التعبئة الفيروسية


التعبئة الفيروسية

احصل على أكبر حماية بأقل جينوم.

حِل المشكلة التي استغرقت الفيروسات ملايين السنين للتغلب عليها؛ بالنجاح في ضم الحمض النووي والبروتينات بكفاءة داخل عبوة صغيرة.

ملحوظة تعليمية متعلقة بكوفيد-19: بدون آلية خلوية كاملة، لا تستطيع فيروسات كورونا التكاثر وحدها. فبخلاف البكتيريا التي يمكنها التضاعف داخل جسمك أو خارجه، على الفيروس أن يصيب خلية حية لإنتاج فيروسات أخرى. هذا يعني أن فيروسات كورونا التي تصل إلى الأسطح تفقد فاعليتها مع مرور الوقت، وأن الوسيلة الأكثر فاعلية في الإصابة هي التعامل المباشر مع شخص مصاب.

الأدوات والخامات

 

لكل نموذج ستحتاج إلى:

  • ورق مقوى أو أي نوع من الأوراق الثقيلة.
  • 60-90 سم خيط غزل.
  • ست كرات قطن كبيرة.
  • مقص.
  • شريط لاصق.
  • نموذج مثلثات للطباعة كما هو مشروح في قسم التجميع أدناه. (يشمل شريطين، كل منهما يشمل 20 مثلثًا متساوي الأضلاع، بطول ضلع 3,8 سم)
  • اختياري: حقيبة بلاستيكية صغيرة بسحاب. (غير ظاهرة في الصورة)

التجميع

اطبع أو انسخ نموذج المثلثات على الورق المقوى (يجب أن يكون مقاس الشريطين اللذين يشمل كل منهما 20 مثلثًا مناسبًا لطباعتهما أو نسخهما معًا على ورقة واحدة مقاس A4). مطلوب شريط واحد فقط لكل نموذج.


 

ماذا تفعل وماذا تلاحظ؟

اقطع المثلثات متساوية الأضلاع من النموذج، جرب طرقًا مختلفة للصق المثلثات بحد أقصى 20 مثلثًا معًا، بحيث تضم بداخلها الخيط والكرات القطنية كلها.


 

ما الذي يحدث؟

تتكون الفيروسات من جينومات حمض نووي، وبروتينات داخلية تحيط بها قشرة بروتينية للحماية تسمى «قابس».

وعوضًا عن عمل القابس من بروتين واحد ضخم، عادة تستخدم الفيروسات نسخًا متطابقة متعددة من البروتين ذاته، بحيث تجمع معًا لتكوين القشرة الخارجية. هكذا يكون الفيروس اقتصاديًّا؛ فيستخدم جينًا واحدًا استخدامًا متكررًا لعمل بروتينات صغيرة متعددة، بدلًا من تكريس جزء كبير من الجينوم الخاص به لعمل غطاء بروتيني كبير.

عندما كنت تصنع وعاءك الورقي، ربما وجدت شكلًا يستخدم عدة مثلثات لضم الخيط والكرات القطنية، والتي تمثل بالترتيب الحمض النووي والبروتينات الداخلية للفيروس. معظم الفيروسات تتكون من وحدات بروتينية فرعية مثلثة، والتي تتجمع لتشكل مجسمًا ذا عشرين وجهًا. وهذا الشكل يساعد الفيروس على تقليل نسبة المساحة إلى الحجم، وهو ما يتيح له حمل أكبر قدر من المادة الوراثية والبروتينات الداخلية داخل القشرة البروتينية.

ومن طرق تصنيف الفيروسات، تصنيفها حسب ما إذا كانت محاطة بغشاء أم لا، ويسمى هذا الغشاء «غلاف الفيروس». وعدد كبير من الفيروسات التي تصيب الإنسان لها أغلفة، بما في ذلك فيروس العوز المناعي البشري HIV، والذي يتسبب في مرض الإيدز. يمكنك وضع القابس الخاص بك في الحقيبة البلاستيكية لعمل نموذج لتلك الفيروسات المغلفة.

كذلك فإن فيروسات كورونا، مثل الفيروس المتسبب في كوفيد-19، لها أغلفة. ولكن، بعكس فيروس العوز المناعي البشري، فإن داخلها حلزونيًّا، وهو شكل آخر شائع بين الفيروسات.


 

المضي قدمًا

للمجسمات ذات العشرين وجهًا ثلاثة محاور للتناظر الدوراني: ثنائيًّا (180 درجة)، وثلاثيًّا (120 درجة)، وخماسيًّا (72 درجة). عند محور التناظر الثنائي، يظهر الشكل متناظرًا إذا دار حول ذلك المحور 180 درجة. هل يمكنك تحديد محاور التناظر الثلاثة؟

يمكن استخدام هذا النموذج أيضًا لتوضيح مفهوم العلاج الجيني. فيسعى العلاج الجيني إلى علاج الأمراض التي تتسبب فيها البروتينات المعيبة أو الضعيفة، وذلك باستخدام المادة الوراثية بصفتها دواء. فعوضًا عن تصنيع نسخة وظيفية للبروتين وحقنها، تعدل العلاجات الجينية الفيروسات بحيث تحتوي الجينومات الخاصة بها على نسخة من الجين الذي يرمز إلى الشكل الصحيح من البروتين المريض. تُستخلص الجينات الفيروسية من الجينوم؛ فعندما يُدخَل الفيروس -بعد أن أصبح ناقلًا فيروسيًّا- إلى الخلية المستهدفة، ينتج نسخًا صحيحة من البروتين المعالج عوضًا عن الفيريونات الجديدة (وهي جزيئات فيروسية كاملة).

استخدم العلاج الجيني في التجارب السريرية لعلاج مجموعة كبيرة من الأمراض، بما في ذلك: العوز المناعي البشري، والهيموفيليا، والسرطان، ومرض »طفل الفقاعة« (نقص المناعة المشترك الشديد).

إذا كنت معلمًا تعد تلك النماذج مع الطلاب في الفصل الدراسي، ننصح بعمل نموذج لكل طالب أو اثنين.


 

Exploratorium, 2020 

by the Exploratorium 2020 ©