Рост численности вирусов и бактерий.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
БПОУ УР «Глазовский технический колледж»
Исследовательский проект
По теме «Геометрические формы, рост численности и пространственное расположения вирусов и бактерий»
Выполнил студент 211 группы:
Кунаев Иван Васильевич
Руководитель: Кузменка Екатерина
Глазов,
2021
СОДЕРЖАНИЕ
| Стр. | |
| Введение | 3 |
| Глава 1. Теоретическая часть | |
| 1,1. Понятие вирусов | |
| 1,2. Рост численности вирусов и бактерий | |
| Глава 2. Практическая часть | |
| 2.1. Анкетирование | |
| 2.2. Геометрическая форма вирусов | |
| 2.3. Примеры задач | |
| 2.4. | |
| Заключение | |
| Список источников информации |
ВВЕДЕНИЕ
Математика является одной из важных наук в жизни человека. Она имеет точки соприкосновения почти со всеми науками и даже с бытовой повседневной жизнью человека. Возьмём к примеру вирусологию, математика важное значения в этой области микробиологии. Без математики вирусологи не узнали бы скорость и процесс размножения вирусов и бактерий.
Сейчас, когда идёт пандемия коронавируса. Математика помогает понять скорость размножения COVID-19 и его влияния геометрических форм на скорость размножения.
Цель: исследовать геометрические формы, рост численности и пространственное расположения вирусов и бактерий на примере COVID-19.
|
|
|
Задачи.
Изучить геометрические формы и пространственное расположения вирусов и бактерий.
Изучить рост численности вирусов и бактерий,
Рассмотреть, что рост вирусов и бактерий подчиняется законом математики.
Объект.
Вирусы и бактерии
Предмет.
Математика.
Гипотеза:
Большинство вирусов и бактерий имеют форму известных геометрические тела.
Глава 1. Теоретическая часть
Понятие вирусов
Вирусология (вирус[ы] + греч. logos учение) — учение о вирусах; самостоятельная область биологии, развивающая знания о субмикроскопических внутриклеточных паразитах, поражающих людей, животных, растения и микроорганизмы. К этой же области биологии относится учение о вирусах бактерий.
Вирусология занимает значительное место в биологии и медицине, т. к. вирусы вызывают многие заболевания людей, животных, растений, поражают плесневые грибы, простейшие организмы и бактерии, а также в связи с тем, что на модели вирусов изучаются основные проблемы генетики и молекулярной биологии.
Вирус — 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, поражающие другие вирусы (вирусы-сателлиты).
|
|
|
Слово «вирус» образовано от латинского virus — «яд». Для обозначения агента, способного вызывать инфекционную болезнь, оно впервые было применено в 1728 до открытия вирусов Дмитрием Ивановским в 1892 году. Термин «вирион» (множественное число — «вирионы»), создание которого датируется 1959 годом применяется для обозначения единичной стабильной вирусной частицы, покинувшей клетку и полностью способной инфицировать другие клетки того же типа.
Вирусы представляют собой как форму жизни так и являются комплексами органических молекул, взаимодействующими с живыми организмами.
У вирусов нет собственного обмена веществ, и для синтеза собственных молекул им необходима клетка-хозяин (являются облигатными паразитами). По этой причине они не способны размножаться вне клетки. Вне клетки вирусные частицы не проявляют признаки живого и ведут себя.
Классифицируют четыре морфологических типа капсидов вирусов:
Спиральный. Эти капсиды состоят из одного типа капсомеров, уложенных по спирали вокруг центральной оси. В центре этой структуры может находится центральная полость или канал. Такая организация капсомеров приводит к формированию палочковидных и нитевидных вирусов: они могут быть короткими и очень плотными или длинными и очень гибкими. Примером спирального вируса может служить вирус табачной мозаики.
|
|
|
Икосаэдрический. Большинство вирусов животных имеют икосаэдрическую или почти шарообразную форму с икосаэдрической симметрией. Правильный икосаэдр является оптимальной формой для закрытого капсида, сложенного из одинаковых субъединиц. Минимальное необходимое число одинаковых капсомеров – 12, каждый капсомер состоит из пяти идентичных субъединиц. Многие вирусы, такие как ротавирус (вирус кишечного гриппа), имеют более двенадцати капсомеров и выглядят круглыми, но сохраняют икосаэдрическую симметрию.
Спиральные капсиды устроены несколько проще. Капсомеры, составляющие капсид, покрывают спиральную нуклеиновую кислоту и формируют тоже достаточно стабильную белковую оболочку этих вирусов. И при использовании высокоразрешающих электронных микроскопов и соответствующих методов приготовления препарата можно видеть спирализованные структуры на вирусах.
|
|
|
Кокковидные бактерии обычно имеют форму правильного шара, диаметром 1,0-1,5 мкм; некоторые бобовидную, ланцетовидную, эллипсовидную форму. По характеру взаиморасположения образующихся после деления клеток кокки подразделяют на следующие группы: диплококки, стрептококки, тетракокки.
Цилиндрическая, или палочковидная форма характерна для большинства бактерий (греч. bacteria – палочка; лат. bacillum – палочка). Палочковидные бактерии подразделяются на образующие эндоспоры и не образующие эндоспоры. Палочковидные бактерии различаются по длине, поперечному диаметру, форме концов клеток, расположению.
Эти формы различаются количеством и характером завитков, длиной и толщиной клеток. Они подразделяются на вибрионы (лат. vibrare – колебание, дрожание), которые имеют вид изогнутой палочки или запятой; спириллы(лат. spiro – изгиб) – это спирально изогнутые клетки, имеющие большой поперечный диаметр и малое число высоких завитков; спирохеты (лат. spiro – изгиб, греч. сhaite – хохол, грива) – это изгибающиеся тонкие спирально изогнутые клетки, напоминающие по форме синусоиду.
Продолговатыми назыают икосаэдрические капсиды, вытянутые вдоль оси симметрии пятого порядка. Такая форма характерна для головок бактериофагов. К омплексный капсид, организованный по принципу двойной симметрии. Некоторые бактериофаги имеют двойную симметрию: головка организована по принципу кубической симметрии, отросток - по принципу спиральной симметрии. Форма этих капсидов ни чисто спиральная, ни чисто икосаэдрическая. Они могут нести дополнительные наружные структуры, такие как белковые хвосты или сложные наружные стенки. Некоторые бактериофаги, такие как фаг Т4, имеют комплексный капсид, состоящий из икосаэдрической головки, соединённой со спиральным хвостом, который может иметь шестигранное основание с отходящими от него хвостовыми белковыми нитями. Этот хвост действует наподобие молекулярного шприца, прикрепляясь к клетке-хозяину и после впрыскивая в неё генетический материал вируса.
Рост численности вирусов и бактерий.
Рассмотрим рост численности бактерий, например, Гриппа.
Статистика по годам (официальные результаты). Заболеваемость гриппом (число случаев на 100 тысяч человек населения):
| Года | Росстат | Роспотребнадзор |
| 2005 | 639,50 | 639,26 |
| 2010 | 19,10 | 19,27 |
| 2015 | 33,90 | 34,01 |
| 2016 | 60,40 | 60,50 |
| 2017 | 34,80 | 34,86 |
| 2018 | 26,30 | 26,33 |
| 2019 | – | 37,31 |
Точное количество заболевших по годам (в пересчете на численность населения) и доля вакцинации:
| Года | Численность населения по годам | Количество заболевших | Количество привитых* |
| 2005 | 143474219 | 917173 | 21257230 |
| 2010 | 142856536 | 27528 | 57731218 |
| 2015 | 146267288 | 49746 | 43811931 |
| 2016 | 146544710 | 88660 | 55847417 |
| 2017 | 146804372 | 51176 | 64659804 |
| 2018 | 146880432 | 38674 | 70897710 |
| 2019 | 146780720 | 54764 | 7390000 |
Отталкиваясь от полученных цифр, можно провести количественный расчет, исходя показателей из средней смертности в мире (0,105% по данным ВОЗ):
| Года | Численность заболевших | Умерло, человек |
| 2005 | 917173 | 963 |
| 2010 | 27528 | 29 |
| 2015 | 49746 | 52 |
| 2016 | 88660 | 93 |
| 2017 | 51176 | 54 |
| 2018 | 38674 | 41 |
| 2019 | 54764 | 58 |
Глава 2. Практическая часть.
Анкетирование.
1. Ваш пол?
2. Укажите ваш возраст?
3. Как Вы думаете математика помогает вирусологии?
4. Какая по Вашему мнению геометрическая форма COVID-19?
5. Как Вы думаете влияет ли геометрическая форма вирусов м бактерий на их скорость численности?
6. Какие геометрические формы Вы знаете?
2.2. Геометрические формы вирусов.
| Вирус | Тип | Структура | Геометрический объект | Названия в математике |
| COVID-19 | Икосаэдрический капсид | 
| 
| Сфера |
| Бактериофаг | Продолговатый капсид | 
| 
| Икосаэдр |
| Вирус табачной мозаики | Спиральный капсид | 
| 
| Архимедова спираль |
Сфера- сферой называется поверхность, состоящая из всех точек пространства, расположенных на данном расстоянии от данной точки.
Икосаэдр- это геометрическое тело из двадцати граней, каждая их которых - правильный треугольник Источник
Архимедова спираль- Некоторая прямая UV изначально совпадает с прямой XX`. Прямая UV равномерно вращается относительно точки O. По прямой UV равномерно перемещается точка M отдаляясь от точки O. В результате точка M, перемещаясь по вышеуказанным правилам, описывает линию.
Практические задачи.
Вычислить объем бактерии, имеющей форму шара (на примере сине-зеленой водоросли), если ее диаметр равен 2 мкм.
(  )
|
| Масса одной микробной клетки определяется в 0,00000000157 доли мг, масса же вирусной частички меньше микробной клетки в 1500 раз. Определите массу вирусной клетки. |
Микробы, располагающиеся в пространстве до уборки помещения площадью  , 2000000 на  , после уборки 100000 на . Сколько всего находилось в помещении микробов до уборки и после? На сколько процентов помещение стало чище?
|
Анализ крои показал, что в  крови находится 7 тысяч лейкоцитов полулунной формы, 5 миллионов эритроцитов круглой формы и 1000 ромбовидных тел вируса (гепатита В). Определите зараженность крови, зная ее средний объем (6 л).
|
| В 1 кг почвы содержится 2500 редуцеитов. Сколько редуцеитов будет содержаться в 5 кг почвы? |
На поверхности кожи площадью находится 5000 разнообразных вирусов и микробов. Вычислите сколько вирусов и микробов находится на  кожи?
|
В  воздуха содержится 7500 различных микроорганизмов. В каком объеме воздуха будет содержаться 7500000 микроорганизмов?
|
2.4
Удивительный факт: бактерии, такие как Shewanella oneidensis, размножаются путем бинарного деления (другие виды бактерий также могут размножаться почкованием), при этом удваивая свою численность всего за 40 минут! Этот процесс растет в геометрической прогрессии, поскольку каждое число, характеризующее размер новой популяции, вдвое превышает предыдущее число и описывается математической формулой f(n+1) = 2f(n). А это приводит к чрезвычайно быстрому росту численности бактерий за очень короткий промежуток времени.
Бактерия Shewanella oneidensis встречается в некоторых грунтах, а также на морском дне в осадочных отложениях. Она обладает необычным свойством восстанавливать соединения металлов. Поэтому в настоящее время ученые разрабатывают технологии, позволяющие использовать Shewanella oneidensis для производства восстанавливающихся био-аккумуляторов, а также для защиты металлических поверхностей от появления коррозии.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ
1. Н.Л. Леонова, А.И. Кушнеров Математические методы в биологии и экологии http://nizrp.narod.ru/metod/kafpriklmatiif/1579880339.pdf
2. От" демона Максвелла" к самоорганизации процессов массопереноса в живых системах https://www.ufn.ru/ru/articles/1998/11/c/
3.Вирусология - https://books.google.ru/books?hl=ru&lr=&id=GlwUEAAAQBAJ&oi=fnd&pg=PA2&dq=Геометрические+формы,+рост+численности+и+пространственное+расположения+вирусов+и+бактерий&ots=_6RQsqZ4vd&sig=i4nGA5eR_pdnbwmaqQGL3QX33s8&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false
Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 209; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!