[ Учреждение высшего образования
«Международный государственный экологический университет
имени А.Д.Сахарова»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
МГЭУ им. А.Д.Сахарова
О.И. Родькин
2011 Регистрационный № Н33-006/3.1.11/р
ВИРУСОЛОГИЯ
Учебная программа для специальности 1-33 01 01 01 Биоэкология Факультет Экологической медицины Кафедра иммунологии Курс Семестр V Лекции (часы) 30 часа Практические (семинарские) занятия (часы) Лабораторные занятия (часы) 10 часов Всего аудиторных часов по дисциплине 40 часов Всего часов по дисциплине 112 часов Зачет (семестр) Экзамен (семестр) V Контрольная работа (месяц) Курсовой проект (работа) (семестр) Форма получения высшего образования очная Минск 2012 г.Учебная программа составлена на основе учебной программы для высших учебных заведений «Вирусология», регистрационный № ТД-G.007 /тип Рассмотрена и рекомендована к утверждению в качестве рабочего варианта на заседании кафедры иммунологии 28.05.2012 г. Протокол № Заведующая кафедрой _ М.М.Зафранская Одобрена и рекомендована к утверждению Советом факультета экологической медицины МГЭУ им. А.Д.Сахарова 29.05.2012 г. Протокол №_11_ Председатель _М.С. Морозик
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
По биологическому разнообразию вирусы превосходят бактерии, животные и растения вместе взятые. И основу этого многообразия составляют относительно просто организованные вирусные частицы, состоящие всего лишь из одного типа нуклеиновой кислоты, белка, иногда липидов и некоторых других веществ. Тем не менее, различные представители царства вирусов способны размножаться в клетках всех прокариотических и эукариотических организмов, используя их биосинтетический потенциал для собственной репродукции. Использование вирусами для хранения генетической информации «нетрадиционных» молекул типа одноцепочечных ДНК, двуцепочечных РНК,(-)РНК привело к возникновению множества новых механизмов репликации генетического материала и реализации генетической информации, открыло новые возможности для мутационной и рекомбинационной изменчивости генома.Высокая частота генетической изменчивости вирусов наряду с высокой численностью популяций вирусных частиц приводит к опасным для человека последствиям в виде новых инфекционных агентов, таких как ВИЧ, вирусы геморрагических лихорадок и др. Можно полагать, что в будущем, в связи с ухудшением экологической обстановки, частота появления новых вирусных инфекций увеличится.
В экспериментальных исследованиях вирусы, размножающиеся как в прокариотических, так и в эукариотических клетках, являются удобной биологической системой для исследования основных молекулярных процессов.
Значительные успехи современной биологии в изучении механизмов репликации нуклеиновых кислот, возникновении мутаций, регуляции процессов транскрипции и трансляции были достигнуты с применением вирусов бактерий в качестве модельных объектов.
Таким образом, вирусология является важным звеном в подготовке современных специалистов-биологов и биоэкологов.
Цель преподавания дисциплины «Вирусология» ознакомить студентов с основными группами вирусов бактерий, животных и растений, составляющих особое царство живых существ, рассмотреть особенности их организации и репродукции, дать представление о наиболее интересных представителях данной группы организмов, показать основные направления и перспективы развития вирусологической науки.
Задачи:
- сформировать у студентов представление о вирусах как особой форме существования живой материи;
- дать представление о разнообразии структурной организации вирусных частиц и типов вирусных геномов, стратегии взаимодействия вирусов с клеткой-хозяином и о механизмах репликации их нуклеиновой кислоты;
- ознакомить студентов с представителями различных групп вирусов, патогенных для животных и человека, и современными способами профилактики вызываемых ими заболеваний и противовирусной терапии;
- дать представление об использовании векторов молекулярного клонирования на основе вирусов в современной биотехнологии.
В результате изучения дисциплины обучаемый должен:
знать:
- основные семейства вирусов животных и растений, отдельных представителей умеренных и вирулентных бактериофагов;
- основные схемы репликации вирусов растений, животных и бактерий в зависимости от типа геномной нуклеиновой кислоты;
- отдельных представителей вирусов животных и растений, вызывающих наиболее значимые инфекции и методы их профилактики и лечения;
- примеры использования вирусов в качестве векторов в генетической инженерии, биотехнологии и генотерапии.
- применять знания по вирусологии при изучении таких дисциплин как молекулярная биология, биотехнология, иммунология, а также специальных курсов, в которых затрагиваются вопросы, касающиеся жизнедеятельности вирусов;
- определять титр бактериофага, проводить очистку бактериофага, получать фаголизаты с высоким титром, фаготипировать бактерии и определять спектр литического действия бактериофагов, проводить лизогенизацию бактерий и выявлять лизогенные штаммы.
Учебная программа по дисциплине «Вирусология» разработана в соответствии с Учебным планом по специальности 1-33 01 01 01 Биоэкология.
Дисциплина изучается на третьем курсе (пятый семестр). Итоговой формой контроля является экзамен в V семестре. Программа рассчитана на 112 часов, из них 40 часов аудиторных занятий (30 часов лекций и 10 часов лабораторных занятий).
В преподавании дисциплины «Вирусология» при чтении лекций используются технология проблемно-модульного обучения и проблемноориентированного междисциплинарного подхода. Проведение лабораторных занятий предполагает моделирование проблемных ситуаций и разработку методов их преодоления.
Для изучения дисциплины необходимо усвоение следующих разделов и тем смежных дисциплин специальностей: «Органическая химия» (нуклеотид, нуклеиновая последовательность, строение нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, липидов), «Биохимия» (вторичные мессенжеры, мембранные рецепторы, рецептор-лигандные связи, интернализация биологически активных молекул, биосинтез полипептидов), «Биофизика» (регуляция функций мембран, кальциевые каналы, супероксидные анионы), «Генетика» (ген, геном, генетическая карта), «Микробиология» (строение клеток прокариот, морфология микроорганизмов).
2. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
Тема 1. Вирусология как наука Открытие основных групп вирусов (работы Д. И. Ивановского, М. Бейеринка, У. Стенли, Ф. Леффлера и П. Фроша, П. Рауса, Ф. Туорта, Ф.д'Эрелля). Определения вируса.
Предмет и задачи вирусологии, ее связь с другими биологическими дисциплинами.
Достижения и перспективы развития современной вирусологии.
Тема 2. Положение вирусов в системе живого мира и их классификация.
Методы культивирования вирусов и бактериофагов. Строение вирусных частиц Принципы классификации вирусов. Основные семейства вирусов животных и человека. Специальные методы выделения и изучения вирусов.
Лабораторные животные и растения, используемые в вирусологических исследованиях. Культивирование вирусов животных в куриных эмбрионах.
Использование культур клеток для изучения вирусов животных. Применение метода гемагглютинации в вирусологии. Иммунологические методы в вирусологических исследованиях. ДНК-методы идентификации вирусов.
Методы, используемые в работе с бактериофагами. Титр бактериофага, способы его определения. Получение фаговых лизатов.
Структура вирусных частиц: сердцевина вируса и капсид (нуклеокапсиды), оболочки вирионов и их происхождение. Типы симметрии вирусов (кубический, спиральный, смешанный). Спиральные вирусы (принципы спиральной симметрии, вирус табачной мозаики). Сферические вирусы, принципы икосаэдрической симметрии. Строение некоторых сложных вирусов (бактериофаги, орто- и парамиксовирусы, рабдовирусы, ретровирусы, вирус осповакцины, тогавирусы).
Взаимодействие белков и нуклеиновых кислот при упаковке геномов вирусов. Функции белковых компонентов вирионов (рецепторные функции белков внешней мембраны, ферментные белки вирионов). Липиды и углеводы вирусов. Другие компоненты вирусных частиц.
Организация геномов вирусов. Типы ДНК- и РНК- геномов. Вирусы с непрерывным и сегментированным геномами. Кодирующая способность вирусного генома. Генетика вирусов. Типы вирусных мутантов. ДИ-частицы.
Генетические взаимодействия между вирусами (комплементация, рекомбинация). Негенетическое взаимодействие вирусов (интерференция, фенотипическое смешение).
Основные гипотезы происхождения вирусов и факты их подтверждающие. Возможные пути эволюции вирусов.
Тема 3. Бактериофаги Особенности взаимодействия с клеткой вирулентных и умеренных фагов. Три состояния бактериофага. Механизм лизогенизации и индукции профага. Генетическая организация и особенности репликации умеренных фагов лямбда, мю, Р1. Фаговая трансдукция и фаговая конверсия. Бактериофаги как переносчики генетической информации бактерий. Организация геномов и репликация вирулентных Т-четных и Т-нечетных бактериофагов (Т4, Т7). Организация геномов и репликация вирулентных фагов с однонитевой ДНК (М13, 0Х174; П) и однонитевой РНК (С>). Использование фагов в генетической инженерии в качестве векторов генетической информации.
Тема 4. Взаимодействие вирусов с клеткой-хозяином Общая схема репликации вирусов (цикл одиночного развития фага, биохимия вирусной инфекции). Стадии репликации вирусов: адсорбция (рецепторы вирусов), проникновение, депротеинизация вирусной частицы, синтез предшественников вирусных нуклеиновых кислот и белков, сборка вирионов, выход вирусных частиц из клетки. Основные типы репликации вирусных геномов по Балтимору: двунитевые ДНК-геномы, однонитевые (+)ДНК-геномы, двунитевые РНК-геномы, (^)РНК-геномы, (-)РНК-геномы, (г)РНК-диплоидные геномы, реплицирующиеся через ДНК-копию, двунитевые ДНК-геномы, использующие обратную транскрипцию в цикле репродукции. Кодирующая стратегия вирусов в зависимости от организации генома.
Особенности отдельных стадий взаимодействия вируса с клетками в зависимости от организации и свойств вирионов (структура нуклеиновых кислот вируса, характер оболочек и пр.).
Тема 5. Вирусные инфекции Пути передачи вирусов животных и человека. Патогенез заболеваний вирусной природы. Клеточные и организменные стадии вирусного патогенеза.
Распространение вирусов в организме хозяина и тропизм к определенным тканям. Цитопатические эффекты, индуцируемые вирусом в клетках животных.
Развитие иммунного ответа при вирусной инфекции.
Латентные вирусные инфекции. Медленные вирусные инфекции. Синдром приобретенного иммунодефицита. Вирусная трансформация клеток и онкогенез. Онкогенные ДНК- и РНК- содержащие вирусы.
Новые и возникающие вирусные инфекции. Вирусные инфекции растений. Пути передачи вирусных инфекций у астений. Особенности репликации вирусов растений. Методы борьбы с вирусными инфекциями растений.
Неканонические вирусы: прионы и вироиды и механизмы их репродукции Тема 6. Характеристика отдельных семейств вирусов, патогенных для человека и животных ДНК-содержащие вирусы. Аденовирусы. Общая характеристика(биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
Гепаднавирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
Герпесвирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
Папилломавирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
Парвовирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
Поксвирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
Полиомавирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
РНК-содержащие вирусы. Аренавирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
Буньявирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
Ортомиксовирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
Парамиксовирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
Пикорнавирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
Рабдовирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
Реовирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация), Особенности репликации и важнейшие представители.
Ретровирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
Тогавирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
Флавивирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
Тема 7. Антивирусная терапия Этапы репликации вирусов, уязвимые для действия лекарственных средств. Основные противовирусные препараты и механизм их действия.
Интерфероны. Вакцины против вирусов (живые цельновирионные, инактивированные, субъединичные, рекомбинантные).
УЧЕБНО – МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА
Номер раздела, темы, занятия;3. Культивирование вирусов животных в куриных эмбрионах.
4. Использование культур клеток для изучения вирусов животных.
5. Применение метода гемагглютинации в вирусологии.
6. Иммунологические методы в вирусологических исследованиях.
7. ДНК-методы идентификации вирусов.
2.3 Морфология вирусных частиц 1. Структура вирусных частиц: сердцевина вируса и капсид (нуклеокапсиды), оболочки вирионов и их происхождение.
2. Типы симметрии вирусов (кубический, спиральный, 3. Взаимодействие белков и нуклеиновых кислот при упаковке 4. Функции белковых компонентов вирионов (рецепторные функции белков внешней мембраны, ферментные белки 5. Липиды и углеводы вирусов.
6. Организация геномов вирусов. Типы ДНК- и РНК- геномов.
Вирусы с непрерывным и сегментированным геномами.
Бактериофаги Особенности строения и жизнедеятельности бактериофагов 2. Три состояния бактериофага.
3. Генетическая организация и особенности репликации умеренных фагов. Фаговая трансдукция и фаговая конверсия.
Бактериофаги как переносчики генетической информации 4. Использование фагов в генетической инженерии в качестве векторов генетической информации.
Фаготипирование бактерий 1. Определение титра бактериофага.
2. Получение фаговых лизатов.
3. Определение спектра литического действия бактериофага.
4. Фаготипирование бактерий.
4 Взаимодействие вирусов с клеткой-хозяином 1. Общая схема репликации вирусов (цикл одиночного развития фага, биохимия вирусной инфекции).
2. Стадии репликации вирусов.
3. Основные типы репликации вирусных геномов по Балтимору.
4. Кодирующая стратегия вирусов в зависимости от организации 5. Особенности отдельных стадий взаимодействия вируса с клетками в зависимости от организации и свойств вирионов (структура нуклеиновых кислот вируса, характер оболочек и 5. Вирусные инфекции Пути передачи и патогенез вирусных инфекций 2. Патогенез заболеваний вирусной природы. Клеточные и № организменные стадии вирусного патогенеза.
3. Распространение вирусов в организме хозяина и тропизм к определенным тканям. Цитопатические эффекты, индуцируемые вирусом в клетках животных.
4. Развитие иммунного ответа при вирусной инфекции Латентные и медленные вирусные инфекции 3. Онкогенные ДНК- и РНК-содержащие вирусы.
Вирусы растений 3. Пути передачи вирусных инфекций у растений.
4. Особенности репликации вирусов растений.
5. Методы борьбы с вирусными инфекциями растений.
Прионы и вироиды 6. Характеристика отдельных семейств вирусов, патогенных для человека и животных 6.1 РНК-содержащие вирусы 1. Аренавирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
2. Пикорнавирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
3. Рабдовирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
4. Реовирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация), Особенности репликации и важнейшие представители.
5. Тогавирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
6. Флавивирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
7. Ортомиксовирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
8. Парамиксовирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
9. Ретровирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
6.2 ДНК-содержащие вирусы 1. Аденовирусы. Общая характеристика(биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
2. Гепаднавирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
3. Герпесвирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
4. Папилломавирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
5. Парвовирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
6. Поксвирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
7. Полиомавирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители.
Антивирусная терапия 1. Этапы репликации вирусов, уязвимые для действия презентация 2. Основные противовирусные препараты и механизм их 3. Интерфероны.
4. Вакцины против вирусов.
IV. ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Примерный перечень лабораторных занятий п/п 1. Культивирование вирусов 2. Морфология и ультраструктура вирусов 3. Фаготипирование бактерийЛИТЕРАТУРА
Основная:1. Зинченко Л.И. Основы молекулярной биологии вирусов и антивирусной терапии / А.И. Зинченко, Д. А. Паруль. Минск: «Выщэйшая школа», 2005.
2. Медицинская микробиология / под ред. В.И. Покровского, О.К. Поздеева.
М.: Гэотар Медицина, 1999.
3.Общая и частная вирусология / под ред. В.М. Жданова. С.Я.Гайдамовича.
М.: Медицина, 1982.
4. Лурия С. Общая вирусология / С. Лурия, Дж. Дарнелл, Д. Балтимор, Э.Кэмпбелл. М.: Мир, 5. Сюрин В-Н. Ветеринарная вирусология: Учебник. - 2-е изд. / В.Н.Сюрин, Р.
В. Белоусова, Н. В. Фомина. М.: Агропромиздат, 1991.
6. Медицинская вирусология: Руководство / под ред. Д.К. Львова. М.:ООО «Медицинское информационное агентство». 2008.
Дополнительная:
1. Сингер М. Гены и геномы / М. Сингер, П. Берг. М.: Мир, 1998. Т. 1.
2. Вирусология: В 3-х т./ под ред. Б. Филдса, Д. Нойпа при участии Р.Ченока, Б. Ройзмана, Дж. Мелника, Р. Шоупа. М.: Мир, 1989.
3.Микроорганизмы - возбудители болезней растений / под ред. В.И. Билай.
Киев: Наук, думка, 1988.
4. Жавненко В. Ы. Практикум по вирусологии / В. М. Жавненко, В.
И.Науменков, В. Н. Алешкевич. Минск: Дизайн ПРО, 1998.
5. Пташне М. Переключение генов, Регуляция генной активности и фаг X I М. Пташне. М.:Мир, 1989.
6. Зуев В.А- Медленные вирусные инфекции человека и животных / В.А.
«