Статия - Вирусология 2
Задача 1. Дайте концепцията и разкрийте историята на науката вирусология.
Вирусологията е бързо развиващ се клон на съвременната биология. Неговото теоретично и практическо значение за медицината, ветеринарната наука и селското стопанство е огромно. Вирусологията заема важно място сред биомедицинските науки, тъй като вирусните заболявания са широко разпространени при хора, животни и растения; освен това вирусите служат като модели, върху които се изучават основните проблеми на генетиката и молекулярната биология. Изследването на вирусите доведе до разбиране на фината структура на гените, дешифрирането на генетичния код и идентифицирането на механизмите на мутация.
Вирус (лат.) - отрова. Вирусологията е наука за вирусите; субмикроскопични вътреклетъчни паразити. В средата на ХХ век. вирусологията възниква като самостоятелна дисциплина.
В резултат на наблюдения Д. И. Ивановски и В. В. Половцев за първи път предположиха, че болестта на тютюна, така наречената тютюнева мозайка, не е една, а две напълно различни болести на едно и също растение: едната от тях ееленско, чийто причинител е гъба, а другата е с неизвестен произход. D.I. Ivanovsky стигна до извода, че болестта на тютюневата мозайка се причинява от бактерии, преминаващи през тръби с много малък диаметър (филтри на Chamberlan), които не могат да растат върху изкуствени субстрати. Причинителят на мозаечната болест се нарича Ивановски понякога „филтриращи“ бактерии, понякога микроорганизми, тъй като беше много трудно веднага да се формулира съществуването на специален свят от вируси. Д. И. Ивановски откри вирусите - нова форма на съществуване на живот. Със своите изследвания той полага основите на редица научни области на вирусологията: изследване на природата на вируса, цитопотологични вирусни инфекции, филтрируеми формимикроорганизми, хронични и латентни вирусоносители.
Структурата и свойствата на вирусите
Вирусите живеят само в клетките, те са вътреклетъчни паразити. В свободно, активно състояние те не се срещат и не могат да се размножават извън клетката. Ако всички клетъчни организми задължително имат две нуклеинови киселини - ДНК и РНК, то вирусите съдържат само една от тях. На тази основа всички вируси се разделят на две групи: ДНК-съдържащи и РНК-съдържащи. ДНК се намира в животински и човешки вируси. РНК се намира в растителните вируси.
За разлика от клетъчните организми, вирусите нямат собствена система за синтез на протеини. Вирусите внасят само своята генетична информация в клетката. ДНК молекулата на вирусите или техният геном може да бъде интегрирана в генома на клетката гостоприемник и да съществува в тази форма дълго време. По този начин опаразитяването на вирусите има особен характер - това е опаразитяване на генетично ниво.
Размерите на вируса варират от 20 до 300 nm. Средно те са 50 пъти по-малки от бактериите. Те не могат да се видят със светлинен микроскоп, тъй като дължината им е по-малка от дължината на вълната на светлината.
Схематичен разрез на вирус
Вирусите се състоят от различни компоненти:
а) основен генетичен материал (ДНК или РНК). Генетичният апарат на вируса носи информация за няколко вида протеини, които са необходими за образуването на нов вирус: генът, кодиращ обратната транскриптаза.
б) протеинова обвивка, която се нарича аспида.
Черупката често е изградена от идентични повтарящи се субединици, наречени капсомери. Капсомерите образуват структури с висока степен на симетрия.
в) допълнителна липопротеинова обвивка. Образува се от плазмената мембрана на клетката гостоприемник. Среща се само при относително големи вируси (грип, херпес).
Напълно оформена инфекциозна частица се нарича вирион.
Изменчивостта е обратната страна на наследствеността и в това отношение вирусите са като всички други организми, обитаващи нашата планета. В същото време при вирусите може да се наблюдава както генетична вариабилност, свързана с промяна в наследственото вещество, така и фенотипна вариабилност, свързана с проявата на един и същ генотип при различни условия. Пример за първия тип променливост са мутанти на същия вирус, по-специално чувствителни към температура мутанти. Пример за втория тип променливост са различните видове лезии, причинени от един и същ вирус при различни животни, растения и бактерии.
Всички вируси са паразитни по природа. Те могат да се възпроизвеждат, но само вътре в живите клетки. Обикновено вирусите причиняват явни признаци на заболяването. След като влязат в клетката, те „включват“ нейната ДНК и, използвайки собствената си ДНК или РНК, инструктират клетката да синтезира компонентите на вируса. Вирусните компоненти са способни на спонтанно образуване на вириони. Клетката, изразходвайки всички живителни сокове за синтеза на вируси, умира, претоварена с паразити. Вирусите "разбиват" клетъчната мембрана и се пренасят в друга клетка под формата на инертни частици. Вирусите извън клетката са кристали, но когато влязат в клетката, те „оживяват“.
Вирусите, подобно на други организми, се характеризират с адаптивност към условията на околната среда. Просто трябва да запомните, че за тях организмът гостоприемник е местообитанието, така че много условия на околната среда влияят на вируса индиректно - чрез организма гостоприемник. Много фактори от околната среда обаче могат пряко да повлияят на вирусите. Достатъчно е да си припомним споменатите вече температурно-чувствителни вирусни мутанти, които напр.порода при температура 32-37. С и умират при температура 38-40. C, въпреки че техните домакини остават доста жизнеспособни при тези температурни условия. Поради факта, че вирусите са паразити, те се подчиняват на законите и за тях са приложими понятията за екология на паразитизма. Всеки вирус има набор от естествени гостоприемници, понякога много широк, като например при малки РНК геномни фаги: в първия случай са засегнати всички бозайници, във втория - отделни клонове на Escherichia coli. Циркулацията на вирусите може да бъде хоризонтална (разпространена сред популацията гостоприемник) и вертикална (разпространена от родители към потомство). Така всеки вирус заема определена екологична ниша в биосферата.
Задача 2. Опишете група живи организми и тяхната роля в природата и за човека (дайте примери). Вирусите са вътреклетъчни паразити на растенията.
Ролята на микроорганизмите в природата и човешката дейност.
Био - увреждане на козметиката.
За производството на козметика се използват мазнини, смоли, етерични масла, алкохоли, витамини, хормони, ензими, глицерин, както и растителни екстракти, които са добра среда за размножаване на микроорганизми, така че 25% от козметиката съдържат живи микроорганизми. Във всички групи суровини се откриват спори, коли, коки-стафилококи, бактерии от групата на Ешерихия коли. В резултат на размножаването на микроорганизми в козметиката се наблюдава промяна в цвета и консистенцията.
Биоувреждане на текстилни влакна.
Памукът се състои от целулоза - това са влакна с дължина до 40 мм, покриващи семената, растенията памук. Може да се разгради от пектинови бактерии. Ленените влакна и коприната също са подложени на разваляне от микроорганизми. Целулозенбактериите унищожават всички материали, съдържащи влакна. При условия на висока влажност е характерна плесента. Гнилостните бактерии причиняват разграждането на целулозата.
Бактериите възникват в резултат на болести по животните, замърсяване
кожна покривка, неадекватно хранене на животното. Едра шарка се появява, след като животното е боледувало от едра шарка. Порция - кожата е покрита с струпеи. Лющенето е гнилостно разлагане, което възниква, когато бактериите на маслената киселина се разлагат.
Вирусите играят голяма роля в човешкия живот. Те са причинители на редица опасни заболявания - едра шарка, хепатит, полиомиелит, енцефалит, рубеола, морбили, грип и др. Микроорганизмите причиняват инфекциозни заболявания като ТОРС и остри респираторни инфекции.
Вирусите са вътреклетъчни паразити на растенията.
Фактът, че растенията се разболяват, хората научиха в онези далечни времена, когато преминаха към уседнало земеделие. Фермерите третираха растенията по най-добрия начин, опитаха се да предотвратят масово поражение. Един от причинителите на болестите по растенията е вирусът на тютюневата мозайка. Подобен вирус се среща в картофи, домати, цветя, плодови и ягодоплодни култури. Един от признаците на вирусна инфекция е промяна в цвета на цветята в поколенията (например лалета) и промени в цвета на листата (жълтеница на растенията).
Семейството на клостеровирусите включва около 20 нишковидни растителни вируса, предавани от листни въшки. Въпреки че клостеровирусите причиняват икономически важни болести по културите (напр. жълтеница по захарно цвекло и цитрусова тристеца), тяхната молекулярна биология едва наскоро започна да се изучава. Вирусът на жълтеница по цвекло (BEAV) е първият клостеровирус, чийто геном може да бъде секвениран и анализиран. Оказа се, че в големи РНК геноми на HPV и други представители на клостеровирусите са кодиранипротеинови последователности, чиито хомологии отразяват няколко нива на запазване. Първо, това е РНК полимеразният домен, който е универсален за всички РНК вируси; второ, протеини, чиито гени се намират само в клостеровирусите; и трето, това са протеини, които са индивидуални за всеки клостеровирус. Най-вероятният еволюционен сценарий за растежа на големи РНК геноми е дублирането на собствените последователности и улавянето на чужди гени в резултат на РНК рекомбинация. В това отношение представляват интерес съдбата и функцията на 65K протеина, чийто ген може да бъде уловен от генома на предшественика на клостеровируса от иРНК на клетката гостоприемник.
Безвирусни и устойчиви на вируси растения.
Разработването на ефективни антивирусни мерки се основава на характерните особености на всеки растителен вирус, на предаването на болестта от едно растение на друго. Използват се топлинна обработка, химиотерапия, комбинация от тези методи (пръскане на растения или насищане на атмосферата на термична камера с вирусни инхибитори).
Използва се и метод, наречен меристемна култура. Методът се основава на факта, че вирусите са разпределени неравномерно в различни растителни тъкани и някои части отсъстват (например в меристемни клетки, в точки на растеж). Тази област се изрязва при стерилни условия и е материалът за получаване на здраво потомство.
Задача 3. Помислете за опазването и основните екологични проблеми на околната среда. Икономически мотиви за рационално използване на природните ресурси и опазване на природата.
На територията на България има повече от 24 хиляди предприятия, замърсяващи атмосферния въздух и водните басейни. Тропическите гори се изсичат със скорост от 26 хектара в минута. Най-острият екологичен проблем в България е деградацията. Деградацията на земята в тундрата възниква в резултат нанарушения на растителната покривка при разработването на находището. Замърсяването на територията, замърсяването на земята от сметища с промишлени и битови отпадъци става все по-опасно. В резултат на аварията в Чернобил са замърсени областите Брянск, Орлов, Тула, Калуга и Рязан.
Екологични проблеми на Република Башкортостан.
Република Беларус е на 8-мо място по отношение на емисиите в атмосферата и на 17-то място по отношение на изхвърлянето на замърсяващи отпадъчни води.
1. Затрупване на територията с производствени отпадъци.
2. Продължава химическото замърсяване на атмосферата, водоемите и почвата. Има замърсяване на подземните води в резултат на добива и транспортирането на петрол.
3. Киселинните валежи падат на цялата територия на Република Беларус.
4. Нарушаване на земеделска земя. 60% от обработваемия фонд на Република Беларус страда от ерозия, а биологичното разнообразие намалява.
Причини за деградация на околната среда.
1. Висока концентрация на петролни рафинерии и химически заводи.
2. Използване на остаряло оборудване.
3. Чести аварии с екологични последици
Икономически мотиви за рационално природостопанство и опазване на природата.
Рационалното управление на природата е икономическа дейност на човека, която осигурява икономично използване на природните ресурси и условия, тяхното опазване и възпроизводство, като се вземат предвид не само настоящите, но и бъдещите интереси на обществото.
Опазването на природата е система от мерки за оптимизиране на връзката между човешкото общество и природата.
В основата на рационалното природоуправление и опазване на природата са следните мотиви: икономически, здравни, естетически, научно-образователни, образователни.
Икономическият мотив е най-важният мотив, тъй като цялата икономическа дейност на човека исамото му съществуване се основава на използването на природни ресурси.
Здравен мотив - възникна сравнително наскоро във връзка с нарастващото замърсяване на околната среда, резултатът от което са заболявания и намаляване на продължителността на човешкия живот.
Естетическият мотив предполага поддържането на поне отделни природни комплекси в състояние, способно да задоволи естетическите нужди на човек.
Научно-познавателният мотив означава запазване на биологичното разнообразие от организми, непроменени части от природата, нейни отделни произведения за целите на нейното научно познание.
Възпитателният мотив предполага необходимостта от опазване на природата, за да се формират духовните потребности на човека.
Крайната цел на рационалното управление на природата и опазването на природата е да се осигурят благоприятни условия за живот на хората, развитието на икономиката, науката, културата за задоволяване на материалните и културни потребности на цялото човешко общество.
Списък с референции
1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б. Обща биология. М.; изд. "Гимназия", 1996г
2. Жданова В. М., Гайдамович С. Я. Обща и частна вирусология, М.; изд. "Млада гвардия", 1982 г
3. Коротеев И. А., Бабичев С. А. Медицинска микробиология, имунология и вирусология, Москва; изд. "Специална литература", 1998 г
4. Пилнева Т. Г. Управление на природата: учебник. Надбавка за университети. М.; изд. "Финстатинформ", 1997 г