كيف تغيرالفيروسات والبريونات وظائف الخلية؟
هل البروتين أم DNA مادة الوراثة؟
في عام 1952 م صمم العالمان Hershey، Chase تجربة
لمعرفة أيهما يشكل المادة الوراثية: DNA أم البروتين. فقد
عرَّفا DNA لفيروس آكل البكتيريا بنظير الفوسفور، وبروتين
محفظة الفيروس بنظير الكبريت، ثم أتيح المجال للفيروس
لكى يصيب البكتيريا . E. coli
1. ح ّ لل واستنتج. هل تدعم نتائج هذه التجربة فكرة أن
البروتين أو DNA هو المادة الوراثية؟ وضح ذلك.
ƒˆ… ‑
• بقي % 80 تقري ً با من البروتين المحتوي على الكبريت على
سطح الخلية العائل.
• معظم DNA الفيروس دخل خلية العائل عند الإصابة.
• بعد التضاعف داخل الخلية العائل وجد أن % 30 أو أكثر
من نسخ الفيروس تحتوي على الفوسفور المشع.
2. استنتج. لو دخل كل من البروتين و DNA إلى الخلية
فهل ستكون هذه النتائج مفيدة في الإجابة عن سؤال
العالِ َ مين؟
َ ضمِّن مطويتك
معلومات من هذا
القسم.
أخذت البيانات في هذه التجربة 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
64
الشكل 12 - 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.
في الدورة الاندماجية يندمج DNA الفيروس في كروموسوم الخلية العائل. وفي الكثير من الحالات تبقى الجينات كامنة غير
نشطة لفترة معينة. وبعدئذ يوجه DNA الفيروس الخلية العائل لتكوين المزيد من الفيروسات.
Visualizing Viral Replication
التحرر: خروج فيروسات
جديدة من الخلية العائل
التجميع : يتم تجميع
مكونات الفيروس
الجديد.
يغادر طليعة الفيروس
كروموسوم البكتيريا.
التضاعف: َ تصنع خلية
البكتيريا المزيد من DNA
الفيروس وبروتيناته.
يتضاعف طليعة الفيروس مع
كروموسوم البكتيريا.
تكوين طليعة الفيروس يصبح
DNA الفيروس جز ً ءا من
كروموسوم البكتيريا.
الدخول: يدخل DNA
الفيروس إلى الخلية البكتيرية.
الالتصاق: يلتصق الفيروس
بالخلية البكتيرية.
دورة التحلل
الدورة
الاندماجية
انقسام
الخلية
حمض نووي
جدار الخلية البكتيرية
كروموسوم البكتيريا
محفظة
‑
´‑ µ€
65
Retroviruses
‑“€Ÿ’
‑‘†‰
لبعض الفيروسات مادة وراثية RNA بد ً لا من DNA . ويسمى هذا النوع من
الفيروسات فيروسات ارتجاعية، وهي ذات دورة تكاثر معقدة. وأحسن مثال على هذه
المجموعة فيروس نقص المناعة المكتسبة (الإيدز) المعروف اختصا ً را ب HIV . كما ينتمي
إليها أي ً ضا بعض الفيروسات المسببة للسرطان.
ويبين الشكل 13 - 3 تركيب HIV . وللفيروسات الارتجاعية شأنها شأن كل الفيروسات
محفظة من البروتين يحيط بها غلاف من الدهون ُ يستمد من الغشاء الخلوي للخلية
العائل. ويوجد داخل الفيروس مادة RNA الفيروسي.
بعد التصاق فيروس HIV بخلية الإنسان الشكل 13 - 3، ينتقل إلى السيتوبلازم،
ويتحرر RNA الفيروسي هناك؛ حيث يقوم إنزيم النسخ العكسي عندئذ بإنتاج
DNA مستخد ً ما RNA المتحرر للتو قال ً با له. ويتحرك بعدها DNA الجديد 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 DNA الفيروسي،
وتقوم الخلية العائل بتكوين دقائق الفيروسات الجديدة وتجميعها.
بروتين
الفيروس
إنزيم النسخ
العكسي RNA
محفظة
غلاف
الفيروس
بروتينات سطحية
للفيروس
RNA
فيروسي
النواة HIV
T4) ) للإنسان بشري
مستقبل CD4
غشاء
الخلية
إنزيم النسخ العكسي
بروتين فيروسي
RNA فيروسي
DNA فيروسي
فيروسات HIV متحررة
تبرعم HIV
RNA فيروسي
الإAن Nسا D ن
الف Aير Nو D س
الف Aير Nو R س
تضاعف فيروس الإيدز ( HIV ) في الخلية اللمفية
الشكل 13 - 3: تختلف المادة الوراثية ودورة
تكاثر الفيروس الارتجاعي، مثل
HIV (المسبب للإيدز) عنهما
لفيروسات المحتوي علي .DNA
استنتج بم تمتاز وظيفة إنزيم
النسخ العكسي؟
66
الحجم الطبيعي للدماغ
انكماش الدماغ
في اعتلال الدماغ
الإسنفنجي.
Prions
‑Œ
†
يسمى البروتين الذي يسبب العدو أو المرض ب "الدقيقة البروتينية ا ُ لمعدية"،
واختصا ً را بريون prion . ورغم أن الأمراض التي تسببها البريونات ُ درست منذ
عقود إلا أنها لم تفهم جي ً دا حتى عام 1982 م، عندما شخَّ َ ص ستانلي بروزاينر
الدقائق المعدية بأنها بروتينات.
وتوجد البريونات بشكل طبيعي في الخلايا، إلا أن وظيفتها ليست معروفة تما ً ما،
وهي تشبه شكل اللولب. وعند حدوث طفرات في الجينات المسؤولة عن إنتاجها
ُ يطو 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 ا ُ لمعدي. ومن الأمراض التي تسببها البريونات
أي ً ضا مرض جنون البقر، ومرض كروتزفلدت جاكوب (في الإنسان)، والداء
العصبي في الأغنام، ومرض الهزال المزمن في الغزال والوعول.
Prions infection يبين الشكل 14 - 3 حجم دماغ
طبيعي مقارنة بحجم دماغ مصاب بالبريونات. وقد وجد العلماء أم ً را مث ً يرا 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.
الشكل 14 - 3: مقارنة شكل دماغ طبيعي مع
دماغ مريض مصاب بمرض
كروتزفلدت (الاعتلال
الدماغي الإسفنجي) .
32 ‚
£…¤
• للفيروسات لب من الحمض
النووي وغلاف من البروتين.
• تصنف الفيروسات حسب
المادة الوراثية فيها.
• للفيروسات ثلاثة أنماط
مختلفة للتكاثر.
• العديد من الفيروسات تسبب
المرض.
• البريونات بروتينات قد تسبب
المرض أي ً ضا.
صف كيف تغير
الفيروسات والبريونات وظائف
الخلية؟
2. قارن بين تضاعف فيروس القوباء وبين
فيروس نقص المناعة المكتسبة.
3. ارسم شك ً لا تخطيط ﹰﹼ يا للفيروس يبين
أجزاءه.
.4 أفكا ً را لتطوير عقاقير توقف
دورات تضاعف الفيروس.
.5 ‚šš
‰ ‡ššˆ : اكتب
فقرة تشرح فيها صعوبة تطوير أدوية أو
لقاحات لفيروس الإيدز، آخ ً ذا بعين
الاعتبار أن إنزيم النسخ العكسي ُ يحدث
اختلا ً فا بسي ً طا في النسخ أحيا ً نا.
لمزيد من المعلومات ارجع إلى الموقع
قد تسبب الفيروسات عدو خفيفة، وقد تكون ُ مهدِّدة
للحياة. ونظ ً را إلى أنها غير حية فإنها تس ّ خر الخلية
العائل لكي تتضاعف. لهذا فإن محاولاتنا لوقف
تضاعف الفيروس قد تسبب قتل الخلية العائل، كما أن
الفيروسات تحدث بها طفرات بشكل مستمر. على أن
تطوير أدوية مضادة للفيروسات قد أصبح سه ً لا الآن
بفضل بعض التقنيات.
لقد تم فك شفرة المحتو
الجيني للفيروسات، وأصبح من السهل تحديد البروتينات
التي يمكن استهدافها وتدميرها في الفيروس بفضل
التقدم في البيولوجيا المعلوماتية. وهي علم مكوَّن من
علم الأحياء والحاسوب، وهو يساعد على تنظيم كميات
هائلة من البيانات العلمية وتحليلها. فالباحث هنا ُ يدخل
تتابع المادة الوراثية للفيروس في قاعدة بيانات، فيقوم
الحاسوب بمسح عشرات الآلاف من الأدوية ليجد من
بينها العلاج الذي يقتل الفيروس. وإذا لم يكن هناك علاج
مناسب لهذه السلالة من الفيروس فإن العلماء يستطيعون
تطوير عقار مناسب عن طريق الحاسوب.
على الرغم من اختلاف
دورات حياة الفيروسات إلا أنها تشترك في مراحل
عامة، منها الالتصاق بالخلية العائل، وتحرير جينات
الفيروس وتضاعفه، وتجميع مكوناته، ثم تحرير
الفيروسات الجديدة لمزيد من العدو . وتستهدف
مقاومة الفيروسات إحد المراحل المبكرة التي يمكن
أن تقضي على العدو .
ويمكن لأحد العقاقير المؤمل فيها منع الاتصال بين
بروتينين ضروريين لتضاعف فيروس القوباء. إذ ينزلق
جزيء الدواء الذي يسمى BP5 في موقع الارتباط بين
البروتينين، مما يمنع اتصالهما م ً عا. وبدون هذا الارتباط،
لا يستطيع فيروس القوباء مضاعفة DNA الخاص به،
فلا يستطيع الانتشار، ولا تحدث العدو .
ونظ ً را إلى أن هذا الجزيء يوقف التكاثر لذا فهو يفتح
مساحة جديدة للبحث العلمي ضد الفيروسات. وقبل
اكتشاف جزيء BP5 كان العلماء يعتقدون أن تطوير
عقار من جزيء صغير كهذا يعد أم ً را غير ممكن؛ نظ ً را
إلى اعتقادهم أنه لن يمنع الاتصال بين جزيئين كبيرين
من البروتين. إ ً ذا فالقدرة الكامنة لجزيئات كهذه في
مقاومة الفيروسات عظيمة.
‑Â ‚
صار الإيدز وبا ً ء عالم ﹰﹼ يا. قم بالبحث في دورة حياة
فيروس الإيدز، وصمم كتي ً با يف ّ صل كيفية انتشاره، ودورة
حياته، والخيارات المتوافرة لمعالجته.
يتم تطوير أدوية لمكافحة العدو بالفيروسات،
مثل فيروس القوباء المبين في الصورة.
مكبرة 100.000 مرة
68
‑
3-1
• البكتيريا
• نظير النواة
• المحفظة
• الهدب
• الانقسام الثنائي
• الاقتران
• البوغ الداخلي
الفكرة الرئيسة البكتيريا خلايا بدائية النو .
• تنتمي البدائيات إلى فوق مملكتين.
• معظم البدائيات مفيدة.
• للبدائيات آليات متعددة للمحافظة على بقائها.
• تسبب بعض البكتيريا المرض.
‑
• الفيروس
• المحفظة
• دورة التحلل
• الدورة الاندماجية
• الفيروس الارتجاعي
• البريون
الفكرة الرئيسة الفيروسات والبريونات أصغر وأقل تعقي ً دا من البكتيريا في تركيبها، وهي
تهاجم الخلايا ويمكن أن تغير من الوظائف الخلوية.
• يوجد داخل الفيروسات حمض نووي، وتحاط بغلاف بروتيني.
• تصنف الفيروسات بنا ً ء على مادتها الوراثية.
• تنقسم الفيروسات إلى ثلاثة أنماط.
• الكثير من الفيروسات يسبب المرض.
• البروتينات التي تسمى البريونات قد تسبب المرض أي ً ضا.
حدد : الفرق بين الفيروسات والبريونات، وابحث عن البريونات الطبيعية، والبريونات التي حدثت لها
طفرات، مستخد ً ما المعلومات المتاحة حال ﹰﹼ يا لمعرفة انتشار مرض مع ٍ د مثل الهزال الحاد الذي يصيب الغزلان والوعول.
لمزيد من المعلومات ارجع إلى الموقع: 69 www.obeikaneducation.com
3-1
اختر المصطلح الذي لا ينتمي إلى المجموعة الآتية، مبي ً نا السبب:
1. محفظة – أهداب – بوغ داخلي
2. انقسام ثنائي – تثبيت النيتروجين – الاقتران.
3. بوغ داخلي – نظير النواة – تثبيت النيتروجين.
4. أي المخلوقات الآتية لا ينتمي إلى فوق مملكة البدائيات؟
a – البكتيريا الخضراء المزرقة.
b – البكتيريا المنتجة للميثان.
c – البكتيريا المحبة للملوحة.
d – البكتيريا المحبة للحرارة والحموضة.
استخدم الشكل الآتي للإجابة عن السؤالين 5، 6.
5. أي منحنى في هذا الشكل أصدق تمثي ً لا لمعدل نمو
البكتيريا في الظروف المثلى؟
a – الخط b 1 - الخط 2
c – الخط d 3 - الخط 4
6. أي منحنى في الشكل أصدق تمثي ً لا لمعدل نمو بكتيريا
تعرضت لمضاد حيوي فعال؟
a – الخط b 1 – الخط 2
c – الخط d 3 - الخط 4
7. بالاعتماد على مكان وجودها أي مما يلي يعد الأخطر
على صحة الإنسان؟
a – بكتيريا محبة للحرارة والحموضة.
b – بكتيريا محبة للملوحة.
c – بكتيريا E.coli
d – فيروس آكل البكتيريا.
استخدم الصور الآتية للإجابة عن السؤال 8.
2
1
3
8. ما الوصف الصحيح للبكتيريا المبينة في الشكل أعلاه؟
1 – a كروية، 2 عصوية، 3 لولبية.
1 – b عصوية، 2 كروية، 3 لولبية.
1 – c لولبية، 2 كروية، 3 عصوية.
1 – d عصوية، 2 لولبية، 3 كروية.
9. ما السبب المحتمل لتسوس الأسنان؟
a – فيروس اندماجي يصيب الخلايا الحية للسن.
b – بكتيريا تتغذ على السكر وتنتج حم ً ضا.
c – زيادة فيتامين K من قبل بكتيريا الفم.
d – بكتيريا مثبتة للنيتروجين تحرر الأمونيا التي
ُ تع ّ ري مينا السن.
70 لمزيد من المعلومات ارجع إلى الموقع: www.obeikaneducation.com
10 . نهاية مفتوحة: قدم حج ً جا تؤيد أو تعارض الجملة الآتية:
للبكتيريا أهمية قصو في حياة المخلوقات الحية على
الأرض.
11 . جواب قصير: صف خصائص البكتيريا التي تجعل القضاء
عليها صع ً با (على مستو الفرد والجماعة من الناس).
12 . توقع كيف يكون شكل الحياة على الأرض لو لم تخلق
البكتيريا الخضراء المزرقة؟
13 . توقع العواقب البيئية التي يمكن أن تحدث لو انقرضت
فجأة أنواع البكتيريا المثبتة للنيتروجين كافة.
14 . صف بعض الخصائص المتنوعة للبدائيات.
3-2
فيم يشترك كل زوجان مما يلي؟
15 . دورة التحلل – الدورة الاندماجية.
16 . البريون – الفيروس.
17 . المحفظة – البريون.
18 . أي المواد الآتية موجودة في جميع الفيروسات؟
a – المادة الوراثية والمحفظة
b – نواة ومادة وراثية ومحفظة
c – نواة ومادة وراثية ومحفظة ورايبوسومات
d – نواة ومادة وراثية ومحفظة ورايبوسومات وغشاء
خلوي.
استخدم الشكل الآتي للإجابة عن السؤالين 19،20 .
19 . ما رمز التركيب الذي يمثل المادة الوراثية للفيروس؟
2 – b 1– a
4 – d 3 – c
20 . ما رمز التركيب الذي ُ يمثل محفظة فيروس؟
2 – b 1– a
4 – d 3 – c
21 . فيروس مرض نقص المناعة المكتسبة هو فيروس
ارتجاعي. ماذا يعني ذلك؟
a – ُ يستخدم RNA الفيروس لصنع .DNA
b – ُ يستخدم DNA الفيروس لصنع .RNA
c – ُ يصنع البروتين مباشرة من RNA الفيروس.
d – ُ يصنع البروتين مباشرة من DNA الفيروس.
22 . ما الصحيح حول البريونات؟
a – قطع ُ مرتدَّة من RNA تصيب الخلايا.
b – بروتينات معدية.
c – الأمراض التي تسببها البريونات تصيب الأبقار
فقط.
d – نوع جديد من المادة الوراثية اكتشف حدي ً ثا.
استخدم الشكل الآتي للإجابة عن السؤال 23 .
23 . ما المخلوق الحي الذي يصيبه هذا الفيروس؟
a – الإنسان b – البكتيريا
c – النباتات d - الفطريات
2
لمزيد من المعلومات ارجع إلى الموقع: 71 www.obeikaneducation.com
www.obeikaneducation. لملمزيد من الملمعلومات ارجع إلىلى الملموقع: com
24 . نهاية مفتوحة. قدم حج ً جا تؤيد أو تعارض فيها الجملة
التالية: "الفيروسات مخلوقات حية".
25 . نهاية مفتوحة. هل ينبغي وضع الأشخاص المصابين
بفيروسات مميتة وشديدة العدو في الحجر
الصحي؟ أيِّد إجابتك بالحجج.
26 . نهاية مفتوحة. قدم حج ً جا تؤيد أو تعارض هذه
الجملة: "البريونات مجرد فيروسات بدون محفظة".
27 . استنتج. لماذا يعد تحضير َ عقَّار يقاوم فيروسات ذات
دورة اندماجية أكثر صعوبة من تحضير عقار يقاوم
فيروسات ذات دورة محللة؟
28 . قوِّم. لماذا يعد صنع عقاقير تقاوم البكتيريا أسهل من
صنع عقاقير تقاوم الفيروسات، على الرغم من أن
الفيروسات أبسط تركي ً با من البكتيريا؟
29 . صغ فرضية وط ّ ور تقنية لإبطاء دورة تضاعف الفيروس
أو إيقافها.
30 . ط ّ ور قائمة بالمهن المختلفة ذات العلاقة بالبكتيريا
والفيروسات والبريونات.
‡ˆ .31 : اكتب مقالة لمجلة المدرسة تشرح
فيها بوضوح الفروق بين البكتيريا المسببة للأمراض وبين
الفيروسات.
‡ˆ .32 : ما خطوات تضاعف فيروس الإيدز؟
صف كل خطوة من هذه الخطوات بجملة واحدة.
استخدم الجدول التالي في الإجابة عن سؤال 33 .
يبين الجدول أعداد الوفيات بسبب ثلاثة أنواع من وباء
الأنفلونزا ظهرت عالم ﹰﹼ يا خلال القرن العشرين.
33 . أي الأوبئة كان الأكثر فت ً كا؟
34 . لماذا لم تكن الوفيات بأنفلونزا هونج كونغ في الولايات
المتحدة الأمريكية مرتفعة مقارنة بالأنفلونزا الآسيوية
على الرغم من أن الوفيات العالمية كانت أعلى؟
35 . صغ فرضية علمية تفسر لماذا توقف وباء الأنفلونزا الذي
لو استمر لقضى على سكان العالم جمي ً عا؟
36 . اشرح كيف تختلف مفاهيم الملاحظة والاستنتاج والنقد
بعضها عن بعض. (الفصل الأول)؟
الوفيات في
Œ
1. أي مما يلي يصف دور الأبواغ الداخلية في البكتيريا؟
a- حالة السكون في البكتيريا في الظروف المناسبة.
b- شكل من أشكال التكاثر التزاوجي في البكتيريا لتبادل
المعلومات.
c- للحماية من الظروف البيئية الصعبة.
d- تركيب شعري بالغ الصغر مصنوع من البروتين ملتصق
بسطح البكتيريا.
استخدم الجدول التالي للإجابة عن السؤالين 3، 2.
2. أي مما يلي بكتيريا سالبة جرام وتبدو عصوية وبسلاسل
قصيرة؟
Bacillus cereus – a
Escherichia coli – b
Pseudomonas aeruginosa – c
Serratia mercescens – d
3. ما المرض المرتبط بالبكتيريا السالبة جرام التي توجد في
أزواج؟
a – التهاب السحايا b – التليف الكيسي
c – ذات الرئة d – إسهال المسافرين
cereus موجبة جرام عصوية ومرتبة
في سلاسل
التهاب
السحايا
Escherichia
coli سالبة جرام كروية إسهال
المسافرين
Pseudomonas
aeruginosa سالبة جرام
عصوية، في
أزواج أو
سلاسل قصيرة
ذات الرئة
(التليف
الكيسي)
Serratia
mercescens سالبة جرام تشبه العصى ذات الرئة
¦†«
ª
4. قارن بين الأشكال الأساسية للبكتيريا.
تثبت بعض البكتيريا النيتروجين في العقد الجذرية لنبات
بقولي. بيِّن كيف ُ يع ّ د وجود هذه البكتيريا في العقد
الجذرية مفي ً دا للبكتيريا وللنبات.
6. ب ّ رر لماذا لا يزرع المزارع محاصيل أخر في حقله عند
زراعة البقول؟
7. برر لماذا لا يصف الطبيب مضا ﹰﹼ دا حيو ﹰﹼ يا لمعالجة
الأنفلونزا؟
لمزيد من المعلومات ارجع إلى الموقع: 73 www.obeikaneducation.com
مستعمرة النمل الأبيض
تل النمل الأبيض
Termite mound
Termite mound
Termite
Protists in termite
gut
بيت نمل أبيض
طلائعيات في القناة الهضمية
للنمل الأبيض