Запишите классификацию вирусов в виде таблицы: Виды и классификация вирусов

Содержание

Практическая работа № 2 Способы защиты информации

Практическая работа № 2 Способы защиты информации

1 Цели работы

Дидактическая (учебная):

— рассмотреть методы защиты информации.

— выработать практические навыки работы с антивирусными программами.

— научиться сравнивать антивирусные программные продукты.

Развивающая:

— развитие логического мышления,

— развитие умения обобщать данные и сделать вывод.

Воспитательная:

— воспитание познавательной активности,

— воспитание чувства гордости за выбранную профессию.

2 Время – 2 часа.

3 Оборудование и программное обеспечение

Компьютер с лицензионным программным обеспечением, операционная система Windows XP, Vista, 7 или 8.

4 Порядок проведения занятия:

Организационный этап.
Постанова цели и задач урока.
Актуализация опорных знаний.
Выполнение практической работы.
Написание отчета по практической работе.
Написание ответов на контрольные вопросы.

Теоретическое обоснование работы:

Информационная безопасность

Информационная безопасность государства – состояние сохранности информационных ресурсов государства и защищённости законных прав личности и общества в информационной сфере.

Информационная безопасность — это процесс обеспечения конфиденциальности, целостности и доступности информации.

 Конфиденциальность: Обеспечение доступа к информации только авторизованным пользователям.

 Целостность: Обеспечение достоверности и полноты информации и методов ее обработки.

 Доступность: Обеспечение доступа к информации и связанным с ней активам авторизованных пользователей по мере необходимости.

Информационная безопасность – все аспекты, связанные с определением, достижением и поддержанием конфиденциальности, целостности, доступности, неотказуемости, подотчётности, аутентичности и достоверности информации или средств её обработки.

Безопасность информации (данных) – состояние защищённости информации (данных), при котором обеспечиваются её (их) конфиденциальность, доступность и целостность.

Безопасность информации (данных) определяется отсутствием недопустимого риска, связанного с утечкой информации по техническим каналам, несанкционированными и непреднамеренными воздействиями на данные и (или) на другие ресурсы автоматизированной информационной системы, используемые в автоматизированной системе.

Вирусы. Антивирусное программное обеспечение

Компьютерный вирус — программа способная самопроизвольно внедряться и внедрять свои копии в другие программы, файлы, системные области компьютера и в вычислительные сети, с целью создания всевозможных помех работе на компьютере.

Признаки заражения:

прекращение работы или неправильная работа ранее функционировавших программ
медленная работа компьютера
невозможность загрузки ОС
исчезновение файлов и каталогов или искажение их содержимого
изменение размеров файлов и их времени модификации
уменьшение размера оперативной памяти
непредусмотренные сообщения, изображения и звуковые сигналы
частые сбои и зависания компьютера и др.

Классификация компьютерных вирусов

По среде обитания:

Сетевые – распространяются по различным компьютерным сетям
Файловые – внедряются в исполняемые модули (COM, EXE)
Загрузочные – внедряются в загрузочные сектора диска или сектора, содержащие программу загрузки диска
Фалово-загрузочные – внедряются и в загрузочные сектора и в исполняемые модули

По способу заражения:

Резидентные – при заражении оставляет в оперативной памяти компьютера свою резидентную часть, которая потом перехватывает обращения ОС к объектам заражения
Нерезидентные – не заражают оперативную память и активны ограниченное время

По воздействию:

Неопасные – не мешают работе компьютера, но уменьшают объем свободной оперативной памяти и памяти на дисках
Опасные – приводят к различным нарушениям в работе компьютера
Очень опасные – могут приводить к потере программ, данных, стиранию информации в системных областях дисков

По особенностям алгоритма:

Паразиты – изменяют содержимое файлов и секторов, легко обнаруживаются
Черви – вычисляют адреса сетевых компьютеров и отправляют по ним свои копии
Стелсы – перехватывают обращение ОС к пораженным файлам и секторам и подставляют вместо них чистые области
Мутанты – содержат алгоритм шифровки-дешифровки, ни одна из копий не похожа на другую
Трояны – не способны к самораспространению, но маскируясь под полезную, разрушают загрузочный сектор и файловую систему

Основные меры по защите от вирусов

оснастите свой компьютер одной из современных антивирусных программ: Doctor Weber, Norton Antivirus, AVP
постоянно обновляйте антивирусные базы
делайте архивные копии ценной для Вас информации (гибкие диски, CD)

Классификация антивирусного программного обеспечения

Сканеры (детекторы). Принцип работы антивирусных сканеров основан на проверке файлов, секторов и системной памяти и поиске в них известных и новых (неизвестных сканеру) вирусов.

Мониторы. Это целый класс антивирусов, которые постоянно находятся в оперативной памяти компьютера и отслеживают все подозрительные действия, выполняемые другими программами. С помощью монитора можно остановить распостранение вируса на самой ранней стадии.
Ревизоры. Программы-ревизоры первоначально запоминают в специальных файлах образы главной загрузочной записи, загрузочных секторов логических дисков, информацию о структуре каталогов, иногда — объем установленной оперативной памяти. Программы-ревизоры первоначально запоминают в специальных файлах образы главной загрузочной записи, загрузочных секторов логических дисков, информацию о структуре каталогов, иногда — объем установленной оперативной памяти. Для определения наличия вируса в системе программы-ревизоры проверяют созданные ими образы и производят сравнение с текущим состоянием.

Последовательность выполнения практической работы:

Задание №1. Ответьте на вопросы:

Вопрос	Ответ
Что такое компьютерный вирус?
В чем состоит принцип работы вируса?
Перечислите вредные действия вирусов.

Задание №2. Запишите признаки заражения ПК вирусом.

№	Признак
1
2
3

Задание №3. Проанализируйте и запишите, какие типы файлов подвержены заражению?

Типы файлов, подверженные заражению	Типы файлов, не подверженные заражению

Задание №4.

Проанализируйте и запишите основные способы заражения ПК.

№	Способ заражения ПК
1
2
3
4

Запишите меры профилактики заражения ПК вирусом:

№	Способ профилактики
1
2
3
4
5
6

Задание №5. Запишите классификацию вирусов в виде таблицы

№	Вид (название) вируса	Особенность вируса
1
2
3

Задание №6 Сравните виды антивирусных программ, дайте им краткую характеристику.

№	Вид	Характеристика	Достоинства	Недостатки
1	Антивирусы-сканеры
2	Антивирусы-мониторы

Задание №7. Перечислите функции, выполняемые антивирусом Касперского.

№	Функция
1
2
3
4
5
6

По окончании практической работы студент должен:

Написать отчет, который должен содержать:

Тема занятия.
Цель работы.
Задание и его решение.
Ответы на контрольные вопросы.

Вопросы для самоконтроля:

Что такое вирус?
Дайте классификацию вирусов.
Для чего нужны антивирусные программы?
Дайте их классификацию
Требования к кабинету информатики.

Список литературы:

Основной:

Угринович Н.Д. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 10 класса / Н.Д. Угринович. – 5-е изд. –М.:БИНОМ. Лаборатория занятий, 2014.–212с. : ил.Дополнительной:

Дополнительной:

Филимонова Е.В. Информационные технологии в профессиональной деятельности: Учебник. – Ростов н/Д:Феникс, 2004. – 352с. (серия «СПО».)

Интернет-источники:

http//www.informatika.ru;
http//www. student.informatika.ru;
http://mirgeo.ucoz.ru/.

Практическая работа «Защита информации, антивирусная защита. Архивация данных»

Русских Светлана Ивановна, преподаватель

Разделы: Информатика

Цель работы: рассмотреть понятия: компьютерный вирус, антивирусная программа, архив, программа архивации; виды вирусов и антивирусных программ; меры профилактики ПК от компьютерных вирусов. Научиться работать с архивами, антивирусными программами.

Оборудование: компьютер; лекционный материал; ресурсы сети Интернет.

Домашнее задание: Подготовьте сообщение объем 6-7 стр. (презентация 15-16 слайдов) на одну из тем: 1. Описание одного вида компьютерного вируса. 2.Описание одного вида антивирусной программы. Форма представления сообщения текстовый документ или презентация в электронном виде.

Теоретические сведения к практической работе представлены в презентации “Вирусы и архивы”.

Задание №1. Ответьте на вопросы:

Вопрос Ответ
Что такое компьютерный вирус?
В чем состоит принцип работы вируса?
Перечислите вредные действия вирусов.

Задание №2. Запишите признаки заражения ПК вирусом.

№ Признак

Задание №3. Проанализируйте и запишите, какие типы файлов подвержены заражению?

Типы файлов, подверженные заражению Типы файлов, не подверженные заражению

Задание №4. Проанализируйте и запишите основные способы заражения ПК.

№ Способ заражения ПК
1
2
3
4

Запишите меры профилактики заражения ПК вирусом:

№ Способ профилактики
1
2
3
4
5
6

Задание №5. Запишите классификацию вирусов в виде таблицы

№ Вид (название) вируса Особенность вируса

Задание №6 Сравните виды антивирусных программ, дайте им краткую характеристику.

№ Вид Характеристика Достоинства Недостатки
1 Антивирусы-сканеры
2 Антивирусы-мониторы

Задание №7. Перечислите функции, выполняемые антивирусом Касперского.

№ Функция
1
2
3
4

5
6

Задание №8 Сформулируйте алгоритм проверки файлов на вирус с помощью антивируса Касперского.

№ Описание действия
1
2
3
4
5
6
7
8

Задание №9 Проверка файла на вирус в режиме онлайн.

Перейдите на сайт https://www.virustotal.com/ru/ Загрузите файл задания практической работы. Проверьте файл на вирус. Запишите результат проверки и алгоритм действий.

Результат проверки файла:
№ Описание действия
1
2
3
4
5
6
7
8

Задание №10 Используя презентацию, ответьте на вопросы:

Вопрос Ответ
Что такое архивация?
Что такое сжатие файлов?
Перечислите типы сжатия.
Какие типы файлов можно сжать без потерь?
Какие типы файлов можно сжать с потерями?
Каков принцип сжатия файлов?

Задание №11

1. Поместите файл практической работы в архив, названный вашей фамилией.

2. Сделайте снимок экрана, отображающий созданный архив и вставьте его в документ.

Снимок:

3.Сформулируйте алгоритм помещения файлов в архив.

№ Описание действия
1
2
3
4
5
6
7
8

Задание №12

1. Скопируйте из сетевой папки архивный файл Задание.rar.

2. Извлеките файлы, помещенные в архив.

3. Откройте текстовый файл Задание.

4. Сделайте снимок экрана.

5. Поместие снимок экрана в документ.

Снимок:

6. Сформулируйте алгоритм извлечения файлов из архива.

№ Описание действия
1
2
3
4
5
6
7
8

Поместите выполненную работу на сетевой ресурс – папку Контроль.

Задание №13. Сделайте вывод по работе:

Я познакомился:
Я научился (повторил):
Это важно для:

Оцените свою работу по приведенным ниже критериям. Запишите, какие трудности вам не удалось преодолеть.

Критерии оценки:

№ Умение Умею делать хорошо Получается не всегда Над этим мне надо поработать
Поиск информации.
Структурировать информацию (в процессе заполнения таблицы)
Оценивать свою учебную деятельность по заданным критериям.
Формулировать алгоритм действий.
Выполнять проверку файлов на вирус.
Помещать файл в архив и извлекать файл из архива.
Работать с сетевой папкой.

Мои затруднения: _______________________

№ задания Весовой коэффициент Моя оценка
Задание 1 1
Задание 2 1
Задание 3 1
Задание 4 1
Задание 5 2
Задание 6 1
Задание 7 1
Задание 8 1
Задание 9 2
Задание 10 1
Задание 11 2
Задание 12 2
Задание 13 2
ИТОГО:

11-13 баллов удовлетворительно
14-16 баллов хорошо
17-18 баллов отлично
Мое количество баллов ____
Моя оценка ________________

15. 05.2016

Классификация вирусов | Биология для специальностей II

Результаты обучения

Понимание прошлых и новых систем классификации вирусов

Поскольку большинство вирусов, вероятно, произошли от разных предков, систематические методы, которые ученые использовали для классификации прокариотических и эукариотических клеток, не очень полезны. Если вирусы представляют собой «остатки» разных организмов, то даже геномный или белковый анализ бесполезен. Почему?, Поскольку вирусы не имеют общей геномной последовательности, все они имеют . Например, последовательность 16S рРНК, столь полезная для построения филогении прокариот, бесполезна для существа без рибосом! В прошлом биологи использовали несколько систем классификации. Первоначально вирусы были сгруппированы по общей морфологии. Позже группы вирусов были классифицированы по типу содержащейся в них нуклеиновой кислоты, ДНК или РНК, а также по тому, была ли их нуклеиновая кислота одноцепочечной или двухцепочечной. Однако эти более ранние методы классификации группировали вирусы по-разному, поскольку они основывались на разных наборах признаков вируса. Наиболее часто используемый сегодня метод классификации называется Балтиморской схемой классификации и основан на том, как информационная РНК (мРНК) генерируется в каждом конкретном типе вируса.

Прошлые системы классификации

Вирусы содержат лишь несколько элементов, по которым их можно классифицировать: вирусный геном, тип капсида и структуру оболочки оболочечных вирусов. Все эти элементы использовались в прошлом для классификации вирусов (таблица 1 и рисунок 1). Вирусные геномы могут различаться по типу генетического материала (ДНК или РНК) и его организации (одно- или двухцепочечная, линейная или кольцевая, сегментированная или несегментированная). У некоторых вирусов дополнительные белки, необходимые для репликации, связаны непосредственно с геномом или содержатся внутри вирусного капсида.

Таблица 1. Классификация вирусов по структуре генома и ядру
Основные классификации	Примеры
РНК	Вирус бешенства, ретровирусы
ДНК	Герпесвирусы, вирус оспы
Одножильный	Вирус бешенства, ретровирусы
Двужильный	Вирусы герпеса, вирус оспы
Линейный	Вирус бешенства, ретровирусы, герпесвирусы, вирус оспы
Циркуляр	Папилломавирусы, многие бактериофаги
Несегментированный: геном состоит из одного сегмента генетического материала	Вирусы парагриппа
Сегментированный: геном разделен на несколько сегментов	Вирусы гриппа

Рисунок 1. Вирусы классифицируются на основе их основного генетического материала и конструкции капсида. (а) вирус бешенства имеет ядро из одноцепочечной РНК (оцРНК) и спиральный капсид в оболочке, тогда как (б) вирус натуральной оспы, возбудитель оспы, имеет ядро из двухцепочечной ДНК (дцДНК) и сложный капсид. (кредит «диаграмма бешенства»: модификация работы CDC; «микрофотография бешенства»: модификация работы доктора Фреда Мерфи, CDC; кредит «микрофотография оспы»: модификация работы доктора Фреда Мерфи, Сильвии Уитфилд, CDC; кредит «фотография оспы»: модификация работы Центра по контролю и профилактике заболеваний; данные масштабной линейки от Мэтта Рассела)

Вирусы также можно классифицировать по конструкции их капсидов (таблица 2 и рисунок 2). Капсиды классифицируются как голые икосаэдрические, икосаэдрические с оболочкой, спиральные с оболочкой, голые спиральные и сложные. Тип генетического материала (ДНК или РНК) и его структура (одно- или двухцепочечная, линейная или кольцевая, сегментированная или несегментированная) используются для классификации основных структур вируса (таблица 2).

Таблица 2. Классификация вирусов по структуре капсида
Классификация капсидов	Примеры
Голый икосаэдрический	Вирус гепатита А, полиовирусы
Икосаэдрический с оболочкой	Вирус Эпштейна-Барр, вирус простого герпеса, вирус краснухи, вирус желтой лихорадки, ВИЧ-1
Оболочка спиральная	Вирусы гриппа, вирус паротита, вирус кори, вирус бешенства
Спиральный без покрытия	Вирус табачной мозаики
Комплекс со многими белками; некоторые имеют комбинации икосаэдрической и спиральной структур капсида	Герпесвирусы, вирус оспы, вирус гепатита В, бактериофаг Т4

Рисунок 2. Трансмиссионные электронные микрофотографии различных вирусов показывают их структуру. Капсид (а) вируса полиомиелита имеет голую икосаэдрическую форму; (б) капсид вируса Эпштейна-Барр имеет икосаэдрическую оболочку; (c) капсид вируса эпидемического паротита представляет собой оболочечную спираль; (d) капсид вируса табачной мозаики имеет голую спиральную форму; и (e) капсид герпесвируса сложный. (кредит a: модификация работы доктора Фреда Мерфи, Сильвии Уитфилд; кредит b: модификация работы Лайзы Гросс; кредит c: модификация работы доктора Ф. А. Мерфи, CDC; кредит d: модификация работы USDA ARS; кредит e: модификация работы Линды Станнард, кафедра медицинской микробиологии, Кейптаунский университет, Южная Африка, НАСА; данные масштабной линейки от Мэтта Рассела)

Балтиморская классификация

Наиболее часто используемая система классификации вирусов была разработана лауреатом Нобелевской премии биологом Дэвидом Балтимором в начале 1970-х годов. В дополнение к различиям в морфологии и генетике, упомянутым выше, схема классификации Балтимора группирует вирусы в соответствии с тем, как мРНК продуцируется во время репликативного цикла вируса.

Вирусы группы I содержат двухцепочечную ДНК (дцДНК) в качестве своего генома. Их мРНК продуцируется путем транскрипции почти так же, как и клеточная ДНК.

Вирусы группы II имеют одноцепочечную ДНК (оцДНК) в качестве генома. Они превращают свои одноцепочечные геномы в промежуточное соединение двухцепочечной ДНК до того, как может произойти транскрипция в мРНК.

Вирусы группы III используют дцРНК в качестве своего генома. Нити расходятся, и одна из них используется в качестве матрицы для генерации мРНК с помощью РНК-зависимой РНК-полимеразы, кодируемой вирусом.

Вирусы группы IV имеют одноцепочечную РНК в качестве своего генома с положительной полярностью. Положительная полярность означает, что геномная РНК может служить непосредственно в качестве мРНК. Промежуточные продукты дцРНК, называемые репликативными промежуточными продуктами , образуются в процессе копирования геномной РНК. Из этих интермедиатов образуются множественные полноразмерные нити РНК отрицательной полярности (комплементарные геномной РНК с положительной цепью), которые затем могут служить матрицами для продукции РНК с положительной полярностью, включая как полноразмерные геномные РНК, так и более короткие. вирусные мРНК.

Вирусы группы V содержат геномы одноцепочечной РНК с отрицательной полярностью , что означает, что их последовательность комплементарна мРНК. Как и в случае с вирусами группы IV, промежуточные соединения дцРНК используются для создания копий генома и получения мРНК. В этом случае геном с отрицательной цепью может быть преобразован непосредственно в мРНК. Кроме того, создаются полноразмерные положительные цепи РНК, которые служат матрицами для производства генома с отрицательной цепью.

Группа VI 9Вирусы 0138 имеют диплоидные (две копии) геномы одноцепочечных РНК, которые необходимо преобразовать с помощью фермента обратной транскриптазы в двухцепочечную ДНК; затем дцДНК транспортируется в ядро клетки-хозяина и встраивается в геном хозяина. Затем мРНК может быть получена путем транскрипции вирусной ДНК, интегрированной в геном хозяина.

Вирусы группы VII имеют частичный геном двухцепочечной ДНК и образуют промежуточные соединения одноцепочечной ДНК, которые действуют как мРНК, но также преобразуются обратно в геном двухцепочечной ДНК с помощью обратной транскриптазы, необходимой для репликации генома. Характеристики каждой группы в Балтиморской классификации обобщены в Таблице 3 с примерами каждой группы.

мРНК

Таблица 3. Балтиморская классификация
Группа	Характеристики	Способ производства мРНК	Пример
я	Двухцепочечная ДНК	транскрибируется непосредственно с матрицы ДНК	Простой герпес (вирус герпеса)
II	Одноцепочечная ДНК	ДНК преобразуется в двухцепочечную форму перед транскрипцией РНК	Парвовирус собак (парвовирус)
III	Двухцепочечная РНК	мРНК транскрибируется с РНК генома	Детский гастроэнтерит (ротавирусный)
IV	Одноцепочечная РНК (+)	Геном функционирует как мРНК	Простуда (пиркорнавирус)
В	Одноцепочечная РНК (-)	мРНК транскрибируется с РНК генома	Бешенство (рабдовирус)
ВИ	Одноцепочечные РНК-содержащие вирусы с обратной транскриптазой	Обратная транскриптаза образует ДНК из РНК-генома; Затем ДНК встраивается в геном хозяина; мРНК транскрибируется с встроенной ДНК	Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)
VII	Двухцепочечные ДНК-вирусы с обратной транскриптазой	Вирусный геном представляет собой двухцепочечную ДНК, но вирусная ДНК реплицируется через промежуточную РНК; РНК может служить непосредственно в качестве мРНК или в качестве матрицы для создания мРНК	Вирус гепатита В (гепаднавирус)

Попробуйте

Внесите свой вклад!

У вас есть идеи по улучшению этого контента? Мы будем признательны за ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

21.1 Эволюция, морфология и классификация вирусов — биология 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

Описывать, как были впервые обнаружены вирусы и как они обнаруживаются
Обсудите три гипотезы об эволюции вирусов
Опишите общую структуру вируса
Распознавать основные формы вирусов
Понимать прошлые и новые системы классификации вирусов
Опишите основу Балтиморской системы классификации

Вирусы — это разные объекты: они различаются по структуре, методам репликации и хостам, которые они заражают. Почти все формы жизни — от прокариотических бактерий и архей до эукариот, таких как растения, животные и грибы — имеют вирусы, которые их заражают. В то время как большая часть биологического разнообразия может быть понята через историю эволюции (например, как виды адаптировались к меняющимся условиям окружающей среды и как разные виды связаны друг с другом через общее происхождение), многое о происхождении и эволюции вирусов остается неизвестным.

Обнаружение и обнаружение

Вирусы были впервые обнаружены после разработки фарфорового фильтра — фильтра Чемберленда-Пастера, который мог удалить все бактерии, видимые в микроскоп, из любого жидкого образца. В 1886 году Адольф Мейер продемонстрировал, что болезнь растений табака — табачная мозаика — может передаваться от больного растения к здоровому через жидкие растительные экстракты. В 1892 году Дмитрий Ивановский показал, что это заболевание могло передаваться таким путем даже после того, как фильтр Чемберленда-Пастера удалил из экстракта все жизнеспособные бактерии. Тем не менее, прошло много лет, прежде чем было доказано, что эти «фильтрующиеся» инфекционные агенты были не просто очень маленькими бактериями, а новым типом очень маленьких болезнетворных частиц.

Большинство вирионов или одиночных вирусных частиц очень малы, от 20 до 250 нанометров в диаметре. Однако некоторые недавно обнаруженные вирусы амеб имеют диаметр до 1000 нм. За исключением больших вирионов, таких как поксвирус и другие крупные ДНК-содержащие вирусы, вирусы невозможно увидеть в световой микроскоп. Только с изобретением электронного микроскопа в конце 1930-х годов ученые впервые получили четкое представление о структуре вируса табачной мозаики (ВТМ) (рис. 21.1), о котором говорилось выше, и других вирусов (рис. 21.2). Поверхностную структуру вирионов можно наблюдать как с помощью сканирующей, так и с помощью просвечивающей электронной микроскопии, тогда как внутренние структуры вируса можно наблюдать только на изображениях с просвечивающей электронной микроскопии. Использование электронной микроскопии и других технологий позволило открыть многие вирусы всех видов живых организмов.

Рисунок 21,2 Большинство вирусных частиц видны только с помощью электронной микроскопии. На этих трансмиссионных электронных микрофотографиях (а) вирус выглядит таким же карликом по сравнению с бактериальной клеткой, которую он заражает, как (б) эти клеток E. coli выглядят карликовыми по сравнению с культивируемыми клетками толстой кишки. (кредит а: модификация работы Министерства энергетики США, Управления науки, LBL, PBD; кредит b: модификация работы Дж. П. Натаро и С. Сирса, неопубликованные данные, CDC; данные масштабной линейки от Мэтта Рассела)

Эволюция вирусов

Хотя биологи обладают значительным объемом знаний о том, как современные вирусы мутируют и адаптируются, гораздо меньше известно о том, как вирусы возникли в первую очередь. Изучая эволюционную историю большинства организмов, ученые могут обращаться к летописям окаменелостей и аналогичным историческим свидетельствам. Однако, насколько нам известно, вирусы не окаменевают, поэтому исследователи должны экстраполировать результаты исследований эволюции современных вирусов и использовать биохимическую и генетическую информацию для создания спекулятивных историй вирусов.

Большинство ученых сходятся во мнении, что вирусы не имеют единого общего предка и что нет ни одной разумной гипотезы о происхождении вирусов. Существуют текущие эволюционные сценарии, которые могут объяснить происхождение вирусов. Одна из таких гипотез, «деволюция» или регрессивная гипотеза , предполагает, что вирусы произошли от свободноживущих клеток или от внутриклеточных прокариотических паразитов. Однако многие компоненты того, как мог происходить этот процесс, остаются загадкой. Вторая гипотеза, эскапист или прогрессивная гипотеза предполагает, что вирусы произошли от молекул РНК и ДНК или самовоспроизводящихся объектов, подобных транспозонам или другим мобильным генетическим элементам, которые вырвались из клетки-хозяина и способны проникнуть в другую. Третья гипотеза, первая гипотеза вируса , предполагает, что вирусы могли быть первыми самовоспроизводящимися объектами до появления первых клеток. Во всех случаях вирусы, вероятно, продолжают развиваться вместе с клетками, на которые они полагаются как на хозяев.

По мере развития технологий ученые могут разрабатывать и уточнять дополнительные гипотезы, объясняющие происхождение вирусов. Возникающая область, называемая вирусной молекулярной систематикой, пытается сделать именно это путем сравнения секвенированного генетического материала. Эти исследователи надеются однажды лучше понять происхождение вирусов — открытие, которое может привести к прогрессу в лечении болезней, которые они вызывают.

Вирусная морфология

Вирусы неклеточны, то есть являются биологическими объектами, не имеющими клеточной структуры. Поэтому у них отсутствует большинство компонентов клеток, таких как органеллы, рибосомы и плазматическая мембрана. Вирион состоит из ядра нуклеиновой кислоты, внешнего белкового покрытия или капсида, а иногда и внешней оболочки, состоящей из белковых и фосфолипидных мембран, полученных из клетки-хозяина. Вирусы могут также содержать дополнительные белки, такие как ферменты, внутри капсида или прикрепленные к вирусному геному. Наиболее очевидным различием между представителями разных вирусных семейств является вариация их морфологии, которая весьма разнообразна. Интересной особенностью сложности вируса является то, что сложность хозяина не обязательно коррелирует со сложностью вириона. На самом деле одни из самых сложных структур вирионов обнаружены у бактериофагов — вирусов, поражающих простейшие живые организмы, бактерии.

Морфология

Вирусы бывают разных форм и размеров, но эти особенности одинаковы для каждого вирусного семейства. Как мы видели, все вирионы имеют геном нуклеиновой кислоты, покрытый защитным капсидом. Белки капсида закодированы в вирусном геноме и называются капсомерами . Некоторые вирусные капсиды представляют собой простые спирали или многогранные «сферы», в то время как другие имеют довольно сложную структуру (рис. 21.3).

Рисунок 21,3 Вирусные капсиды могут быть (а) спиральными, (б) полиэдрическими или (в) иметь сложную форму. (кредит a «микрофотография»: модификация работы USDA ARS; кредит b «микрофотография»: модификация работы Министерства энергетики США)

В целом, капсиды вирусов подразделяются на четыре группы: спиральные, икосаэдрические, оболочечные и головка-хвост. Спиралевидные капсиды длинные и цилиндрические. Многие вирусы растений имеют спиралевидную форму, включая ВТМ. Икосаэдрические вирусы имеют примерно сферическую форму, например вирусы полиомиелита или герпеса. Вирусы с оболочкой имеют мембраны, полученные из клетки-хозяина, которые окружают капсиды. Вирусы животных, такие как ВИЧ, часто имеют оболочку. Вирусы с головкой и хвостом заражают бактерии и имеют головку, похожую на икосаэдрические вирусы, и хвост в форме спиралевидных вирусов.

Многие вирусы используют своего рода гликопротеин для прикрепления к своим клеткам-хозяевам через молекулы на клетке, называемые вирусными рецепторами . Для этих вирусов требуется прикрепление для последующего проникновения через клеточную мембрану; только после проникновения вирус может завершить свою репликацию внутри клетки. Рецепторы, которые используют вирусы, представляют собой молекулы, которые обычно находятся на поверхности клеток и имеют свои собственные физиологические функции. Похоже, что вирусы просто эволюционировали, чтобы использовать эти молекулы для собственной репликации. Например, ВИЧ использует молекулу CD4 на Т-лимфоцитах в качестве одного из своих рецепторов (рис. 21.4). CD4 представляет собой тип молекулы, называемой молекула клеточной адгезии , которая удерживает различные типы иммунных клеток в непосредственной близости друг от друга во время генерации иммунного ответа Т-лимфоцитов.

Рисунок 21,4 Вирус и белок-рецептор хозяина. Вирус ВИЧ связывается с рецептором CD4 на поверхности клеток человека. Рецепторы CD4 помогают лейкоцитам связываться с другими клетками иммунной системы при формировании иммунного ответа. (кредит: модификация работы NIAID, NIH)

Один из самых сложных известных вирионов, бактериофаг T4 (который заражает Escherichia coli ), имеет хвостовую структуру, которую вирус использует для прикрепления к клеткам-хозяевам, и головную структуру, в которой находится его ДНК.

Аденовирус, безоболочечный вирус животных, вызывающий респираторные заболевания у людей, использует гликопротеиновые шипы, выступающие из его капсомеров, для прикрепления к клеткам-хозяевам. К безоболочечным вирусам также относятся те, которые вызывают полиомиелит (полиовирус), подошвенные бородавки (папилломавирус) и гепатит А (вирус гепатита А).

Вирионы с оболочкой, такие как вирус гриппа, состоят из нуклеиновой кислоты (РНК в случае гриппа) и капсидных белков, окруженных двухслойной фосфолипидной оболочкой, содержащей белки, кодируемые вирусом. Гликопротеины, встроенные в оболочку вируса, используются для прикрепления к клеткам-хозяевам. Другие белки оболочки представляют собой белки матрикса, которые стабилизируют оболочку и часто играют роль в сборке вирионов потомства. Ветряная оспа, ВИЧ и эпидемический паротит — другие примеры заболеваний, вызываемых вирусами с оболочками. Из-за хрупкости оболочки вирусы без оболочки более устойчивы к изменениям температуры, рН и некоторым дезинфицирующим средствам, чем вирусы с оболочкой.

В целом, форма вириона и наличие или отсутствие оболочки мало что говорят нам о том, какое заболевание может вызывать вирус или какие виды он может инфицировать, но они все же полезны для начала классификации вирусов (рис. 21.5).

Визуальная связь

Рисунок 21,5 Сложные вирусы. Вирусы могут быть как сложными, так и относительно простыми по форме. На этом рисунке показаны три относительно сложных вириона: бактериофаг Т4 с его ДНК-содержащей головной группой и хвостовыми отростками, которые прикрепляются к клеткам-хозяевам; аденовирус, который использует шипы своего капсида для связывания с клетками-хозяевами; и вирус гриппа, который использует гликопротеины, встроенные в его оболочку, для связывания с клетками-хозяевами. Вирус гриппа также имеет матричные белки внутри оболочки, которые помогают стабилизировать форму вириона. (кредит «бактериофаг, аденовирус»: модификация работы NCBI, NIH; кредит «вирус гриппа»: модификация работы Дэна Хиггинса, Центры по контролю и профилактике заболеваний)

Какое из следующих утверждений о структуре вируса верно?

Все вирусы заключены в вирусную оболочку.
Капсомер состоит из небольших белковых субъединиц, называемых капсидами.
ДНК является генетическим материалом всех вирусов.

Гликопротеины
помогают вирусу прикрепляться к клетке-хозяину.

Типы нуклеиновых кислот

В отличие от почти всех живых организмов, использующих ДНК в качестве генетического материала, вирусы могут использовать либо ДНК, либо РНК. Ядро вируса содержит геном — полное генетическое содержимое вируса. Вирусные геномы, как правило, небольшие и содержат только те гены, которые кодируют белки, которые вирус не может получить из клетки-хозяина. Этот генетический материал может быть одноцепочечным или двухцепочечным. Он также может быть линейным или круговым. В то время как большинство вирусов содержат одну нуклеиновую кислоту, другие имеют геномы, разделенные на несколько сегментов. Геном РНК вируса гриппа сегментирован, что способствует его изменчивости и непрерывной эволюции и объясняет, почему трудно разработать против него вакцину.

В ДНК-вирусах вирусная ДНК направляет белки репликации клетки-хозяина на синтез новых копий вирусного генома, а также на транскрипцию и трансляцию этого генома в вирусные белки. Заболевания человека, вызываемые ДНК-содержащими вирусами, включают ветряную оспу, гепатит В и аденовирусы. ДНК-вирусы, передающиеся половым путем, включают вирус герпеса и вирус папилломы человека (ВПЧ), которые связаны с раком шейки матки и остроконечными кондиломами.

РНК-вирусы содержат в качестве генетического материала только РНК. Чтобы реплицировать свои геномы в клетке-хозяине, РНК-вирусы должны кодировать свои собственные ферменты, которые могут реплицировать РНК в РНК или, в случае ретровирусов, в ДНК. Эти 9Ферменты 0009 РНК-полимеразы с большей вероятностью допускают ошибки копирования, чем ДНК-полимеразы, и поэтому часто допускают ошибки во время транскрипции. По этой причине мутации у РНК-вирусов происходят чаще, чем у ДНК-вирусов. Это заставляет их меняться и быстрее адаптироваться к своему хозяину. Заболевания человека, вызываемые РНК-содержащими вирусами, включают грипп, гепатит С, корь и бешенство. Вирус ВИЧ, передающийся половым путем, представляет собой РНК-ретровирус.

Задача вируса Классификация

Поскольку большинство вирусов, вероятно, произошли от разных предков, систематические методы, которые ученые использовали для классификации прокариотических и эукариотических клеток, не очень полезны. Если вирусы представляют собой «остатки» разных организмов, то даже геномный или белковый анализ бесполезен. Почему?, Поскольку вирусы не имеют общей геномной последовательности, все они имеют общую . Например, последовательность 16S рРНК, столь полезная для построения филогении прокариот, бесполезна для существа без рибосом! В прошлом биологи использовали несколько систем классификации. Первоначально вирусы были сгруппированы по общей морфологии. Позже группы вирусов были классифицированы по типу содержащейся в них нуклеиновой кислоты, ДНК или РНК, а также по тому, была ли их нуклеиновая кислота одноцепочечной или двухцепочечной. Однако эти более ранние методы классификации группировали вирусы по-разному, поскольку они основывались на разных наборах признаков вируса. Наиболее часто используемый сегодня метод классификации называется Балтиморской схемой классификации и основан на том, как информационная РНК (мРНК) генерируется в каждом конкретном типе вируса.