопии . Технический арсенал вирусологии постепенно обогащается методами физики, химии, генетики, цитологии, молекулярной биологии и иммунологии.

---

Вирусы удалось измерить и взвесить, определить их химический состав, закономерности размножения, место в природе, роль в возникновении болезней, а также разработать эффективные методы борьбы с вирусными инфекциями. Вирусы выращивают специальными методами, путем заражения лабораторных животных, куриных эмбрионов и культура тканей. На заре вирусологии исследования проводились на лабораторных животных (белых мышах, морских свинках, кроликах). Им вводили «подозрительный материал» и по картине заболевания судили, какой вирус его вызывал. Для размножения и выделения вирусов, кроме лабораторных животных стали использовать развивающиеся куриные эмбрионы, в которых хорошо размножаются некоторые вирусы, накапливаясь, порой до значительных количеств.С начала 50-х годов XX века был разработан метод культуры тканей: клетки живой ткани разделяют с помощью ферментов, переносят в специальную стерильную посуду, добавляют сложную по составу питательную среду и ставят в термостат для роста. Клетки начинают делиться и постепенно покрывают поверхность стекла ровным сплошным слоем. Если такие клетки заразить вирусом, то можно непосредственно наблюдать их разрушительное действие. Метод культуры тканей позволил открыть новые вирусы и изучить взаимодействие вирусов и клеток.Выделение, размножение и определение видовой принадлежности вирусов являются основными методами практической вирусологии. Эта работа состоит обычно из двух основных частей: изучения клеток, зараженных вирусом, и исследования выделенных вирусов.Для обнаружения зараженных клеток используются различные приемы вирусологической диагностики: метод флюоресцирующих антител, позволяющих четко определять наличие вирусов в клетках, которые внешне выглядят незараженными; метод учета скорости и характера размножения вирусов, основанный на разрушении (полном или частичном) клеток. Важную роль в диагностике вирусных инфекций играет определение титров специфических антител в сыворотке больных с помощью различных иммунологических реакций – нейтрализации, связывания комплемента, задержки гемагглютинации и др.Долгое время о существовании вирусов судили по их болезнетворному действию. Непосредственно увидеть вирусы удалось лишь после изобретения электронного микроскопа, дающего увеличение в десятки и сотни тысяч раз. Это произошло примерно через 50 лет после открытия вирусов.

---

Самые крупные вирусы приближаются по размерам к небольшим бактериям, самые мелкие – к крупным белковым молекулам, например, к молекуле гемоглобина крови. Иными словами, среди вирусов есть свои великаны и карлики. Для измерения вирусов используют условную величину, называемую нанометром (нм). Один нанометр составляет миллионную долю миллиметра. Размеры разных вирусов варьируют от 20 до нескольких сотен нм. Для сравнения приведем величину самых мелких кровяных клеток – эритроцитов, равную 7000-8000 нм, т.е. вирусы меньше эритроцитов в десятки и сотни раз. По внешнему виду тельца вирусов напоминают кубики, палочки, шарики, многогранники и нити. [8]2.4 ВирусологияВирусология (vira-яд) – наука о вирусах - мельчайших, невидимых невооруженным глазом организмах, не имеющих клеточного строения, белоксинтезирующей системы и содержащих только ДНК или РНКВирусология подразделяется на:Общую вирусология – изучает природу и происхождение вирусов, их классификацию, строение, химический состав, генетику и селекцию, устойчивость к физико-химическим воздействиям, общие механизмы взаимодействия вируса и клетки, вируса и макроорганизма, основы противовирусного иммунитета, общие признаки вирусных болезней, методы диагностики и профилактик.На вирусы не действуют антибиотики. Препараты, подавляющие активность вирусов, отнесены к отдельной группе противовирусных лекарственных средств.Медицинская вирусология изучает лишь вирусы, патогенные для человека, или вирусы, значимые для медицины (бактериофаги).Основной задачей медицинской вирусологииявляется разработка методов диагностики, лечения и профилактики вирусных инфекций у человека.Определение вирусов непосредственно в клиническом материалеосновано на прямом выявлении специфических вирусных нуклеиновых кислотили вирусных антигеновв образцах, полученных от пациента.Иногда для выявления вируса в материале могут применяться прямые вирусоскопические методы обнаружения вирусных частиц электронная микроскопия, микроскопия внутриклеточных вирусных включенийВирусные ДНКили РНКв материалах определяют при помощи ПЦР, реже – методом молекулярнойгибридизации. С их помощью проводят как индикацию, так и генетическую идентификацию вирусов (вид, вариант и т.д.) [9]2.5 Классификация вирусов

---