Изучение проблемы заражения вирусами и диагностика вирусных инфекций на примере вируса табачной мозаики

МБОУ «Кормиловская СОШ №1» 

 

 

 

Изучение проблемы заражения вирусами и диагностика вирусных инфекций на примере вируса табачной мозаики

 

 

ПРОЕКТ

 

 

Выполнил: обучающийся 9 «а» класса

МБОУ «Кормиловская СОШ №1»

Гобец Матвей Сергеевич

 

Руководитель: учитель биологии

высшей квалификационной категории

МБОУ «Кормиловская СОШ №1»

Маркова Ольга Владимировна

 

 

2018-2019 учебный год

                                                                                                                          

Содержание

Введение . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   3

1. Литературный обзор .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   4

1.1. Характеристика и классификация вирусов.  .  .  .  .  .  .  .  . .  .  .4

1.2. Механизм проникновения вируса в клетку.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 5

1.3. Вирус табачной мозаики: история открытия.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  5

2. Экспериментальная часть. Диагностика вирусных инфекций на примере вируса табачной мозаики.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 6

2.1. Методика исследования.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   6

2.1.1.Объекты исследований и схема опытов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   6

2.1.2.Условия проведения опытов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   .6

2.2. Выявление заражённых ВТМ растений  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   7

2.3. Оценка заражённости томатов ВТМ .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .8

Выводы .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 8

Список литературы .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .9

Приложения    .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .10 – 16

 

 

 

 

 

 

 

 

                                

Введение

В природе существуют неклеточные формы жизни — вирусы, которые являются внутриклеточными паразитами, поражающими как животных, так и растения. Быстрое распространение вирусных болезней нередко приводило к необходимости уничтожения тысяч и даже миллионов плодоносящих деревьев. И мне стало интересно, какие растения являются индикаторами на вирусные заболевания? Как определить, что растение заражено? Как бороться с вирусами растений?

Объект исследования: вирусы.

Предмет исследования: влияние вируса табачной мозаики (ВТМ) на растения.

Цель: изучить механизм проникновения вируса в клетку и опытно-экспериментальным путем выявить вирусные симптомы у растений.

Задачи:

1.     Изучить учебную и научную литературу по данной теме.

2.     Определить растение-индикатор для проведения эксперимента в лабораторных условиях.

3.      Изучить признаки заражения растений.

4.     Дать ценку заражённости растений ВТМ.

Методы исследования: изучение литературы, наблюдение, эксперимент, анализ, сравнение.

Этапы работы над проектом:

Сроки	Основные мероприятия
Сентябрь 2018г.	Определение целей, задач проекта, формулировка темы.
Октябрь 2018г.	Анализ литературы и подбор иллюстративного материала.
Ноябрь – декабрь 2018 г.	Проведение эксперимента, систематизация собранного материала
Январь-февраль 2019 г.	Составление электронной презентации. Подготовка к защите проектной работы.
Март 2019 г.	Защита и презентация проекта.

 

 

1. Литературный обзор

Вирус (лат. virus - яд ) – неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живых клеток. Вирусы поражают все типы организмов, от растений и животных до бактерий и архей (вирусы бактерий обычно называют бактериофагами).

Обнаружены также вирусы, способные реплицироваться только в присутствии других вирусов Со времени публикации в 1892 году статьи Дмитрия Ивановского, описывающей небактериальный патоген растений табака, и открытия в 1898 году Мартином Бейеринком вируса табачной мозаики были детально описаны более 6 тысяч видов вирусов, хотя предполагают, что их существует более ста миллионов. Вирусы обнаружены почти в каждой экосистеме на Земле, они являются самой многочисленной биологической формой. Изучением вирусов занимается наука вирусология, раздел микробиологии.

1.1.        Характеристика и классификация вирусов

Вирусы – это неклеточная форма жизни. Вирусные частицы (вирионы) – это не клетки:

·         вирусы на порядок меньше клеток (размер вируса 0,02-0,5 мкм, клетки прокариот – 0,5-5 мкм, эукариот – 5-50мкм);

·         вирусы гораздо проще клеток по строению – состоят только из НК и белковой оболочки (капсида). Капсид обычно состоит из множества одинаковых молекул белка, способных к самоcборке вокруг вирусной НК.

Отличительная особенность вирусов – они содержат либо ДНК, либо РНК. НК может быть:

·         кольцевая или линейная;

·         двойная, одинарная плюс-цепь (кодирующая белок), или одинарная минус-цепь (комплементарная кодирующей)

 

Классификация вирусов

Класс I: вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК

 

Класс II: вирусы, содержащие одноцепочечную ДНК

 

Класс III: вирусы, в которых РНК способна к репликации (редупликации)

 

Классы IV и V: вирусы, содержащие одноцепочечную РНК                   

 

Класс IV: вирусы, содержащие одноцепочечную (+)РНК

 

Класс V: вирусы, содержащие одноцепочечную (−)РНК

 

Класс VI: вирусы, содержащие одноцепочечную (+)РНК, реплицирующиеся через стадию ДНК

 

Класс VII: вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК, реплицирующиеся через стадию одноцепочечной РНК .

 

1.2.        Механизм проникновения вируса в клетку

Проникновение вируса в клетку. Существует два способа проникновения вирусов животных в клетку: виропексис и слияние вирусной оболочки с клеточной мембраной. При виропексисе после адсорбции вирусов происходят инвагинация (впячивание) участка клеточной мембраны и образование внутриклеточной вакуоли, которая содержит вирусную частицу. Вакуоль с вирусом может транспортироваться в любом направлении в разные участки цитоплазмы или ядро клетки. Процесс слияния осуществляется одним из поверхностных вирусных белков капсидной или суперкапсидной оболочки. По-видимому, оба механизма проникновения вируса в клетку не исключают, а дополняют друг друга. (Приложение №1).

 

1.3. Вирус табачной мозаики: история открытия

Вирус табачной мозаики стал первым открытым вирусом. Его обнаружил Дмитрий Ивановский в 1892 году при фильтрации препарата больных растений через фильтр, задерживающий бактерии. Оказалось, что раствор даже после фильтрации сохранял способность заражать здоровые растения. Тогда возникло предположение, что в воде либо яд, либо некие сверхмалые существа, которых не видно в микроскоп. В 1935 году Уэнделл Стэнли получил первый очищенный препарат ВТМ из зараженного растения табака, а в 1939 году появились первые электронные микрофотографии этого вируса.(Приложение №2).

2. Экспериментальная часть. Диагностика вирусных инфекций на примере вируса табачной мозаики

 

2.1 Методика исследования

Существует несколько методов изучения вирусов:

v электронная микроскопия.  Этим методом можно определить форму и размеры вирионов, локализацию в клетке, в растении, цитологические изменения клеток.

v Ультрацентрифугирование. Центрифуги, которые развивают скорость более 40 000 оборотов в минуту называются ультрацентрифугами. В результате развивается добавочная сила тяжести, которая способствует осаждению мелких частиц, каковыми и являются вирусы.

v Электрофорез. Благодаря этому методу стало возможно разделение смеси вирусов с помощью электрофореза – перемещения в электрическом поле.

В литературе мы нашли еще один метод изучения вирусов – это метод растений-индикаторов.

2.1.1. Объекты исследований и схема опытов

Растением-индикатором нами выбраны томаты. Они восприимчивы к вирусу табачной мозаики. Метод основан на визуальном контроле. При инфицировании растений вирусами появляются симптомы поражения. 

 Схема опытов:

1. Посадка растений.
2. Пикировка выросших растений и посадка новых.
3. Инфицирование растений огурцом.
4. Инфицирование растений сигаретным табаком.
5. Вывод. 

2.1.2. Условия проведения опытов

  День первый, я посадил томаты. Фотографии представлены в Приложении №3,4)

 

  День 15, когда появилось 3-5 настоящих листочков, я провёл пикировку, и посадил новую порцию томатов для изучения заражённости растений разного вегетационного возраста.

  День 45, растения окрепли и я провёл первый опыт: инфицирование с помощью магазинного огурца. Из литературных источников мы узнали, что на огурцах, выращенных в теплицах, могут находиться вирусы табачной мозаики (ВТМ). Я обтер листья томатов огурцом и протёр огурец салфеткой и положил рядом с растениями для заражения воздушно-капельным путем. Через несколько дней я проверил томаты, никаких признаков заражения не было. 

Вывод: магазинные огурцы не содержат вирус табачной мозаики и безопасны в употреблении.

  День 48, я воспользовался 2 способом, заражения с помощью сигаретного табака. Я нашёл табак, подготовился к опыту. Табаком я обтёр и посыпал листья растения. На следующий день начали появляться первые признаки: маленькие пятна и нижние листья пожелтели. 

  День 50, Вирус Табачной мозаики поразил растения с ярко выраженными признаками.

 

2.2 Выявление заражённых ВТМ растений

С помощью табака мне удалось заразить растения. В дальнейшем были выявлены основные типы вирусных симптомов.

В большинстве случаев у больного растения обнаруживается несколько симптомов в сочетании.

В большинстве случаев у больного растения обнаруживается несколько симптомов в сочетании.

 

1).Мозаика – неравномерная зеленая окраска листовой пластинки или наличия пятен желтоватого или светло-зеленого цвета.

 

2).Хлороз – общее или симметричное пожелтение тканей листа.

 

3).Некроз – отмирание тканей растений, часто является следствием мозаики или хлороза при сильном их развитии, но нередко развивается и самостоятельно. Выделяют местный некроз – развивается в местах проникновения инфекции в растение и системный (рассеянный) некроз – может проявляться на любых частях растения.

 

 

Деформации органов растений (морщинистость, курчавость, вздутия, искривления побегов), а также увядание при сильном поражении сосудистой системы не наблюдалось.

Наблюдалось заражение типа - «системное поражение». 

2.3 Оценка заражённости томатов ВТМ

    Молодые томаты, заражённые огурцом – внешние признаки отсутствуют, заражение в процентах 0%

    Старые томаты, заражённые огурцом – внешние признаки отсутствуют, Заражение в процентах 0%                                                                          

    Молодые томаты, заражённые табаком – внешние признаки «мозаика, хлороз, некроз». Заражение в процентах 100%

   Старые томаты, заражённые табаком – внешние признаки «мозаика, хлороз, некроз». Заражение в процентах 100%

 

 

 

Выводы

 

1.      В ходе работы изучена учебная и научная литература по данной теме.

2.      Томат является растением-индикатором для проведения эксперимента в лабораторных условиях.

3.      Изучено признаки заражения растений. Определены мозаика,хлороз, некроз на листьях томатов.

4.      Дана оценка заражённости растений томата вирусом табачной мозаики и наблюдалось заражение типа «системное заражение».

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1.  «Приусадебное хозяйство». Растения индикаторы, Лесные синоптики, М., 2003

2. Общая биология, учебник 11 класс. М.,2015

3. БИОЛОГИЯ СПРАВОЧНИК для школьников, М, 2014

 

Источники:

http://storage13.fermer.ru/2011/10/127792/rasteniya-indikatory._v.n._mezhenskiy._2004.pdf

 

 https://murzim.ru/nauka/biologiya/mikrobiologija/25490-proniknovenie-virusa-v-kletku.html

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложения

 

Приложение 1

Приложение 2

 

Приложение 3

Приложение 4

 

 

 

Приложение 5

Приложение 6

 

 

 

Приложение 7

Приложение 8

 

Приложение 9

Приложение 10

 

 

Приложение 11

Приложение 12

 

 

Приложение 13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Скачано с www.znanio.ru