التركيب الكيميائي للفيروسات

1.       بدأت دراسة الفيروس عندما تمكن ستانلي Stanley 1935 من فصل وترسيب فيروس تبرقش اوراق الدخان Tobacco Mosaic Virus (TMV)
في عام 1936م تمكن باودن Bawden وآخرون من القول أن فيروس تبرقش أوراق الدخان يتركب من نيكليوبروتين Nucleoprotein أي يتركب من أحماض نووية وبروتين
وجد أن الحمض النووي في فيروس تبرقش أوراق الخان من نوع RNA (Ribonucleic acid) جزيئ الفيروس في أبسط صورة يتركب من Nucleoprotein
يدخل في ذلك كل الفيروسات التي تصيب النباتات والحيوانات والبكتريا
يكون الحمض النووي الفيروسي المحور الداخلي Core للحبيبة الفيروسية
تحيط وحدات من البروتين بهذا الحمض النووي مكونة الغطاء للبروتين وتسمى Protein coat أو Capsid.
البروتينات:
مركبات عضوية ذات وزن جزيئي عالي
يدخل في تركيبها عناصر الكربون والهيدروجين والنيتروجين
يرتبط بها بعض العناصر الأخرى مثل الفوسفور والكبريت
البروتينات النووية هي المسئولة عن حفظ النظام الوراثي في الكائنات الحية.
يتكون جزيئ البروتين من إتحاد الأحماض الأمينية ببعضها بالرابطة البيبتيدية Peptide linkage
ِAlanin ala a CH3-CH(NH2)-COOH Arginin arg r HN=C(NH2)-NH-(CH2)3-CH(NH2)-COOH
يتم إتحاد مجموعة الكربوكسيل COOH لحمض أميني مع مجموعة الأمين لحمض أميني آخـر وفقد جزيئ الماء
تكون الرابطة البيبتيدية ثنائية أو ثلاثية أو عديدة
عند إرتباط الأحماض الأمينية ببعضها تتكون سلاسل البروتين الطويلة
يتحدد شكل السلسلة باتحاد الذرات المكونة لها والتوزيع الفراغي لها داخل السلسلة.
نتيجة لإحتـواء الأحماض الأمينية على مجموعة الكربوكسيل الحامضية ذات الشحنات السالبة (-) ومجموعة الأمين القاعدية ذات الشحنات الموجبة (+) فانها تكون ملح داخلي Zwitterion
تفريد البروتينات إلى أنواع مختلفة بالطرق الكيميائية التي تسمى Electrophoresis.
الأحماض النووية:
تتكون الأحماض النووية من سلاسل قصيرة تسمى نيوكليتيدات Nucleotides
تتكون كل نيوكليوتيدة من
جزئ حامض أرثوفوسفوريك H3PO4
جزئ سكر أحادي من النوع الخماسي Pentose
جزئ قاعدة أزوتية (نيتروجينية).
تتصل القاعدة الأزوتية مع السكر الخماسي على ذرة الكربون رقم 1 برابطة جليكوسيدية
يرتبط حامض الفوسفوريك بذرة الكربون رقم 3 أو 5 على السكر الأحادي بواسطة رابطة أسترية.
تنقسم القواعد النيتروجينية إلى مجموعتين البيورينات والبريميدينات
يدخل في تركيب الحمض النووي RNA كل من الأدنين والجوانين والسايتوسين واليوراسيل وتحل القاغدة النيتروجينية الثيامين محل القاعدة النيتروجينية اليوراسيل في الحمض النووي DNA.
الحامض النووي يدخل في تركيبه أربعة قواعد نيتروجينية فقط فإنه توجد أربعة أنواع من النيوكليتيدات فقط وهذه تتكرر في الجزئ عدة مرات ويختلف عدد مرات تكرارها وكذلك ترتيبها وراء بعضها من حامض نووي لآخر.
تحتوي الفيروسات المختلفة على حامض نووي وهو إما أن يكون حامض نووي رايبوزي Ribonucleic acid (RNA) أو حامض دي أوكسي رايبوزي Deoxyribonucleic acid (DNA)
تحتوي الفيروسات التي تصيب البكتريا غالباً على DNA
الفيروسات الحيوانية تحتوي بعضها على RNA والبعض الآخر على الحمض النووي DNA
الفيروسات النباتية فتحتوي على الحمض النووي RNA إلا أن هناك بعض الفيروسات النباتية النادرة التي تحتوي على الحمض النووي DNA.
الحمض النووي DNA المعزول من معظم الفيروسات يطابق في تركيبه النموذج الذي أقترحه واطسون وكريك Watson and Crick والمعروف باسم النموذج الحلزون المزدوج Double helix model
بمعنى أنه ثنائي السلسلة Double stranded
يرتبط الأدنين مع الثيامين في السلسلة المقابلة برابطتين هيدروجينية
يرتبط الجوانين مع السايتوسين بواسطة ثلاثة روابط هيدروجينية.
ويوضح هذا الإرتباط في أن كمية الأدنين تتساوى مع كمية الثيامين وكذلك كمية الجوانين مع السايتوسين ولذلك نجد أن
مجموع الأدنين + الثيامين فإنه يختلف عن مجموع السيتوسين + الجوانين
توجد إختلافات كبيرة في هذه النسبة وقد تقل أوتزيد وتعتبر هذه صفة مميزة لكل DNA
في البكتريا E.coli تساوي 0.51
في فطر Aspergillus niger تساوي 1
في الإنسان تساوي 1.4 وفي فيروسات البكتريا T4 تساوي 1.84.
أما بالنسبة للحمض النووي RNA فإنه عادة ما يكون في حالة خيط مفرد السلسلة Single stranded ويتكون من سلسلة من عديد النيوكليتيدات
التركيب الكيميائي:
التركيب الكيميائي للفيروس أنه يتكون من نيكليوبروتين Nucleoprotein (بروتتين + حمض نووي)

يوجد الحمض النووي في الجزء الداخلي (Core)
يحاط بغشاء بروتيني خارجي Protein coat ويعرف باسم كابسيد Capsid

يتكون الغطاء من وحدات بروتينية متراصة تعرف باسم Protein subunits أو Capsomeres
عندما يكون الغطاء البروتيني قريباً من الحمض النووي فيطلق على الغشاء نيكليوكابسيد Nucleocapsid
فيروس تبرقش أوراق الدخان TMV
الحبيبة الفيروسية عصوية الشكل يبلغ طولها 300 نانوميتر
تحتوي على الحمض النووي من نوع RNA
يتكون من 1900 جزيئ أدنين و 1680 جزئ جوانين و 1180 جزئ سيتوسين و 1740 جزئ يوراسيل
وهذه في مجموعها تكون 6500 نيوكليتيدة.
يتكون غطائه من 2130 وحدة
تتركب كل وحدة بروتينية من 158 حمض أميني تنشأ من 16 حمض أميني
جسم الحبيبة الفيروسية يأخذ الشكل الحلزوني
كل دورة من دورات السلم الحلزوني للغطاء البروتيني تحتوي على 16.3 وحدة بروتين
أي أن كل ثلاثة لفات عبارة عن 49 وحدة بروتينية
طول هذه الثلاثة لفات 69 أنجستروم أي أن مسافة كل لفة 23 أنجستروم وتسمى هذه المسافة Pitch of helix
يتكون الجزيئ كله من 130 لفة
ســـلالات الفيروس:
تتشابه الفيروسات مع الكائنات الحية في خاصية التوارث
حيث أن الفيروسات تحتوي على الأحماض النووية وهي المادة الوراثية في الكائنات الحية
لذلك نتيجة التركيب البسيط للفيروس وسرعة التضاعف تعتبر الفيروسات من أكثر مسببات الأمراض قابلية للتغيير مما يؤدي إلى ظهور سلالات جديدة
تنشأ السلالات الفيروسية نتيجة التغير في تركيب الفيروس
بالتالي تظهر صفات جديدة مخالفة لصفات السلالة الأصلية
لا يعرف بالتحديد التغيرات التي تحدث في الجزيئ الفيروسي لكي تظهر الطفرات الجديدة
ولكن بما أن العائل هو الذي يقوم بتكوين الفيروس نتيجة لوجود أجسام فيروسية داخل الخلايا
فإن تغير بعض التفاعلات الكيميائية التي تأخذ مجراها في خلايا العائل
يحدث زيادة أو نقصان في بعض المركبات أو المجاميع الكيميائية داخل الخلايا
بالتالي في الجزيئ الفيروسي الذي يتكون داخلها
عندئذ تظهر سلالات جديدة وبها مجاميع كيميائية تزيد أو تنقص عن السلالة الأصلية.
على هذا يمكن القول أن ظهور سلالات الفيروس يعني تغير صفة أو أكثر من الصفات الأصلية
وكما هو معروف أن الحمض النووي للفيروس هو المادة الحاملة للمعلومات الوراثية والتي تعطي صفات الفيروس
على ذلك فإن التغير في الصفات الوراثية يعني بالضرورة تغير في التركيب الوراثي الخاص بالحمض النووي الفيروسي
يكون ذلك باختلاف نسب النيوكليتيدات بعضها لبعض
كذلك للإختلافات في نظام التتابع للنيوكليتيدات
وهي التي تتحكم في تكوين الأحماض الأمينية في الغطاء البروتيني للحبيبة الفيروسية
لهذا فان تتابع الوحدات النيوكليتيدية تغير من تتابع ونوعية الأحماض الأمينية
الداخلة في تركيب الغطاء البروتيني للفيروس.