Урок «Вирусы»

Предмет: Биология +Информатика

Тема: Вирусы

Цели:

• формировать представления о природных и компьютерных вирусах (строение, размножение, методы защиты и профилактики);

• развивать умения анализировать, обобщать факты, сравнивать, делать выводы;

• воспитывать ответственность за свое здоровье и здоровье других людей; правовую грамотность и гражданскую ответственность;

• воспитывать умение работать в группе, умение слушать и слышать собеседника.

Оборудование:

• программа презентаций Microsoft Power Point;

• мультимедийный проектор, экран;

• презентация со слайдами, представляющая новый материал;

• информационные листы по теме: «Вирусы», «Компьютерные вирусы»;

• маркировочные таблицы;

• матрицы;

• рисунки и фотографии вирусов.

Подготовка к занятию:

Группа из 12 студентов разбивается на малые группы (по 6 человек).

Проект занятия:

I. Фаза вызова

1. Создание индивидуальной матрицы понятия.

2. Определение и систематизация информации, появившейся в результате свободных высказываний.

3. Заполнение общей матрицы.

II. Фаза осмысления содержания (смысловая стадия)

1. Работа с информационными листами, маркировка текста (прием «Инсерт»).

2. В индивидуальной матрице заполняют 2 часть («Что узнали нового»).

3. Анализ обсуждения информации и подготовка экспертов, контроль преподавателя.

4. Обмен информацией между группами.

5. На основе полученной информации от эксперта, участникам группы предлагается заполнить вторую часть общей матрицы.

6. Оценка работы экспертов по результат матриц.

III. Фаза рефлексии

1. Систематизация новой информации (прием «Синквейн»).

2. Подведение итогов занятия.

Ход занятия

1. Организационный момент

• Приветствие, пожелание активной плодотворной работы;

• Объявление темы и целей занятия (Слайд 1).

2. Заполнение индивидуальной матрицы понятия

Студентам необходимо заполнить первую колонку в индивидуальной матрице (что знают). (Слайд 2)

3. Обсуждение в группе, получившихся высказываний

Студентам предлагается в группе обсудить появившиеся мысли, результаты индивидуальной работы.

4. Заполнение общей матрицы

Учащимся необходимо объединить свои общие знания в матрице, которая находится на столах (общая).

5. Работа с информационными листами

Прочитать текст, представленный в информационных листах, по ходу изучения материала поставить знаки: (V) - я знал; (-) - новая информация; (+) - интересно; (?) - возникло желание узнать больше. (Слайд 3)

6. Заполнение 2 части индивидуальной матрицы («Я узнал»)

Демонстрация примера на слайде. (Слайд 4)

7. Анализ обсуждения информации и подготовка экспертов, контроль преподавателя

На данном этапе группе необходимо подготовить эксперта, который смог бы донести полученную информацию участникам другой группы. Если у студентов возникают вопросы, то можно обратиться к преподавателю.

8. Обмен информацией между группами

Эксперты выступают в роли докладчика.

9. Задания группам

Вторую часть общей матрицы предлагается заполнить участникам противоположной группы, таким образом оценить работу экспертов.

10. Оценка работы экспертов

Группа, первоначально изучавшая данную тему, получает матрицу, заполненную другой группой. Рассматривает уровень понимания информации и оценивает работу эксперта. (Слайд 5)

11. Систематизация новой информации (Синквейн)

Студентам предлагается построить стихотворение из 5 строк по теме исследования. Правила построения синквейна представлены на слайде 6 и 7.

12. Подведение итогов занятия

    • Что общего между биологическими и компьютерными вирусами?

    • Что бы вы хотели узнать более подробно?

    • Что вас удивило?

Приложение 1

Информационный лист

Вирусы

Открытие вирусов.

До 1930-х гг. вирусы рассматривались как мельчайшие бактерии. В 1933 г. эта точка зрения была опровергнута. Уэнделл Стэнли, работавший в Рокфеллеровском институте получил экстракт вируса табачной мозаики из инфицированных растений и очистил его. Очищенный вирус осаждался в виде кристаллов. Стало ясно, что с химической точки зрения вирус намного проще живого организма. Кроме того, возбудитель этой болезни может проходить через фарфоровый фильтр, обычно используемый для улавливания бактерий. Размер вирусов колеблется от 17 до 300 нм в диаметре. Поскольку вирус сам по себе не может расти и размножаться, нельзя считать его «живым» организмом в обычном понимании. Таким образом, вирусы размножаются только в живых клетках!

Строение вирусов.

Вирус в основном состоит из геномной нуклеиновой кислоты, которая реплицируется в клетке хозяина (репликация от лат. replicatio - повторение), удвоение молекул ДНК (у некоторых вирусов РНК) при участии специальных ферментов. Репликацией называется также удвоение хромосом, в основе которого лежит репликация ДНК. Репликация обеспечивает точное копирование генетической информации, заключенной в молекулах ДНК, и передачу ее от поколения к поколению). В состав вирусов входит либо ДНК, либо РНК, образованная одной или двумя цепями, в зависимости от типа вируса. Все вирусы имеют белковую оболочку (капсид), внутри которой заключена нуклеиновая кислота; у некоторых обнаружена дополнительная, богатая липидами (жирами), оболочка, окружающая капсид, что обеспечивает двойную защиту нуклеиновой кислоты.

Размножение вирусов.

Обычно вирус связывается с поверхностью клетки-хозяина, освобождается от капсида и оболочки, затем проникает внутрь. При этом каждый вирус ищет именно «своего» хозяина, т. е. клетки строго определённого вида. Так, вирус - возбудитель гепатита, проникает и размножается только в клетках печени, а вирус эпидемического паротита, только в клетках околоушных слюнных желез человека. Далее, геном вируса встраивается в геном клетки -хозяина и клетка «сама того не желая» начинает синтезировать специфические белки, закодированные в вирусной нуклеиновой кислоте. Нуклеиновая кислота удваивается (реплицируется), и в цитоплазме клетки начинается сборка новых вирусных частиц. Поражённая вирусами клетка может буквально «лопнуть» из неё выйдет большое число вирусных частиц, но иногда вирусы выделяются из клетки постепенно, по одному, и заражённая клетка живёт долго

Структура вирусных частиц.

С помощью электронного микроскопа изучена структура большого числа вирусов. Вирус табачной мозаики, например, имеет палочковидную форму. Наиболее распространенная форма вирусных капсидов - икосаэдр с 20 гранями. Икосаэдр - это многогранник с кубическим типом симметрии, образованный большим числом идентичных субъединиц и имеющий максимальный объём внутреннего пространства. Вирусы такой формы вызывают респираторные заболевания человека, полиомиелит, оспу птиц, многие виды рака у мышей и других животных, болезни растений. Палочковидные вирусы по типу спирали обычно возбудители болезней растений. Особой группой вирусов являются бактериофаги (пожирающие бактерии). Некоторые из них используются человеком для борьбы с болезнетворными бактериями, например, бактериями, вызывающими холеру, дизентерию, брюшной тиф. Один из распространённых бактериофагов - Т4 состоит из головы, отростка, нитей отростка. Длинная молекула ДНК уложена в виде спирали внутри головной части вируса. Фаг укрепляется на поверхности бактерии при помощи ножек (отростков), отросток как игла протыкает оболочку бактерии и выделяет ДНК или РНК.

Заболевания человека, возбудителем которого является вирус:

Грипп - это заболевание встречается повсеместно, характеризуется наклонностью к эпидемическому и пандемическому распространению. В конечном случае большинство населения приобретает иммунитет и становится невосприимчивым к циркулирующему варианту вируса гриппа. Однако в ходе эпидемического процесса благодаря изменчивости возникает новый рекомбинантный вариант возбудителя, к которому население земли становится восприимчивым. Это приводит к стремительному нарастанию числа заболевших, чему способствует особая лёгкость передачи инфекции, короткий инкубационный период и всеобщая восприимчивость людей к гриппу.

В современном мире, угрозу здоровью населения вызывают штаммы вируса гриппа типа А, способствующие возникновению заболеваний - птичий (H5N1) и свиной (H1N1) грипп.

Гриппа 1918 г., который вошёл в историю как «испанка», погибил большое количество людей. В этот период начинается распространение гриппа H1N1 - который циркулировал на протяжении всего XX века, человек заразил свинью, в процессе ухода за животным, она, как и птица стала резервуаром циркулирующего штамма вируса (вирус жил и набирался сил), впервые люди стали заболевать 7 лет назад (с 2002 г.). Каждая новая волна становилась тяжелее предыдущей.

• Признаки свиного гриппа такие же, как при обычной форме гриппа (высокая температура, кашель, боли в горле, насморк или заложенность носа, ломота в теле, головная боль, озноб, слабость, потеря аппетита, диарея, рвота);

• В первую очередь должно насторожить (чувство нехватки воздуха, боли или чувство тяжести в груди или брюшной полости, ломота в теле, внезапное головокружение, ослабление симптомов, а затем резкий скачёк температуры и возобновление кашля);

• Риску подвергаются (беременные женщины, лица 65 лет и старше, дети до 5 лет, люди с хроническими заболеваниями - астма, диабет, сердечнососудистые заболевания, лица со сниженным иммунитетом);

• Инкубационный период составляет от 1 до 7 дней;

• Больному необходимо обеспечить пастельный режим, обильное питьё, вызвать врача и до его прихода можно дать закапать капли в нос, дать таблетку парацетамола. Ребёнку вызвать врача и следовать его указаниям.

Другие вирусные заболевания: корь, краснуха, ветряная оспа, гепатит, паротит (свинка), полиомиелит.

Профилактика:

Профилактика - это система мероприятий, направленных на предупреждение возникновения инфекционных болезней среди населения (вакцинация, ведение здорового образа жизни)

Мероприятия, направленные на источник инфекции:

• ранняя изоляция больного от коллектива;

• своевременное обращение больного к врачу;

• проведение лечения, обеспечивающего быстрое выздоровление.

Приложение 2

Информационный лист

Понятие компьютерного вируса

Компьютерный вирус - это специально созданная небольшая программа, способная к саморазмножению, засорению компьютера и выполнению других нежелательных действий (Вирусная энциклопедия «Лаборатория Касперского»).

На самом деле строго определения компьютерного вируса не существует. Основная трудность, возникающая при попытках дать строгое определение вируса, заключается в том, что практически все отличительные черты вируса (внедрение в другие объекты, скрытность, потенциальная опасность и прочее) либо присущи другим программам, которые никоим образом вирусами не являются, либо существуют вирусы, которые не содержат указанных выше отличительных черт (за исключением возможности распространения).

Основные симптомы вирусного поражения

• Прекращение работы или неправильная работа ранее успешно функционировавших программ.

• Работа компьютера замедляется и уменьшается размер свободной оперативной памяти.

• Неожиданное значительное увеличение количества файлов на диске.

• Исчезновение файлов и каталогов или искажение их содержимого.

• Размер некоторых исполнимых файлов и время их создания изменяются.

• Невозможность загрузки операционной системы.

• На экран выводятся посторонние символы и сообщения, появляются странные видео - и звуковые эффекты.

• Подача непредусмотренных звуковых сигналов.

• Частые зависания и сбои в работе компьютера.

• Компьютер перестает загружаться с жесткого диска.

Следует отметить, что вышеперечисленные явления необязательно вызываются присутствием вируса, а могут быть следствием других причин.

Пути проникновения вирусов в компьютер

Основными путями проникновения вирусов в компьютер являются:

• Съемные носители информации (флеш-карты, цифровые фотоаппараты, цифровые видеокамеры, цифровые плееры, сотовые телефоны). Заразить флеш-карту съемного носителя легко. На нее вирус может попасть, даже если ее просто вставили в USB накопитель зараженного компьютера и, например, прочитали ее оглавление.

• Пиратское программное обеспечение.

• Электронная почта. Обычно вирусы в письмах электронной почты маскируются под безобидные вложения: картинки, документы, музыку, ссылки на сайты.Многие почтовые вирусы, попав на компьютер пользователя, затем используют адресную книгу из установленных почтовых клиентов типа Outlook для рассылки самого себя дальше.

• Система обмена мгновенными сообщениями. По ICQ и через другие программы мгновенного обмена сообщениями также распространена рассылка ссылок на фото, музыку, в действительности являющихся вирусами.

• Возможно также заражение через страницы Интернета (Веб-страницы) ввиду наличия на страницах всемирной паутины различного «активного» содержимого. В этом случае используются уязвимости программного обеспечения, установленного на компьютере пользователя.

• Интернет и локальные сети (черви). Черви - вид вирусов, которые проникают на компьютер-жертву без участия пользователя. Черви используют «дыры» (уязвимости) в программном обеспечении операционных систем, чтобы проникнуть на компьютер. Вирус-червь попадает в операционную систему и начинает действия по заражению других компьютеров через локальную сеть или Интернет.

Типы компьютерных вирусов

Компьютерные вирусы можно разделить на классы по следующим основным признакам:

1. по среде обитания:

   • файловые вирусы - они либо различными способами внедряются в выполняемые файлы (наиболее распространенный тип вирусов), либо создают файлы-двойники, либо используют особенности организации файловой системы (link-вирусы);

   • загрузочные вирусы - они записывают себя либо в загрузочный сектор диска (boot -сектор), либо в сектор, содержащий системный загрузчик винчестера (Master Boot Record)$

   • макровирусы являются программами на макроязыках, встроенных в некоторые системы обработки данных. Для своего размножения такие вирусы используют возможности макроязыков и при их помощи переносят себя из одного зараженного файла в другие. Наиболее часто поражают документы Microsoft Word, Excel и Office97;

   • сетевые вирусы - они используют для своего распространения протоколы или команды компьютерных сетей и электронной почты.

Существует большое количество сочетаний, например файлово-загрузочные вирусы, заражающие как файлы, так и загрузочные сектора дисков. Такие вирусы, как правило, имеют довольно сложный алгоритм работы, часто применяют оригинальные методы проникновения в систему, используют стелс - (скрывают факт своего присутствия в системе) и полиморфик (труднообнаруживаемые вирусы) - технологии.

2. вирусы операционной системы. Каждый файловый или сетевой вирус заражает файлы какой-либо одной или нескольких операционных систем.

3. по особенностям работы алгоритма:

• резидентные вирусы способны оставлять свои копии в системной памяти, пере хватывать некоторые события (обращения к файлам или дискам) и вызывать при этом процедуры заражения обнаруженных объектов. Резидентные вирусы активны не только в момент работы зараженной программы, но и после того, как программа закончила свою работу. Нерезидентные вирусы активны непродолжительное время - только в момент запуска зараженной программы.

• использование стелс-алгоритмов позволяет вирусам полностью или частично скрывать себя в системе. Наиболее распространенным стелс-алгоритмом является перехват запросов операционной системы на чтение/запись зараженных объектов. Стелс-вирусы при этом либо временно лечат их, либо подставляют вместо себя незараженные участки памяти;

• самошифрование и полиморфичность используются практически всеми типами вирусов для того, чтобы максимально усложнить процедуру нахождения вируса;

• нестандартные приемы часто используются в вирусах для того, чтобы вирусы могли как можно глубже спрятать себя в ядре операционной системы, затруднить лечение от вируса.

4. по деструктивным возможностям:

• безвредные, никак не влияют на работу компьютера (кроме уменьшения свободной памяти на диске в результате своего распространения);

• неопасные, влияние которых ограничивается уменьшением свободной памяти на диске и графическими, звуковыми эффектами;

• опасные вирусы, которые могут привести к серьезным ошибкам и сбоям в работе компьютера;

• очень опасные, в алгоритм работы которых заведомо заложены процедуры, которые могут привести к потери программ, уничтожить данные, стереть необходимую для работы компьютера информацию, записанную в системных областях памяти.

Методы защиты от компьютерных вирусов

Профилактические меры

Антивирусные программы - программы для обнаружения компьютерных вирусов, а также нежелательных (считающихся вредоносными) программ и восстановления зараженных такими программами файлов.

• покупать копии программного обеспечения у официальных продавцов;

• копирование информации (создание копий файлов, операционной системы);

• старайтесь не запускать непроверенные файлы, в том числе полученные из компьютерной сети;

• ограничивайте круг лиц, допущенных к работе на конкретном компьютере.

• Сканеры (фаги, полифаги) - проверяют файлы, сектора и системную память на наличие в них известных и новых вирусов.

• Блокировщики - это резидентные программы, перехватывающие «вирусоопасные ситуации» и сообщающие об этом пользователю. Обнаруживают вирус на самой ранней стадии.

• Иммунизаторы:

  • сообщающие -при запуске файла проверяют его на изменения;

  • блокирующие - защищают систему от поражения вирусом определенного вида.

• CRC- сканеры (ревизор). Не способны поймать вирус в момент его появления в системе, делают это после того как вирус разошелся по системе.

Создание и распространение вредоносных программ (в том числе вирусов) преследуется в России согласно Уголовному Кодексу РФ (глава 28, статья 273).

Интересные факты

Один из самых опасных из всех известных вирусов из Интернета - вирус «Чернобыль». Он активизируется 26 апреля, но модификации вируса могут принести вред и 26 числа каждого месяца. Кроме порчи информации на диске он перепрограммирует базовую систему ввода-вывода компьютера (BIOS), и тот перестает загружаться. Приходиться обращаться в мастерскую и восстанавливать BIOS.

Вирус ILOVEYOU- филиппинского происхождения, он распространялся по электронной почте и вывел из строя 45 млн. компьютеров во всем мире, в том числе в Пентагоне, ЦРУ, ФБР в США, а также во многих крупнейших компаниях в других странах. Вскоре вирус мутировал (были созданы его разновидности) и нанес дополнительный ущерб. Основная вирусная атака произошла 4 мая 2000 г. Вирус уничтожал графические файлы в формате JPG и звуковые mp3-файлы. Материальный ущерб составил около 10 млрд. долларов. В России ущерб был сравнительно невелик - пострадало около 1000 компьютеров.

Известны случаи, когда вирусы блокировали работу организаций и предприятий. Более того, несколько лет назад был зафиксирован случай, когда компьютерный вирус стал причиной гибели человека - в одной из госпиталей Нидерландов пациент получил летальную дозу морфия по той причине, что компьютер был заражен вирусом и выдавал неверную информацию.