الفيروسات والبريونات - أحياء 1 - أول ثانوي

3-2 رابط الدرس الرقمي الأهداف توضح التركيب العام للفيروسات. الفيروسات والبريونات تقارن بين تسلسل الأحداث في تضاعف الفكرة Viruses and Prions www.ien.edu.sa الرئيسة الفيروسات والبريونات أصغر وأقل تعقيدًا من البكتيريا في تركيبها، وهي تهاجم الخلايا، ويمكن أن تغيّر الوظائف الخلوية. الفيروس عن طريق دورة التحلل، والدورة الاندماجية، وتضاعف الفيروس العكسي. الربط مع الحياة تحمل لنا الأخبار كل يوم قصصًا عن انتشار الأمراض في ، في تناقش تركيب البريونات وتضاعفها العالم، فهنا خبر عن كورونا، وآخر عن أنفلونزا الطيور أو الخنازير، وثالث عن مرض سارس . ما المشترك بين هذه الأمراض؟ جميعها تسببها فيروسات. وتأثيراتها عند التسبب في المرض. مراجعة المفردات الفيروسات Viruses البروتين مبلمر معقد كبير يتكون من على الرغم من أن بعض الفيروسات ليس ضارًا، إلا أن بعضها الآخر يسب الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين العدوى والضرر لأنواع المخلوقات الحية كافة. الفيروس virus شريط غير حي وأحيانًا الكبريت. المفردات الجديدة الفيروس محفظة الفيروس دورة التحلل الدورة الاندماجية الفيروس الارتجاعي البريون الجدول 2-3 الفئة أمراض تنتقل عن طريق الجنس أمراض الطفولة من مادة وراثية يقع ضمن غلاف من البروتين. ومعظم علماء الأحياء لا يعدّون الفيروسات حية؛ إذ لا يتحقق فيها جميع خصائص الحياة. فالفيروسات ليس لديها عضيات لتحصل على المواد الغذائية أو لتستخدم الطاقة، ولا تستطيع تكوين البروتينات، وهي لا تتحرك، ولا تتكاثر بنفسها دون الاعتماد على المخلوقات الأخرى. وقد تُسبب بعض الفيروسات – مثلها في ذلك مثل البكتيريا - أمراضًا للإنسان، ومنها الأمراض المبينة في الجدول 2-3، ومنها القوباء التناسلية والإيدز اللذان تزداد فرصة انتقالهما عن طريق الاتصال الجنسي المحرم ، وتعاطي المخدرات، ونقل الدم والتعرض للجروح بأدوات ملوثة عند محال الحلاقة. ومثل هذه الأمراض لم يعرف لها علاج أو لقاح حتى الآن. ومن فضل الله علينا أن شرع لنا الزواج طريقًا شرعيًا يجمع بين الرجل والمرأة، وحثنا عليه؛ حماية للفرد والمجتمع من الأمراض الجسدية والنفسية، قال تعــــــالى: وَمِنْ ءَايَتِهِ أَنْ خَلَقَ لَكُم مِّنْ أَنفُسِكُمْ أَزْوَاجًا لِتَسْكُنُوا إِلَيْهَا وَجَعَلَ بَيْنَكُم مَوَدَّةً وَرَحْمَةً إِنَّ فِي ذَلِكَ لَآيَاتٍ لِقَوْمٍ يَتَفَكَّرُونَ ﴾ [الروم]. أمراض فيروسية تصيب الإنسان المرض الإيدز، القوباء التناسلية (الهيربس). النكاف، جدري الماء، الحصبة. الرشح (الزكام)، الأنفلونزا. الأمراض التنفسية أمراض الجلد أمراض القناة الهضمية أمراض الجهاز العصبي أمراض أخرى الثآليل، داء المنطقة التناسلية. الالتهاب المعدي - المعوي. شلل الأطفال، الكلب ( السعار)، التهاب السحايا الفيروسي الجدري، والتهاب الكبد الوبائي. 73 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

وحدة بروتين محفظة الفيروس المادة الوراثية شوكة المادة الوراثية ليف الفيروس الغدي المادة الوراثية محفظة الفيروس محفظة الفيروس غلاف المادة فيروس الأنفلونزا الوراثية ذيل محفظة الفيروس خيط ذيلي بكتيريوفاج آكل البكتيريا) فيروس تبرقش أوراق نبات التبغ الشكل 12- تشترك معظم الفيروسات حجم الفيروس Virus size : تعد الفيروسات من أصغر التراكيب المسببة للمرض؛ في أنها مكونة من جزأين على الأقل : محفظة صغيرة خارجية من البروتين، ومادة فهي لا تُرى إلا بأقوى المجاهر الإلكترونية؛ إذ يتراوح حجمها بين 5 – 300 نانومتر. وراثية. وقد نحتاج إلى 10000 فيروس من فيروسات الرشح لتغطية النقطة الموجودة في نهاية هذه الجملة. و تركيب الفيروس Virus structure : يبين الشكل 12-3 تركيب الفيروس الغُدي وفيروس الأنفلونزا وفيروس آكل البكتيريا وفيروس تبرقش أوراق نبات التبغ. تسبب العدوى بالفيروس الغُدي الزكام العادي (الرشح)، أما الفيروسات الأخرى فتسبب الأمراض المرتبطة باسمها. وتتكون الطبقة الخارجية لهذه الفيروسات كلها من القراءة بالمشاركة : اكتب البروتينات، وتسمى محفظة الفيروس capsid ويوجد داخلها المادة الوراثية التي يمكن تقريرًا حول أمراض فيروسية مثل أن تكون DNA أو RNA ، لا كليهما. وتصنف الفيروسات عادة وفق نوع الحمض النووي إرشادات الدراسة (انفلونزا الخنازير - انفلونزا الطيور - فيروس كورونا) واقرأه في الصف الذي تحتويه. وناقشه مع زملائك للتوصل إلى: مسببات المرض، وأعراضه، وطرائق انتقاله، وكيفية الوقاية منه . للمزيد من المعلومات حول مرض أنفلونزا الخنازير ارجع إلى موقع وزارة الصحة بالمملكة ماذا قرأت؟ ارسم التركيب العام للفيروس. 74 www.moh.gov.sa وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

وضع العلماء في الوقت الحاضر عدة نظريات عن طبيعة الفيروسات. فقد وجد العلماء أن المادة الوراثية للفيروسات شبيهة بالجينات الخلوية، وأن الله سبحانه وتعالى قد منح هذه الجينات القدرة على أن توجد خارج الخلايا. الربط التاريخ الفيروس المسبب للجدري فيروس يحتوى على DNA. وقد تفشى الجدري في التجمعات البشرية منذ آلاف السنين. وقد نجح برنامج اللقاحات بعون الله وتوفيقه، في القضاء على المرض تمامًا، حتى توقف الآن التطعيم ضد هذا المرض. لمزيد من المعلومات عن التطعيمات التي توفرها وزارة الصحة ارجع إلى موقع البوابة الإلكترونية لوزارة الصحة بالمملكة العربية السعودية www.moh.gov.sa العدوى الفيروسية Viral Infection لا بد من دخول الفيروس إلى خلية العائل لكي يتكاثر؛ إذ يلتصق الفيروس أولا بالخلية المضيفة باستخدام مستقبلات محددة على الغشاء البلازمي لها. وتوجد مستقبلات محددة للأنواع المختلفة من الفيروسات في المخلوقات المختلفة. ويفسر هذا عدم قدرة العديد من الفيروسات على الانتقال بين الأنواع المختلفة. وعندما يلتصق الفيروس بنجاح بخلية العائل تدخل مادة الفيروس الوراثية إلى سيتوبلازم الخلية. وفي بعض الحالات يدخل الفيروس بأكمله إلى خلية العائل، وتتحطم المحفظة عة، مما يُعرّي المادة الوراثية. وبعدها يستخدم الفيروس خلية العائل للتضاعف ، إما عن طريق دورة التحلل Lytic cycle أو الدورة الاندماجية Lysogenic cycle كما هو موضح في الشكل 13-3. دورة التحلل Lytic cycle: في دورة التحلل تنتج خلايا العائل نسخا عديدة من DNA أو RNA للفيروس، الشكل ،13-3، ثم تقوم جينات الفيروس بتوجيه خلية العائل لتصنع العديد من بروتين محفظة الفيروس والإنزيمات الضرورية لتكاثر مهن مرتبطة مع علم الأحياء عالم الفيروسات يدرس علماء الفيروس. وتتكون الأغلفة البروتينية حول الأحماض النووية للفيروسات الفيروسات التاريخ الطبيعي الجديدة، فتغادر الفيروسات خلية العائل، إما بالإخراج الخلوي أو بانفجار للفيروسات والأمراض التي تسببها، الخلية، أو تحللها، مما يحرر الفيروسات الجديدة التي قد تصيب خلايا جديدة. وهو يقضي الساعات الطويلة في والفيروسات التي تتكاثر بهذه الطريقة تسبب غالبًا عدوى نشطة، تحدث سريعًا، المختبر لإجراء التجارب مما يعني ظهور الأعراض خلال يوم واحد إلى أربعة أيام بعد التعرض للفيروس. وتعد أمراض الرشح والأنفلونزا مثالاً على العدوى النشطة. 75 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

دورة تكاثر الفيروس Visualizing Viral Replication الشكل 1-3 في دورة التحلل، تحدث عملية التضاعف كاملة في السيتوبلازم. وتدخل مادة الفيروس الوراثية إلى الخلايا التي تقوم بمضاعفة DNA أو RNA الفيروس. وتوجه جينات الفيروس الخلية العائل لإنتاج المحافظ وتجميع مكونات الفيروسات الجديدة التي تغادر الخلايا بعد ذلك. الدورة الاندماجية يندمج DNA الفيروس مع كروموسوم الخلية العائل. وفي الكثير من الحالات تبقى الجينات كامنة غير نشطة لفترة معينة. وبعدئذ يوجه DNA الفيروس الخلية العائل لتكوين المزيد من الفيروسات. التجميع : يتم تجميع مكونات الفيروس الجديد. التحرر خروج فيروسات جديدة من الخلية العائل. دورة التحلل التضاعف تصنع خلية البكتيريا المزيد من DNA الفيروس وبروتيناته. كروموسوم البكتيريا الدورة يغادر طليعة الفيروس الاندماجية كروموسوم البكتيريا. 76 يتضاعف طليعة الفيروس مع كروموسوم البكتيريا. انقسام الخلية محفظة حمض نووي جدار الخلية البكتيرية الالتصاق يلتصق الفيروس بالخلية البكتيرية. الدخول: يدخل DNA الفيروس إلى الخلية البكتيرية. تكوين طليعة الفيروس: يصبح DNA الفيروس جزءًا من كروموسوم البكتيريا. وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

الدورة الاندماجية Lysogenic cycle: في بعض الحالات يدخل DNA الخاص بالفيروس إلى نواة الخلية العائل؛ حيث يندمج مع كروموسوم خلية العائل. الشكل .13-3. وعندما يحدث ذلك يصبح DNA الفيروس جزءًا دائمًا من كروموسوم الخلية العائل؛ حيث تبقى جينات الفيروس كامنة أشهرًا أو سنوات، لكنها قد تنشط لاحقًا بسبب عوامل مختلفة لتحدث الدورة الاندماجية. وعندها تقوم جينات الفيروس بتوجيه الخلية العائل لإنتاج مزيد من الفيروسات؛ حيث تخرج الفيروسات الجديدة إما بانفجار الخلية، أو عن طريق الإخراج الخلوي. المطويات يتكاثر العديد من الفيروسات التي تسبب الأمراض بالدورة الاندماجية، ويعد ضَمن مطويتك معلومات من فيروس القوباء ( Herpes simplex) مثالا على الفيروسات التي تتكاثر بالدورة الاندماجية، وهو فيروس ينتقل من خلال الفم، وأعراض الإصابة بهذا الفيروس تشبه التقرحات ( البثور) الناتجة عن الإصابة بالبرد على الشفتين. يكون DNA الخاص بهذا الفيروس غير فعال عند دخوله إلى نواة الخلية. ويعتقد أن الضغوطات الجسمية أو العاطفية أو البيئية تنشط جينات فيروس القوباء، مما يؤدي إلى بدء إنتاج الفيروس. القسم. هذا مختبر تحليل البيانات 11-3 بناءً على معلومات حقيقية نمذجة العدوى الفيروسية هل البروتين أم DNA هو مادة الوراثة؟ • بعد التضاعف داخل الخلية العائل وجد أن %30 أو أكثر من نسخ الفيروس تحتوي على الفوسفور المشع. في عام 1952م صمم العالمان Hershey و Chase تجربة لمعرفة ما التفكير الناقد يشكل المادة الوراثية : DNA أم البروتين. فقد عرَّفا DNAلفيروس 1. حلل واستنتج. هل تدعم نتائج هذه التجربة فكرة أن آكل البكتيريا بنظير الفوسفور، وبروتين محفظة الفيروس بنظير البروتين أو DNA هو المادة الوراثية؟ وضح ذلك. الكبريت، ثم أتيح المجال للفيروس لكى يصيب البكتيريا E.coli . 2. استنتج. لو دخل كل من البروتين و DNA إلى الخلية فهل تكون هذه النتائج مفيدة في الإجابة عن سؤال العالمين؟ البيانات والملاحظات . بقي %80 تقريبًا من البروتين المحتوي على الكبريت على سطح الخلية العائل. ، معظم DNA الفيروس دخل خلية العائل عند الإصابة. أخذت البيانات في هذا المختبر من : Hershey, A.D. and Chase, M. 1952. Independent functions of viral protein and nucleic acid in growth of .bacteriophage. Journal of General Physiology 36: 39–56 77 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

خلية (T4) للإنسان بروتينات سطحية للفيروس RNA فيروسي مستقبل CD4 RNA فيروسي إنزيم النسخ العكسي DNA فيروسي DNA الفيروس غشاء الخلية فيروسات HIV متحررة إنزيم النسخ العكسي النواة نسخ من RNA DNA الإنسان الفيروس بروتين فيروسي RNA فيروسي تبرعم RNA HIV تضاعف فيروس الإيدز (HIV) في الخلية الليمفية HIV محفظة الفيروس غلاف الفيروس بروتينات الفيروس الفيروسات الارتجاعية Retroviruses .DNA لبعض الفيروسات مادة وراثية RNA بدلا من ويسمى هذا هذا النوع من الفيروسات فيروسات ارتجاعية retroviruses وهي ذات دورة تكاثر معقدة. ، وأحسن مثال على هذه المجموعة فيروس نقص المناعة المكتسبة (الإيدز) المعروف اختصارًا بـ HIV كما ينتمي إليها أيضًا بعض الفيروسات المسببة للسرطان. الشكل 14- تختلف المادة الوراثية ودورة ويبين الشكل 14- تركيب HIV. وللفيروسات الارتجاعية ـ شأنها شأن كل تكاثر الفيروس الارتجاعي، مثل HIV الفيروسات ـ ات - محفظة من البروتين يحيط بها غلاف من الدهون يستمد من (المسبب للإيدز) عن DNA للفيروسات الغشاء الخلوي للخلية العائل. ويوجد داخل الفيروس مادة RNA الفيروسي. استنتج بم تمتاز وظيفة إنزيم النسخ العكسي ؟ بعد التصاق فيروس HIV بخلية الإنسان الشكل ،14-3، ينتقل إلى السيتوبلازم، RNA الفيروسي هناك؛ حيث يقوم إنزيم النسخ العكسي عندئذ بإنتاج DNA مستخدمًا RNA المتحرر فورًا ليكون قالبًا له. ويتحرك بعدها DNA الجديد الأخرى. ويتحرر DNA إلى نواة خلية الإنسان، ويندمج مع أحد كروموسوماتها. وقد يبقى هناك فترة طويلة من الزمن (قد تمتد سنوات) قبل أن ينشط ثانية. فإذا نشط استنسخ RNA من الفيروسي، وتقوم الخلية العائل بتكوين دقائق الفيروسات الجديدة وتجميعها. 78 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

البريونات Prions يسمى البروتين الذي يسبب العدوى أو المرض proteinaceous infectious particle "أي الدقيقة البروتينية المُعدية" ، واختصارًا بريون prion. ورغم أن الأمراض التي تسببها البريونات درست منذ عقود إلا أنها لم تفهم جيدًا حتى عام 1982م، عندما شخص ستانلي بروزاينر الدقائق المعدية بأنها بروتينات. وتوجد البريونات بشكل طبيعي في الخلايا، إلا أن وظيفتها ليست معروفة تماما، وهي تشبه شكل اللولب. وعند حدوث طفرات في الجينات المسؤولة عن إنتاجها يُطوى البروتين ويتغير شكله عن الطبيعي، وقد يصبح البريون بعد الطفرة مثل صفحة كتاب طويت عدة مرات. وترتبط البريونات الناتجة عن الطفرة مع أمراض تسمى اعتلال الدماغ الإسفنجي المعدي. ومن الأمراض التي تسببها البريونات أيضًا مرض جنون البقر، ومرض كروتزفلدت جاكوب ( في الإنسان)، والداء العصبي في الأغنام، ومرض الهزال المزمن في الغزال والوعول. الإصابة بالبريونات Prions infection: يبين الشكل 1-3 حجم دماغ طبيعي مقارنة بحجم دماغ مصاب بالبريونات. وقد وجد العلماء أمرًا مثيرًا حول اضطراب طي البروتينات؛ إذ وجد أن البريونات قد تسبب طفرة في البروتينات الطبيعية التي تصيب الخلايا العصبية في الدماغ مسببة انفجارها، حيث ينتج فراغ في الدماغ، وهذا ما أكسبه اسم اعتلال الدماغ الإسفنجي. الحجم الطبيعي للدماغ انكماش الدماغ في اعتلال الدماغ الإسنفنجي. الشكل 15- مقارنة شكل دماغ طبيعي بدماغ مريض مصاب بمرض كروتزفلدت (الاعتلال الدماغي الإسفنجي). التقويم 2-3 الخلاصة التفكير الناقد فهم الأفكار الرئيسة الرئيسة صف كيف تغير .4 اقترح أفكارًا لتطوير عقاقير توقف الفيروسات والبريونات وظائف دورات تضاعف الفيروس. • يوجد داخل الفيروسات حمض 1. الفكرة نووي، وتحاط بغلاف بروتيني. . تصنف الفيروسات بناءً على مادتها الوراثية. . تنقسم الفيروسات من حيث تضاعفها إلى ثلاثة أنماط . . الكثير من الفيروسات . المرض. . البروتينات التي تسمى البريونات قد تسبب المرض أيضًا. الخلية؟ 2. قارن بين تضاعف فيروس القوباء وفيروس نقص المناعة المكتسبة. .3 ارسم شكلاً تخطيطيا للفيروس يبين أجزاءه. .5 الكتابة في علم الأحياء اكتب فقرة تشرح فيها صعوبة تطوير أدوية أو لقاحات لفيروس الإيدز، آخذا في الحسبان أن إنزيم النسخ العكسي يُحدث اختلافًا بسيطًا في النسخ أحيانًا. 79 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446