IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ВИРУСЫ – ОПАСНЫЕ ПАТОГЕНЫ!
Лабузов А.Р.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

Тема: «Вирусы – опасные патогены!»

Цель исследования:

Познакомиться с вирусами и заболеваниями, вызванными этими организмами

Задачи исследования:

1) узнать историю открытия вирусов

2) изучить строение и размножение вирусов

3) рассмотреть наиболее распространённые вирусные заболевания;

4) провести анкетирование по проблеме влияния вирусных заболеваний на жизнь человека;

5) исследовать динамику вирусных заболеваний в г. Железногорске и МОУ «Гимназия № 10»

6) разработать ряд рекомендаций по предотвращению заболеваний.

Гипотеза

Если глубже изучить вирусные заболевания, то можно предотвратить множество опасных болезней, таких как (грипп, корь, ОРЗ, ОРВИ и др.), с которыми в данное время человек старается усердно бороться.

Актуальность исследования

Вирусы являются опасными патогенами, так как они вызывают множество заболеваний. Во всём мире, в том числе и в нашей стране от них ежегодно погибают тысячи людей. Порой, люди не знают, как предотвратить вирусную атаку.

Мой проект актуален, так как информированность людей о вирусах и мерах борьбы с ними позволит снизить заболеваемость этими патогенами, а возможно, и продлить жизнь. Не зря существует поговорка: «Предупреждён – значит вооружён».

Методы исследования:

  1. теоретический (изучение литературы по данному вопросу)

  2. экспериментальный (наблюдение, исследование динамики вирусной заболеваемости)

  3. социологический (анкетирование)

2. Основная часть

2.1.История открытия вирусов

Вирус – это промежуточная форма жизни, или не жизни», т.к. вне клетки хозяина вирус превращается в кристалл. В переводе с латинского «VIRUS» -означает "яд, ядовитое начало».

До конца 19 века термин "вирус" использовался в медицине для обозначения любого инфекционного агента, вызывающего заболевание. В 80-е годы 19 века на юге России табачные плантации подверглись грозному нашествию. Отмирали верхушки растений, на листьях появлялись светлые пятна, год от года число пораженных полей увеличивалось, а причина заболеваний была неизвестна. В Бессарабию и Украину была направлена экспедиция, в которую входили Д.И. Ивановский и В.В.Половцев. В 1892 году Ивановский открыл новое царство живых существ. На поиски возбудителей болезни Ивановский потратил несколько лет. Он собирал факты, делал наблюдения, расспрашивал крестьян о симптомах болезни, и экспериментировал. Опыты показали, что дело не в составляющих растения – корневой системе, семенах, пыльце или цветках: болезнетворное начало поражает растения иным путём. Тогда молодой учёный ставит простой опыт. Он собирает больные листья, измельчает их и закапывает на участках со здоровыми растениями. Через некоторое время растения заболевают. Итак, путь от больного растения к здоровому найден. Возбудитель передаётся листьями, попавшими в почву, перезимовывает и весной поражает посевы. Но о самом возбудителе он так ничего и не узнал. Его опыты показали лишь одно, – нечто заразное содержится в соке. В эти годы ещё несколько учёных в мире бились над опознанием этого «нечто». А. Майер в Голландии предложил, что заразное начало – это бактерии. Однако Ивановский доказал, что Майер ошибся. Профильтровав заразный сок через фильтры, он осадил на них бактерии. Теперь бактерии удалены… но заразность сока сохранилась. Итак, этот непонятный агент, вызывающий болезнь не размножается на искусственных средах, проникает сквозь самые тонкие поры, погибает при нагревании. Фильтруемый яд - таким был вывод ученого. Но яд это – вещество, а возбудитель болезни табака был существом. Он отлично размножался в листьях растений. Так Д. И. Ивановский открыл новое царство живых организмов, самых мелких из всех живых и потому невидимых в световом микроскопе, проходящих сквозь тончайшие фильтры, сохраняющихся в соке годами и при этом не теряющих вирулентности, они развиваются только в живых организмах, что считалось основным критерием отличия развития вирусов от других микроорганизмов.

2.2.Строение вирусов

Подавляющее большинство ныне живущих на Земле организмов состоит из клеток, и лишь вирусы не имеют клеточного строения.По этому важнейшему признаку все живое в настоящее время делится учеными на две империи:

- доклеточные – это вирусы и фаги.

- клеточные - это бактерии и близкие к ним группы, грибы, зеленые растения, животные и человек.

Вирусы - это резко выраженные паразиты клеток, их мельчайшие организмы их размеры колеблются от 12 до 500 нанометров. Это внеклеточная форма жизни, обладающая собственным геномом и способная к воспроизведению только в клетках живых организмов. Вирусы состоят из белков и нуклеиновых кислот, а некоторые из них содержат и ферменты. Обычно нуклеиновая кислота находится в центре частицы и со всех сторон защищена белковой оболочкой. Зрелые вирусные частицы называются вирионами. Фактически они представляют собой геном, покрытый сверху белковой оболочкой, которая называется капсид. Капси́д - это внешняя оболочка вируса, состоящая из белков. Эта оболочка состоит из однотипных белковых молекул — капсомеров, уложенных определенным образом.

Вирион (или вирусная частица) состоит из одной или нескольких молекул ДНК или РНК, заключенных в белковую оболочку (капсид), иногда содержащую также липидные и углеводные компоненты.

Они имеют довольно правильную геометрическую форму, причем, как видно из рисунков, пространственные отношения между молекулами белка и нуклеиновыми кислотами неодинаковы у разных вирусов.

Известны два основных типа укладки — кубический и спиральный. У некоторых вирусов поверх капсида располагается суперкапсидная оболочка, также построенная из белка. Генетический материал представлен нуклеиновой кислотой. У одних вирусов это ДНК (так называемые ДНК-овые вирусы), у других – РНК (РНК-овые вирусы).

Спиральный- это нить нуклеиновой кислоты вируса свернута и клубок, а белковые капсомеры (однотипные белковые молекулы) плотно уложены вокруг. Такие вирусные частицы по форме напоминают шар.

Кубический- это нить нуклеиновой кислоты закручена в виде спирали, каждый виток, которой покрыт капсомерами, тесно прилегающими один к другому. Вирусные частицы в этом случае напоминают початок кукурузы.

2.3. Бактериофаги

Английский бактериолог Фредерик Туорт в статье 1915 года описал инфекционную болезнь стафилококков, инфицирующий агент проходил через фильтры, и его можно было переносить от одной колонии к другой. Независимо от Фредерика Туорта французско-канадский микробиолог Феликс Д'Эрелль 3 сентября 1917 года сообщил об открытии бактериофагов. Бактериофаги - это вирусы, паразитирующие на бактериях. Они играют большую роль в медицине и широко применяются при лечении гнойных заболеваний, вызванных стафилококками и др. Генетический материал находится в головке бактериофага, которая сверху покрыта белковой оболочкой (капсидом). Их функция – узнавать свой вид бактерий, осуществлять прикрепление фага к клетке. После прикрепления ДНК выдавливается в бактериальную клетку, а оболочки остаются снаружи.

Бактериофаги выполняют важную роль в контроле численности микробных популяций, в автолизе стареющих клеток, в переносе бактериальных генов, выступая в качестве векторных «систем»

Очень важным свойством бактериофагов является их специфичность: бактериофаги лизируют культуры определённого вида, более того, существуют так называемые типовые бактериофаги, лизирующие варианты внутри вида, хотя встречаются поливалентные бактериофаги, которые паразитируют в бактериях разных видов.

2.4. Размножение вирусов

Размножение вирусов отличается от остальных организмов. Они воспроизводятся только внутри живой клетки. Используя ее для соединения своей нуклеиновой кислоты и своих белков. При внедрении вируса внутрь клетки-хозяина происходит освобождение молекулы нуклеиновой кислоты от белка, поэтому в клетку попадает только чистый и незащищенный генетический материал. Попав внутрь клетки, вирус теряет свою белковую оболочку, его нуклеиновая кислота освобождается, причём капсид (белковая оболочка) фага остаётся вне клетки.

Если вирус ДНК, то молекула ДНК встраивается в молекулу ДНК хозяина и воспроизводится вместе с ней. Так появляются новые вирусные ДНК. Все процессы, протекающие в клетке, замедляются, клетка начинает работать на воспроизводство вируса. Так как вирус является облигатным паразитом, т.е. не способным к жизни вне организма хозяина, то для его жизни необходима клетка-хозяин, поэтому она не погибает в процессе размножения вируса. Гибель клетки происходит только после выхода из нее вирусных частиц. У некоторых вирусов геномом служит не ДНК, как обычно, а РНК (РНК- рибонуклеиновая кислота). Такие вирусы были названы ретровирусами (ретро - обратный). Ретровирус обеспечивает обратную транскрипцию, эти действия используются ретровирусом, чтобы преобразовать одноцепочечную геномную РНК в двойную спираль ДНК, которая может объединяться в геном хозяина, потенциально производя долгосрочную инфекцию, которую может быть очень трудно уничтожить. Семейство РНК-содержащих вирусов, заражающих преимущественно позвоночных. Наиболее известный и активно изучаемый представитель —вирус иммунодефицита человека.

Поразительно, как вирусы, которые в десятки и даже сотни раз меньше клеток, умело и уверенно распоряжаются клеточным хозяйством. Для построения себе подобных они используют клеточные материалы и энергию. Размножаясь, они истощают клеточные ресурсы и глубоко, часто необратимо, нарушают обмен веществ, что в конечном счёте является причиной гибели клеток.

2.5. Вирусные заболевания

Вирусы вызывают ряд заболеваний человека, растений, животных, бактерий.

Различают несколько видов вирусной инфекции:

1. Острая инфекция вызывает гибель клетки после образования нового поколения вирусов.

2. Хроническая инфекция характеризуется тем, что на протяжении продолжительного времени в клетке образуются новые поколения вирусов. Процессы продуцирования вирусов могут чередоваться с торможением их. Вирусная инфекция может передаваться от материнской клетки дочерней.

3. Латентная (скрытая) инфекция характеризуется тем, что вирусы не выделяются в окружающую среду. Возбудителя тяжело обнаружить (например, вирусы герпеса). Латентная инфекция по действию определенных факторов может перейти или в ocтpyю, или в хроническую.

4. Смешанная – это такая инфекция, когда клетку поражают два или больше разных видов вирусов. Один из них может подавлять или усиливать размножение другого.

Вирусы попадают в организм с пищей (например, вирус энтерита собак), через поврежденную или неповрежденную кожу (вирусы бешенства, герпеса, папилломы и т. п.), воздушно-капельным (через органы дыхания, например вирусы гриппа, кори и т. п.), половым путем (вирусы герпеса, СПИДа и т. п.), во время переливания крови или хирургических операций (вирусы СПИДа, гепатита В и т. п.), при участии переносчиков (например, насекомых, клещей – вирусы клещевого энцефалита, желтой лихорадки, вирусы растений и т. п.). Вирусы, которые передаются человеку и позвоночным животным членистоногими, называются арбовирусами.

Проникшие в организм вирусы распространяются по кровеносной, лимфатической (вирусы кори, ВИЧа и т. п.) и нервной системах (вирусы бешенства, полиомиелита) животных и человека, по ведущим тканям – у растений.

Каждый человек хоть раз в жизни встречался с вирусными заболеваниями, но многие не знают способы борьбы с ними.

2.5.1.Вирусные инфекционные заболевания человека

Название заболеваний

Симптомы

Методы лечения

Все виды гриппа

Сопровождаются высокой температурой, общей слабостью, а также болью в горле

Употребить внутрь организма антивирусные препараты или общеукрепляющие средства

Корь

Характеризуется поражением дыхательных путей, а также кожи и кишечника

Для лечения необходимы постельный режим, витамины, отхаркивающие средства и обильное питье.

Свинка

Характеризуется поражением дыхательных путей, при этом особенно страдают слюнные железы

При лечении свинки лекарства применяются только симптоматически: чаще всего это жаропонижающие средства для снижения высокой температуры.

ОРВИ

Характеризуется поражением дыхательных путей, а также кожи и кишечника

Для лечения необходимы витамины, антивирусные препараты, иммуностимулирующие средства

Ветряная оспа

Жар, боли в животе и головная боль, общее недомогание. Появление сыпи и зудящих волдырей.

Антивирусные препараты, обильное питьё, средства от волдырей (бриллиантовый зелёный)

2.5.2.Вирусные заболевания животных:

Название заболеваний

Симптомы

Методы лечения

Бешенство

Становятся агрессивными, раздражительными и даже могут напасть на хозяина

Биопрепараты Анатоксины Аллергены

Вирусный гепатит

Находятся в подавленном состоянии, отказывается от еды, температура животного повышается до 40-41◦С, наблюдается частая рвота с примесью желчи, диарея и другие симптомы. Помимо этого у животного может возникнуть расстройство сердечно-сосудистой и дыхательных систем

Биопрепараты Анатоксины Аллергены

Парвовирусный

энтерит

Поражаются сердечная, дыхательная и пищеварительная система

Биопрепараты Анатоксины Аллергены

Вирусный перитонит

Потеря активности и аппетита, снижение веса, повышение температуры

Биопрепараты Анатоксины Иммунное молоко

2.5.3. Вирусные заболевания растений:

Название заболеваний

Симптомы

Методы лечения

Реверсия

Цветки деформируются, лепестки узкие, вытянутые, внешне будто махровые, приобретают фиолетовый цвет

Своевременное удаление заболевших растений, борьба с почковыми смородинными клещами, использование устойчивых сортов, правильная агротехника

Инфекционный хлороз

Весной листовые пластинки желтеют вдоль жилок, в дальнейшем желтеет весь лист. Корневая поросль становится тонкой, ягоды деформируются

Своевременное удаление заболевших растений, борьба с почковыми смородинными клещами, использование устойчивых сортов, правильная агротехника

Кустистость

На малиновых кустиках образуется корневая поросль (очень тоненькие побеги) в огромном количестве

Систематическая обработка малины против сосущих насекомых, использование только качественного и здорового посадочного материала, а также соблюдение карантинных мер

Курчавость

Листовая пластинка морщится, листья уменьшаются в размерах, становятся жесткими. Плодовые кисти также деформируются, ягоды кислые, сухие, однобокие

Проводятся опрыскивание препаратами меди — бордоской жидкостью, хлорокисью, медным купоросом. Для предотвращения вирусной курчавости принимают меры по борьбе с насекомыми-переносчиками, используют устойчивые сорта

Мозаика

Все участки отличаются разной формой, а их краешки желтеют. Листики становятся несимметричными и бугристыми

Соблюдение карантинных мероприятий и использование здорового материала для посадки.

2.6.Вирус и его значение

  • Вирусы вызывают многие опасные заболевания человека: оспу, ветряную оспу, корь, грипп, гепатит, герпес, бешенство, полиомиелит, СПИД.

  • Вирусные заболевания поражают животных и растения, принося ущерб сельскому хозяйству.

  • Вирусы - бактериофаги используются для изучения синтеза белка, строения гена, раковых заболеваний.

  • Вирусы используются для борьбы с насекомыми-вредителями

3. Практическая часть

3.1. Анкетирование

С целью изучения информированности одноклассников о вирусах и вирусных заболеваниях, был проведен письменный опрос (анкетирование). В опросе участвовало 30 учеников (см. Приложение № 1).

1. Знаете ли вы что такое вирус?

- да

- нет

2. Сталкивались ли вы с вирусными заболеваниями человека?

- да

- нет

3. Сталкивались ли вы с вирусными заболеваниями животных?

- да

- нет

4. Сталкивались ли вы с вирусными заболеваниями растений?

- да

- нет

5.Какими из перечисленных заболеваний, вы болели?

- ОРЗ, ОРВИ

- Грипп

- Корь

Результаты анкетирования мы отобразили в диаграмме (см. Приложение №2).Результаты анкетирования в % соотношении представлены в таблице:

Вопрос №1

Вопрос №2

Вопрос №3

Вопрос №4

Вопрос №5

90%

81%

48%

30%

48%

10%

19%

52%

70%

36%

_

_

_

_

16%

Вывод: все опрашиваемые ученики гимназии сталкивались с вирусными заболеваниями и многие болели ими сами.

3.2. Динамика заболеваемости детей корью, гриппом, ОРЗ, ОРВИ за 2014-2016 г. в городе и МОУ «Гимназии №10»

Так как наши гимназисты утверждали в анкете, что болели вирусными заболеваниями, я заинтересовался вопросом возможными вспышками размножения вирусов в последние годы. Чтобы изучить данный вопрос я обратился за помощью к школьной медсестре, которая ведёт картотеку заболеваемости гимназистов (см. Приложение № 3). Из беседы с Еленой Анатольевной мне удалось выяснить, что случаев заболеваемости гриппом среди детей гимназии выявлено не было, хотя ребята утверждали в анкете, что болели гриппом. (возможно, многие из них гриппом считают сильное простудное заболевание с высокой температурой). Отсутствие гриппа в гимназии объясняется, в первую очередь, профилактическими ежегодными прививками (делаются с разрешения родителей). В городе же в середине января 2017г гриппозный вирус выявлен при лабораторном исследовании анализа больного, обратившегося за медицинской помощью.

Заболеваниями ОРЗ и ОРВИ гимназисты, как и остальные дети города болеют довольно часто, но и здесь в этом году в городе заболеваемость на 20% ниже эпидпорога, что также объясняется действием вакцины, которая эффективно действует и против так называемого гонконгского гриппа (Н1N1), так и обеспечивает защиту от ОРВИ, поскольку повышает общий иммунитет организма (в осеннюю прививочную компанию 2016 г в городе за счёт федеральных средств привито около 14 тыс. детей и больше 26 тыс. взрослых, то есть получили прививки около 40% горожан) см. Приложение № 4.

В последние 3 года в гимназии в результате вакцинации наблюдается тенденция к снижению уровня заболеваемости ОРВИ (2014г – 191 ученик, 2015г – 172, 2016 – 170).

Что касается кори, то её эпидемия пришлась на 2014г. В январе этого года в городе и районе заболело корью 167 человек. Из них 137 – дети, 17 – подростки и 13 – взрослые. В нашей гимназии заболевших детей было 21. Все инфицированные – прихожане церкви Евангелистских христиан-баптистов, которые не делали прививки по религиозным убеждениям. В городе действовали ограничительные мероприятия: не привитые дети не допускались во все досуговые и образовательные учреждения. Но эпидемиологическая ситуация осложнялась тем, что некоторые больные категорически отказывались от госпитализации и оставались дома, распространяя инфекцию среди других домочадцев. У многих, как утверждала Елена Анатольевна, корь протекала с такими осложнениями, как пневмония и бронхит (см. Приложение № 5).

3.3. Рекомендации по профилактике вирусных заболеваний

Итак, чаще всего люди болеют ОРВИ и гриппом. Что же делать, чтобы не попасть в число лежащих дома с высокой температурой? Вполне можно уберечься от этих неприятностей. Но для того, чтобы уберечься, нужно проводить профилактику.

Профилактику делят на специфическую и неспецифическую. К специфической относят: вакцинацию и закаливание. Неспецифическая профилактика – это курсы всевозможных таблеток и микстур.

Из беседы с медсестрой гимназии я узнал, что вакцинация против гриппа должна проводиться за 1,5 – 2 месяца до начала предполагаемой эпидемии. Она особенно важна для детей и ослабленных людей, а также для групп риска – тех, которые работают с большим количеством людей: учителя, врачи, кассиры, продавцы.

Закаливание также очень полезно и начинать его лучше с условий комфортных для организма. Лучшее время: конец весны – начало лета. (прохладные ножные ванны, контрастный душ, прогулки на свежем воздухе).

Ещё один метод – приём специальных лекарственных средств. Однако, их должен назначать врач и не стоит делать это самостоятельно. В настоящее время существует несколько наиболее популярных препаратов, применяемых для профилактики, например: арбидол, амантадин, антигриппин и др.

Одним из наиболее распространённых и доступных средств профилактики гриппа является ватно-марлевая повязка. Её следует носить как самому заболевшему, так и тем, кто с ним контактирует (см. Приложение № 6).

Необходимо помнить, что инфекция легко передаётся через грязные руки. Поэтому на период эпидемии лучше отказаться от рукопожатий. Необходимо также мыть руки с мылом, особенно во время болезни или ухода за больным.

Полезно есть фрукты и овощи. Для профилактики в период эпидемии гриппа и простудных заболеваний нужно есть чеснок, лук, так как они обладают антиоксидантными свойствами и повышают иммунитет; принимать витаминные препараты.

Психологический настрой тоже важен. Не надо впадать в панику, если рядом с вами кто-то кашлянул или чихнул. Психологический настрой играет большую роль: если вы подумали, что сейчас заболеете, то обязательно так и случится.

Поэтому, мы предлагаем всегда быть в тонусе с оптимистическим настроем в жизни.

На основании всего вышесказанного, мы разработали буклет «Осторожно, вирус!!!»(см. Приложение № 7), раздали буклеты гимназистам и провели с ними беседу по профилактике вирусных заболеваний (см. приложение № 8).

  1. Заключение

Итак, вирусы являются постоянными спутниками человека от рождения вплоть до глубокой старости. Считается, что при средней продолжительности жизни 70 лет около 7 лет человек болеет вирусными заболеваниями. Подсчитано, что в среднем человек ежегодно сталкивается с 2 и более вирусными инфекциями, а всего за жизнь вирусы до 200 раз проникают в его организм. К счастью, далеко не все встречи заканчиваются болезнями, так как в процессе эволюции человеческий организм научился успешно справляться со многими вирусами путём внедрения в практику борьбы с ними профилактических прививок.

Литература:

1. Букринская А. Г. Вирусология. — М.: Медицина, 1986. — 336 с.

2. Газета «Железногорские новости», статья «Количество заболевших корью приближается к сотне», № 4 от 23.01.2014г

3. Газета «Железногорские новости», статья «Корь распространяется», № 5 от 30.01.2014г.

4. Газета «Железногорские новости», статья «От вируса спасёт прививка», № 48 от 01.12.2016г.

5. Газета «Железногорские новости», статья «Зарегистрирован первый случай гриппа», № 3 от 19.01.2017г.

6. Н. Грин. У. Стаут. Д. Тейлор. «Биология» в 3-х томах том 1. Перевод с английского. Под редакций Р. Сопера , Издательство «Мир». Москва, 1996 г.

7. Майер В., Кенда М. «Невидимый мир вирусов». М.: «Мир», 1981г.

8. Жданов В.М., Гайдамович С.Я. «Общая и частная вирусология». М.:

«Медицина», 1982г.

9. Голубев Д.Б., Солоухин В.З. « Размышления и споры о вирусах». М.:

«Молодая гвардия», 1982г.

10. Зуев В.А. "Третий лик". Москва, издательство "Знание", 1985

Приложение № 1. Анкетирование школьников

Приложение № 3. Исследование диагностики вирусных заболеваний в гимназии.

Приложение № 4. Исследование вопроса вакцинации в городе за 2016г

Приложение № 5. Диаграммы заболеваемости

Приложение № 6. Профилактика вирусных заболеваний

 

Использование ватно-марлевых повязок в гимназии и детской поликлинике в период вспышки вирусных инфекций

 

 

Витаминные препараты в аптеке

 

Приложение № 7. Буклет по профилактике вирусных заболеваний

Приложение № 8. Беседа по профилактике вирусных заболеваний