لطلاب وطالبات البكالوريوس في microbiology لعلم الفيروسات سلسلة من الأبحاث العلمية لدرجة الماجستيرمن كلية العلوم الطبية جامعة الملك سعود وجامعة نيويورك

الشكل الظاهري والتركيب الدقيق والبناء المعماري للفيروسات
The morphology Ultrastructure Architecture of Viruses

يحد المظهر الخارجي لأي فيروس شكله وحجمه وملامحه الخارجية والتي تكون عادة مميزه للنوع المعين من الفيروسات .ولها أشكال ظاهرية محددة بين انواع الفيروسات المختلفه وتقع معظمها بين 1-3 أشكال وهي :
1- الكروي (spherical) وتكون في الدقائق الفيروسيه كروية ظاهرية ولكنها متساوية الأضلاع (isodiametric).
2- دقائق متطاولة (elongated) (عصي rods).
3- تشكيل من الأثنين معاً أي جزء منها كروي والثاني عصوي (ثنائي) binal .
4- ماعدا ماسبق يكون شكلاً معقداً .

· أما التركيب الأساسي للفيروسات :
· هو أن كل دقيقه فيروسية تتكون على سبيل المثال من العديد من تحت الوحدات البروتينية المتماثلة وجزئ واحد أو بضعة جزيئات من الحامض النووي كما أن شكل الدقيقة الفيروسية يتحدد ببروتين الفيروس ويشكل معظم كتلة الدقيقة الفيروسيه وأن التشكيل (confing uration) وتفاعلات تحت وحدات البروتين متتابعاً تتابعين (sequences) حموضاً أمينيه (amino acids).
· انواع وأشكال الفيروسات types of virs morphology:
1- الشكل العصوي الصلب rigid-enveloped وهذا يشبه العصا ويكون مستقيماً ومن أمثلته فيروس تبرقش التبغ (T M V) ونوع من الفيروسات باكيلولو baculo virus المسببه للتعدد الضلعي النووي nuclear polyhedrosis في دودة الحرير وفيروس خرخشة التبغ (T R V) المكون من دقيقتين واحدة طويلة والثانية قصيرة وفيروس التبرقش المخطط في الشعير (barley stribe mosaic virus) من ثلاث دقائق مختلفة .
2- العصوي المرن (flexible-rods) ويتميز هذا الشكل بأنه مرن وينحني وينثني على حسب طوله وطبيعته .ومن أمثلته لذلك بعض لاقمات البكتيريا العصوية أيشيريا كولاي (Escherichia coli) مثل F1,FD.M13 وفيروسات البطاطس إكس (pvx) وواي (pvy) وغيرها .
3- الشكل الباسيللي bacilli-form: أخذت شكل من أشكال البكتيريا العصويةbacilli شكله عصوي ونهايته مستديرتين وليسا متساويين ومن امثلته ذلك تبرقش البرسيم الحجازي (AMV) والذي يتكون من 5دقائق مختلفه في الطول والمحتوى .
4- كروية spherical(مكعبية متماثلة الأضلاع cubic isometric) بالمجهر الألكتروني يتضح لها بشكل كرة المضلعة وبزيادة التكبير تبدو في شكل مكعبي متماثلة الأضلاع ومن أمثلتها فيروس شلل الأطفال polia وكوكساكي coxseck وأدنوا adeno وريوreo وفيروس تزركش الفول (BB M V) والفيروس الومضي للحشرات (lvidescent) وفيروس (sv-40) الذي يصيب القرود .وكذلك اللاقم كيوبيتا QB من الفيروسات كما أن بعض فيروسات البكتيريا القولونية مثل (Ms-2) و(y-174) المكعبية.
· الفيروسات المغلفه enveloped viruses:
5- الكروي أو المكعبي sphericalor cubic : مماثله لللفيروسات غير المغلفه لكن يزيد وجود الغلاف envelope المكون من طبقتي الدهن lipid,bilayesوأحياناً بعض الأشواك spikesومن أمثلة ذلك فيروس الحمى الصفراءyellow fever والحصبة الألمانية rubella وفيروس الذبول المتبقع في الطماطم tomato spotted wilt virus.
6- الشكل العصوي المغلف enveloped rood-shaped: ومن أمثلتها فيروس الأنفلونزا in fluonza الذي يبدوا وعند عزله للمره الأولى أنه في شكل عصوي وخاصة أنفلونزا ج (C) وبالإستزراع له subcul turing الفيروس في أجنة الدجاج أو المزراع النسيجية يتحول الشكل العصوي إلى كروي المثبت غالباً ويستحسن وصف أشكال فيروس الأنفلونزا بأنها متغيره pleomorphic وذلك بسبب وجود غلاف دهني فضفاض .
7- الباسيللي المغلف enveloped ومن أمثلتها فيروس نبات جومفزنيا gompherna virus وفيروس تبرقش القمح المخطط wheat striate mosaic virus.
8- شكل الرصاصة bullet-shaped وهي شكل الرصاصة أذ أنها عصوية مغلفة إحدى نهاياتها مستوية truncated والثانية مستديرة مدببه أو منحية curved وكل من عائلة واحدة تسمى عائلة رابدو rhabdoviriclae ومن أمثلتها فيروس السعار rabiesوفيروس سيجما sigmai virus في الحشرات .

· الفيروسات المعقدة complex virus:
9- فيروسات الجدري pox viruses من أكثر فيروسات الحيوانات تميزاً ولعائلة واحدة وهي عائلة فيروسات الجدري والجدري من أكبر الفيروسات أذ يبلغ طوله نحو 300 -450 نانومتر وعرضة 170-250 نانومتر وشكله العام من قالب الطوب brick-shaped وبالفحص بالمجهر E المساح فنجد أن الدقيقة الفيروسية تكون محاطة بغلاف معقدة التركيب يتكون من الفوسفوليبيدات المختلفة بالبروتين وتوجد قنينات tubulesوحولها مصاطب ridgesمتقاطعة معاً criss-crossedتتكون أساساً من تحت وحدات وبالفحص بالمجهر الألكتروني (النفاذ) النقال trans mission electron micro.. فيبدوا الغلاف متعرجاً undulated ثم يليه أرضية matrix من البروتين .ثم يوجد جسمان منتفخان يسميان الجسمين الجانبين lateral bodiea يليها الداخل طيات منبعجه من الجانبين ومخنصرة constricated في الوسط مقابل الجسمين فيما يشبه الدمبل dumpbell وهذا التكوين هو المحور core المكون خارجياً من طيات شبه عماديه palisade-likelayers من محور ح ن ر مزدوج الخيط (D-sDNA) مختلط معه بروتينات وأنزيمات لذا يسمى نيوكليويد nucleoid ويوجد في هذا المحور 4 أنزيمات مهمة –أنزيم مبلمر R N A polymerase(أنزيم النسخ)
وأنزيم مفسفر النيوكليوتيدات nucleo fide phospha ylase وأنزيم مبلمر R N A داخلي doxy endo nuclease وأنزيم مبلمر خارجي dox exonuc lease ومن ضمن فيروسات الجدري جدري الإنسان amollpox وجدري البقر comwpot وجدري الغنم sheep pox.
10- الفيروس القوبا aerpes virus(الحلاء):وهوفيروس مغلف يكاد يكون دائرياً لكنه مكعبي قطر الفيرون 120-200 نانومتر ويتكون من أربعة مكونات .
1- غلاف طبقي دهني lipid bilayer يخرج منه نوع واحد من الأشواك spikea التي تتركب من الجليكوبروتين glycoprotein يليه شغاف tegument يتكون من مادة مكورة globular غير متماثلة التوزيع والكميات ويحيط بها المحفظة capsid التي تكون مكعبية أيكوزاهيدرالية وذات قطر 100-110 نانومترات ثم يليها المحور core الذي يتكون من بكرة ليفيةfibrillarملفوف عليها المورث مكون من R N Aمزدوج الخيط (d.sdna- (ومن امثلة ذلك الفيروس فيروس القوباء البسيط 1,2 (herpes simplex) والجدري الكاذب العنقز (chiken pox). وإيشتاين ربا (episten-barr virus) وكلها تصيب الإنسان .

11- فيروسات R N A المسرطنه oncoma,viruses: (الفيروسات العكسية retro,viruses):
تضم عائلة الفيروسات العكسية أو الرجعية حيث أنها الوحيدة التي يتم نسخ المورث R N A إلى D N A (وهو عكس مايحدث في كل الفيروسات وكل الكائنات الحية الدقيقة )نظراً لأحتوائها على أنزيم خاص هو أنزيم عكسي (reverse transcriptase) وهذه العائلة دون كل عائلات فيروسات R N A المسرطنة (oncorna,virses) وتبدوا الفيروسات لأول وهلة كروية لكنها مكعبية إيكوزاهيدرلية قطرها 80-100 نانومتر .
ومن أمثلة الفيروسات R N A المسرطنة فيروس رواس rous sarcoma وفيروسات لوكيميا leukemia في الطيور والفيروس المسبب للأيدز aids بنقص المناعة البشري (human immunodeficienecy virus)(H I V) والمتبوع بالعائلة البطيئة.







· الفيروسات المحفظية : من المجموعات الخاصة والمميزة وأهم خصائصها أنها تحاط بمحفظة capsale علاوة على تركيب الفيروس السابق ذكره ويقتصر وجودها على مجموعة من فيروسات الحشرات entomo viruses ويطلق عليها الفيروسات المحفظية أو مصطلح فيروسات مطمورة occluoles وتنقسم إلى نوعين على حسب الأمراض التي تسببها .
1- أمراض ذات أجسام محتواه عديدة الأضلاع polyhedrosis inclusion bodies ويتكون من أرضية بروتينية معقدة يوجد بداخلها العديد من الفريونات ولكل فريون غشاء خارجي وداخلي وتنقسم تلك الأجسام عديد الأضلاع إلى نوعين:
A- فيروسات عديدة الأضلاع تتكاثر في السيتوبلازم cytoplasmic polyhed rosis.
B- فيروسات عديدة الأضلاع تتكاثر في النواة nuclear polyhed rosis.
C- أمراض ذات أجسام محتواه حبيبية granulosis: وتتميز كما في حشرة الدقيق الهندية indean mcal moth.












· الأجسام المحتواه inclusion bodies: ينتج عن الإصابة ببعض الفيروسات تكوين أجسام محتواه داخل الخلية المصابة سواء في السيتوبلازم أو النواة وقد تتكون :
1- تكويناً من الفريونات فقط أشكال بلورية crystallinc أو شبه بلورية para crystallinc .
2- تكويناً من بعض الدقائق الفيروسية مختلطة ببعض مكونات الخلية أوبروتينات تحيطها .
3- تكويناً من بعض نواتج الفيروس مع بعض مكونات الخلية البروتينية تحيطها .
4- تكويناً من بعض نواتج الفيروس مع بعض مكونات الخلية المصابة .
5- تشويهاً وتجمعاً لبعض عضيات الخلايا ومحتوياتها .
· ويمكن التعرف والكشف عن الأجسام المحتواه بالتعرف على نوع الفيروس أو وجوده داخل الخلية
مثال ذلك ( أجسام نيجري negri bodies والتي توجد في سيتوبلازم الخلية العصبية المصابة بفيروس السعار (rabies) والفيروسات الخيطية مثل فيروس البطاطس واي R V Y (طوله 700-900 نانومتر ) تكون أجساماً محتواه في صورة بريمة دورانية pinwhed.
---------------------------------------------------------------------------------












هندسة الفيروسات المعمارية
ARCHITECTURE OF VIRUSES

إن للفيروسات إنتظام عجيب في حجمها وشكلها إذ أن التركيب القاعدي يتكون من بروتين المحفظة أو الصدفة الذي يضم الحامض النووي وتتكون هذه المحفظة من وحدات البروتين المجمعة معاً بطريقة دقيقة ومميزة تبعاً للقواعد الهندسية البسيطة .ويتستر الحامض النووي داخل سترة بروتينية تسمى كابسيد capsid أو غطاء بروتيني protin coat وقد ترتبط هذه الستره أرتباطاً قوياً بالحامض النووي بحيث تنطمر سلسة الحامض النووي بين الوحدات البنائية للكابسيد مثلما يحصل بشكل واضح في الفيروسات الأنبوبية الشكل مثل فيروس موزائيك التبغ (حمة مزوت التبغ) والمركب الناتج في هذه الحالة هو نيوكليوبروتين nuclec capsid or nucleo protein أو بروتين نووي .في بعض الفيروسات نجد أن الكابسيد أوالسترة البروتينية تضم في داخلها هيكلاً آخر من البروتين والحامض النووي ويسمى اللب core ومن أمثلة ذلك
1- فيروس الفاكسينيا (حمة الوقس) ذو التناظر المعقد في البناء (نتاظر معقد ).
2- رابد وفيروس ذو التناظر الحلزوني .
3- فيروس (حمه) الإنفلونزا ذو التناظر الحلزوني .
4- العاثيات المذنبة من الأنماط الزوجية (تي أيثين).
5- الفيروسات الأنبوبية الصلدة والمرنه ذات التناظر الحلزوني .
6- فيروس موزائيك (حمة مزوق) الجت (أيكوساهيدرون).فيروس الشلل ذو تناظر أيكوساهيدرون .
- مثال ذلك نجد فيروسين لاتربطهما أي قرابة مثل فيروس شلل الأطفال polio وفيروس تبرقش اللفت tumiptellow mosaic.
- يبنيان هندسياً بالطريقة نفسها بحيث لايمكن التفريق بينهما مطلقاً من الناحية الشكلية وتتكون العلبة capsid من الوحدات المورفولوجية التي ترى بالمجهر الألكتروني على سطح الفيروس والتي تسمى كابسوميرات وcapsomeres وهذه الوحدات أما أن تكون من مفردات mononeras من تحت وحدات بروتينية protein subunits وإما أنها تمثل تشكيلات بسيطة impleclusters من ثنائياتpdimers أو ثلاثيات trimers ويتحدد شكل الفيروس وأبعاده عن طريق البروتين الفيروسي لأنه يكون معظم كتلة الفيروس ولأن تشكيل configuration وتفاعلات تحت وحدات البروتين يكون ثابتاً في الأساس أعتماداً على تتابعات sequences وحموض أمينية وعن طريق النتائج المحصول عليها من التمثيلات الكيميائية وأشعة X والمجهر الألكتروني ثم فحصها على ضوء التماثل SYMMETRY من هندسة الجوامد SOLID GEOMETRY وبناء النماذج model building فإن هذه توضح تماثيل العلبة capsid symmetry في الفيروس.

1- تماثل التماثل في العلبة TYEPES OF CAPSID SYMMETRY:
يوجد في الفيروس نوعان من التماثل :

1- التماثل الحلزوني HELICAL:

تتميز الفيروسات العصوية الشكل بأنها تتكون من علب ذات تماثل حلزوني لأن التركيب الحلزوني المركب للعلبة يعد بسيطاً لان الحلزون helix يكون محوراً دورانياً واحداً rotational axis إذا ترتبط bound جزيئات البروتين وحيد الجزئ (protomer=monomer)مع بعضها بعضاً لتكون تركيباً يشبه الشريط ribbon-like وينطوي هذا التركيب في شكل حلزوني ويتوقف قطر العلبة الحلزونية على خواص تحت وحدات بروتينية على حين يتوقف طولها على حسب طول الحامض النووي وأن من أبسط طرق الترتيب المتماثل أن توضع المكونات على محيط circumference دائرة لتكون أقراصاًpiscs مما ينتج عنه تركيب ثنائي البعد أو العمق tow dimensional structure ولكن كل الفيروسات التي فحصت حتى الآن وجدت انها حلزونية وليست أسطوانية ومن أمثلة التماثل الحلزوني فيروسات تبرقش الدخان T M V وفيروس بطاطس إكس P V X والحصبة measles.

2- التماثل الإيـــــكـــوزهيدرالي ICOSAHEDRAL:

يعد التماثل الإيكوزهيدرالي مكعبياً ويظهر مميزا ًللفيروسات المكورة والمكعبية وفيه يحدث تجميع aggregation لجزيئات البروتين الوحيدة ةmonomers في مجموعات غالباً ماتتكون من خماسيات pentamers أو سداسيات hexamers تشكل منها الكابسوميرات ومن ثم تنبني من الأخيرة العلبة وتختلف الروابط الغيرتساهمية non.covalent bonds بين وحدات البروتين في الكابسوميرات ويتوقف شكل الإيكوزاهيدرون icosahedrons وأبعاده أنواع من أشكال البلورات في علم البلورات crystallography على خصائص وحدات البروتين والكابسوميرات والعلب والإيكوزهيدرون هو شكل عديد الأضلاع polyhedron يتكون من أثني عشراً ركناً vertices وعشرين سطحاً مثلثاً triangular وثلاثين ضلعاً مشتركاً edges ويسمى عديد الأضلاع الذي تكون كل أضلعه متساوية equilateral دلتا هيدرون deltahedrion وتوجد عدة أمكانات أو إحتمالات لتماثل الإيكوزاهيدرون والتي يمكن بها ترتيب تحت وحدات البروتين خلال أوجة مثلثة أومربعة ويضرب عدد الأوجة نحصل على أقل عدد من تحت الوحدات التي يمكن ترتيبها حول الشيئ ولتصميم هندسي إقتصادي يفضل الشكل الإيكوزهيدرالي إلى الفيروس لأنه يحتاج عدداً كبيراً من تحت الوحدات ليعطي شكل الكرة للحجم نفسه ومن ثم فإن حجم تحت الوحدات يكون صغيراً مما يستوجب الإقتصاد في المعلومات الوراثية.

هذه الصفحة ملتقطة من كتاب علم الفيروسات للدكتور /ماهر البسيوني حسين صفحة 63 لهندسة الفيروسات المعمارية وهندسيتها وتماثل العلب فيها.





هذه الصفحة ملتقطة من كتاب علم الفيروسات للدكتور /ماهر البسيوني حسين صفحة 65 لهندسة الفيروسات المعمارية وهندسيتها وتماثل العلب فيها تثليث الكرات the triangulation of spheresبالطريقة الرياضية.


هذه الصفحة ملتقطة من كتاب علم الفيروسات للدكتور /ماهر البسيوني حسين صفحة 65 لهندسة الفيروسات المعمارية والهندسية ,التشكيلات الوحدات المورفولوجية clustering of morphological units.

- فيروس أدنوا adeno virus :

إن للفحص الدقيق للصور الألكترونية لفيروس أدنوا (25-T) تبين ان 1500 تحت وحدة تترتب في 420 سداسية (HEXAMER) و12خماسية (pentamer) و12 ليفة fibers تخرج من أركان vertices الإيكوزاهيدرون .
أمام لاقمات البكتيريا فاي إكس -174 (179-qx) فإنه يشبه في ترتيب تحت وحداتة نفس نظام فيروس أدنوا مع إختلاف في الحجم كون الأشواك أقصر .
· فيروس ريوreovirus: فيروسات ريو من الفيروسات الكروية إذا أن إلتقاء capsid يبنى من ثمانية أنواع من البروتينات تترتب في دائرتين أو حلقتين rings أي غطائين أو صدفتين shells وهي مميزة لهذه الأنواع من الفيروسات ولكل الصدفتين تماثلاُ إيكوزاهيدرلياً وتترتب ل 3 أنواع من البروتينات في الصدفة الخارجية و5 في الصدفة الداخلية تتشكل في 32 كابسوميرة في للحلقة الخارجية و96 في الحلقة الداخلية.
· تماثل الفيروسات الثنائية symmetry of binal viruses:
تتكون هذه الأنواع من الفيروسات من جزئين أحدهما مكعبي والثاني أسطواني ويكون للجزء المكعبي تماثل أيكوزهيرالي أما الجزء الأسطواني فيكون تماثلاً حلزونياً مثل لاقمات البكتيريا (bactreiophagess) P50-T6-T4-T2 واللاقمة لامدا (Y مقلوبه( .

الأسئلة والتمارين لمقر علم الفيروسات للفصل الرابع من المقرر:

(1) مالمحدد الرئيسي لأي فيروس وأعطائه الشكل الخاص به؟
(2) حدد عدد وأسماء الأشكال الظاهريه المحدده للفيروسات؟
(3) حدد التركيب الأساسي للفيروسات؟
(4) يحدد الشكل الفيروسي بأنه عصوي مرن flexible –rods حدد السبب الرئيسي للتسميه لهذا الشكل للفيروس وأعط مثالين عليه لأنواع الفيروسات المعديه منها بهذا الشكل ؟
(5) من أنواع أشكال الفيروسات المغلفة Enveloped viruses شكل الرصاصة مالسبب للتسمية وأعط الوصف الدقيق لهذا النوع من الفيروسات موضحاً مثالاُ عليه ؟
(6) فيروس القوباء(الحلاء)Herpes viruses من أي أنواع الفيروسات نوعاً وشكلاً وحدد طول قطره الرئيسي للفيرون مع تحديد مكوناته الرئيسية ؟
(7) أملاء الفراغات التالية يالمصطلح العلمي المناسب :
1- الفيروسات المسرطنة تضم عائلة الفيروسات ......................حيث أنها الوحيدة التي يتم فيها نسخ المورث من .....................إلى ............................... ومن أمثلة الفيروسات المسرطنه ..........................................
2- الفيروسات المحفظية تتميز بأنها تحاط ب.............................................
3- يمكن التعرف عن الأجسام المحتواه بالتعرف على نوع الفيروس أو وجوده داخل الخليه ومثاله.....................................
(8) الهندسة الخاصة للفيروسات المعمارية تكون بأنتظام عجيب في حجمها وشكلها أشرح موجزاً التركيب العام للفيروس لتعطي بناء عليه الشكل الهندسي العام للفيروسات؟
(9) عدد أنواع التماثل العلبة في الفيروسات ؟
(10) مالتميز في التماثل الإيكوزاهيدراليIcosahedral وأعط بموجز بسيط عن هذا التماثل في الفيروسات ؟
(11) أعط مثالاُ على النوع للفيروسات التاليه ذكرها :
1- فيروس أدنوا.
2- الفيروس الباسيللي المغلف .