1
Chương II (tiếp)
Nhóm không có cấu tạo tế bào
2.3. Virus
1
Khái niệm
Virus là nhóm vi sinh vật cực kỳ nhỏ bé, không
quan sát được bằng kính hiển vi quang học. Thành
phần hoá học đơn giản, không có cấu tạo tế bào,
sống ký sinh nội bào bắt buộc.
2
•Kích thước nhỏ bé: nanomet (nm=1/109m)
•Không có cấu tạo TB:Chỉ mang một loại acid nucleic (DNA hoặc
RNA) được bao bọc bằng 1lớp protein
•Ký sinh nội bào bắt buộc: Không có hệ thống sinh tổng hợp protein,
không có khả năng trao đổi chất, không có enzyme hô hấp và
enzyme chuyển hóa
•Không nhân lên trong môi trường dinh dưỡng nhân tạo (TB tổ chức
sống…)
•Một số virus biến đổi màng của TB vật chủ tạo thành màng bao của
virus
•Phương thức vận chuyển duy nhất là khuyếch tán
•Không chịu tác động của kháng sinh ở mức độ TB
Đặc điểm chung của virus:
3
Virus có khả năng tạo thành các tinh thể:
-Virion:hạt/tinh thể virus hoàn chỉnh (vỏ protein+lõi axit
nucleic)
Các dạng virus không hoàn chỉnh:
-Viroid: ARN dạng vòng; không có vỏ bọc protein
-Virus thiếu hụt:khiếm khuyết một phần trong bộ gen. Chỉ có
thể nhân lên khi có mặt các hạt virus khác.
-Giả virus (pseudovirion): hạt virus đã nhận vật liệu di truyền
của tế bào chủ trong quá trình sao chép thay cho axit nucleic
của virus
Prion:
+ Sialoglycoprotein mạch đơn (PrP 27-30), không có axit nucleic
+ “slow viruses” – nhân lên không cần vật chất TT di truyền.
+ Gây bệnh ở động vật như Kuru, Creutzfeldt-Jakob, Scrapie,
mad cow… 4
2.3.1. Hình thái, kích thước của virus
a. Hình thái của virus
•Dạng hình cầu:đa số các virus gây bệnh cho người và
động vật thuộc dạng này (virus cúm, virus quai bị…)
•Dạng hình que:gồm hầu hết các virus gây bệnh cho
thực vật như virus đốm lá thuốc lá, virus đốm khoai
tây.
•Dạng hình khối:gồm các virus có nhiều góc cạnh, có
cấu tạo phức tạp như virus đậu mùa, virus khối uở
người và động vật, virus đường hô hấp.
•hình nòng nọc:gồm 2phần,phần đầu có dạng hình
khối 6cạnh,phần sau là đuôi có dạng hình que như
virus của vi khuẩn -thực khuẩn thể (phage).
5
Hình thái của virus
Dạng hình cầuDạng hình que Dạng hình khối Dạng hình nòng nọc
6
2
b. Kích thước của virus
•Rất nhỏ
•Kích thước được
xác định dưới KHV
điện tử (nm)
7 8
2.3.2. Cấu tạo của virus
Cấu tạo chung (Virus trần):
gồm có 2 phần
- Lõi: axit nucleic (DNA hoặc
RNA)
-Vỏ protein (Capsid) bao bọc
phần lõi a. nucleic
- VD: andeno virus,
parvovirus…
Cấu tạo khác (Virus có vỏ):
•Ngoài 2 thành phần trên, một
số virus có thêm lớp vỏ ngoài
(envelope)
•VD: virus cúm, đậu mùa
9
a. Cấu trúc lớp vỏ protein (capsid)
•Vỏ capsid được hình thành từ hàng chục, hàng trăm đơn vị
hình thái (capsome) được sắp xếp đều đặn, trật tự và đối
xứng nhau (qua trục tưởng tượng chính giữa của virus).
•Chức năng:
-Quyết định hình thái của virus
-Bảo vệ nucleic acid của virus khỏi tác động của các
enzyme
- Các vị trí đặc biệt trên lớp vỏ cho phép các virion gắn
vào tế bào chủ
- Cung cấp các protein tạo điều kiện để virion thâm
nhập qua màng tế bào chủ.10
Cấu trúc xoắn ở virus đốm thuốc lá (Tobaco mosaic virus )
virus đốm thuốc lá có vỏ hình ống
gồm 162 vòng xoắn, mỗi vòng xoắn có
16 capxom
Quan sát dưới KHV có dạng hình
que 11
Cấu trúc khối (polyhedral virus)
•Cách sắp xếp chặt chẽ của các capsome tạo nên các mặt
tam giác đều và có sự đối xứng nhau qua mặt cắt của khối
đa diện theo một quy luật nhất định giữa các capxom
Quan sát dưới KHV: hình khối hình cầu
12
3
Cấu trúc phức tạp
(Thực khuẩn thể)
•Cấu trúc vỏ dạng con nòng
nọc:
-Đầu: có dạng lăng trụ 6cạnh,
lõi ADN nằm cuộn lại bên
trong.
-Đuôi:được cấu tạo bởi các
capsome có khả năng đàn hồi.
Bên trong bao đuôi là trụ và
trong trụ là ống dẫn.
-Đĩa gốc 6cạnh: có 6 gai và 6
lông đuôi cảm nhận và bám vào
bề mặt TB vi khuẩn 13
b. Nhân/lõi (axit nucleic)
•Nằm ở giữa hạt virus tạo thành lõi hay bộ gene của virus:
có thể là DNA mạch kép (double-stand DNA: dsDNA) hay
DNA mạch đơn (single-stand DNA: ssDNA)
RNA mạch kép (dsRNA) hay RNA mạch đơn (ssRNA).
Không bao giờ mang cả DNA và RNA
•DNA hoặc RNA virus có dạng thẳng hay dạng vòng.
•Virus có thể có từ vài gene đến vài trăm gene.
•Chức năng:
- Mang mật mã di truyền đặc trưng cho từng virus;
-Quyết định khả năng gây bệnh trong tế bào cảm thụ;
-Mang tính kháng nguyên đặc hiệu cho từng virus 14
c. Cấu tạo khác- Lớp vỏ ngoài
•Lớp vỏ lipoprotein bao bọc bên ngoài vỏ capsid (hai lớp
lipid xen kẽ với các phân tử protein)
Lớp màng “lai tạo”: Các phân tử lipid được lấy từ màng
NSC của tế bào chủ
•Lipid: phospholipid và glycolipid ổn định cấu trúc của
virus
•Protein vỏ thường là glycoprotein nằm xuyên qua màng,
có phần lớn nằm bên ngoài màng tạo thành các "gai
protein" (spike) là thành phần kháng nguyên chính của
lớp vỏ virus. 15
Ví dụ: Cấu trúc vỏ ngoài của virus cúm
Các “gai” glycoprotein – yếu
tố độc lực của virus cúm:
Neuraminidase (NA): NA
19
Giúp virus giải phóng ra
khỏi TB
•Hemagglutinin (HA): gây
ngưng kết hồng cầu; có ít
nhất 18 loại HA khác
nhau
Giúp virus xâm nhập: gắn
với các chuỗi polysaccharide
trên bề mặt TB vật chủ
16
2.3.3. Đặc điểm sinh sản của virus
•Sự nhân lên của virus, gồm 5 giai đoạn:
17
Giai đoạn 1.Hấp phụ lên bề mặt tế bào (adsoption)
•Trên bề mặt tế bào và hạt virus có những điểm thụ thể
(Receptor) tương ứng với nhau sẽ có sự hấp phụ của virus
lên bề mặt tế bào dưới sự tác động của lực hút điện động giữa
chúng.
•Thụ thể có tính đặc hiệu cao vì vậy mỗi loại virus chỉ có thể hấp
phụ và gây nhiễm cho một loại tế bào nhất định.
Giai đoạn.2. Giai đoạn xâm nhập của virus vào tế bào
Virus xâm nhập vào bên trong tế bào theo cơ chế sau
-Thực bào
-Tiết enzyme đục thủng một lỗ trên màng TB
Tếbào chủ tiết ra men phân huỷ protein của vỏ làm cho axit
nucleic của virus được giải phóng - hiện tượng này được gọi là sự
lột vỏ hay cởi áo của virus. Sự cởi áo diễn ra trong không bào
tiêu hoá, trong tế bào chất hay trong nhân. 18
4
Giai đoạn 3. Giai đoạn tổng hợp các thành phần của
virus
a) Bước tổng hợp mARN -bước sao chép thông tin:
•Sự tổng hợp mARN theo khuôn mẫu axit nucleic (ADN,
ARN) - bản thiết kế của virus.
•mARN sẽ thực hiện nhiệm vụ làm khuôn mẫu cho tổng hợp
các axit nucleic mới và điều khiển quá trình tổng hợp
protein.
b) Bước tổng hợp protein sớm
•mARN chuyển thông tin di truyền của virus đến
polyriboxom của TB để tiến hành tổng hợp các protein sớm:
- Protein ức chế:đình chỉ các hoạt động của tế bào chủ.
- Protein hoạt hoá: là các enzyme ADN- polymerase hoặc
ARN - polymerase xúc tiến quá trình tổng hợp ADN hoặc
ARN.
19
c. Bước tổng hợp thành phần virus (lõi và vỏ)
-Sự tổng hợp axit nucleic
•ARN của các virus đều được tổng hợp ở nguyên sinh chất
tế bào chủ.
•ADN (trừ nhóm Poxvirus)được tổng hợp ở nhân tế bào
chủ.
-Sự tổng hợp protein cấu trúc - protein muộn
•Quá trình tổng hợp protein cấu trúc thường xảy ra sau khi
tổng hợp axit nucleic. Quá trình được thực hiện nhờ
mARN và sARN, xảy ra trong tế bào chất của TB.
•Các protein muộn không chỉ là cấu trúc cần cho sự tổng
hợp virion mà còn có các enzyme cần cho quá trình chín và
các enzyme dùng giải phóng virus ra khỏi tế bào chủ.20
Giai đoạn 4. Giai đoạn lắp ráp
•Virus trần: các phần tử protein kết hợp với nhau để tạo thành
một vòng cung protein capsid và axit nucleic được nhồi vào
trong vòng cung này rồi khép kín lại.
•Với virus có vỏ:lắp ráp axit nucleic với vỏ capsid như trên,
còn vỏ ngoài của virus chỉ được khoác bọc lại khi virus chui
qua màng tế bào.
Giai đoạn 5. Giai đoạn giải phóng
-Cơ chế nổ tung: Virus tiết enzyme phá hủy màng TB virus
ồ ạt chui ra TB chủ bị tan rã hoàn toàn.
-Cơ chế từ từ: Virus tiết enzyme chọc thủng một lỗ trên màng
tế bào chui ra từ từ. TB vẫn tồn tại trong một thời gian.
-Cơ chế bắc cầu:một số virus (Herpes, đậu) có thể truyền từ TB
bị nhiễm sang TB lành thông qua cầu nối nguyên sinh chất được
hình thành giữa các tế bào. 21
2.3.4. Sự sinh sản
của Bacteriophage
22
Đọc thêm: Cơ chế tác động của các thuốc kháng virus
-Amantadine: Tác dụng ở giai đoạn 1, tức là ức chế sự hòa nhập virus
vào bên trong tế bào ký chủ.
-Ribavirin: Tác dụng ở giai đoạn 2, tức là ức chế virus (đặc biệt virus
cúm) tổng hợp RNA của nó, từ đó ức chế sự sao chép của virus bên
trong tế bào. Cũng thuộc loại này, Acyleovir ức chế sự tổng hợp
DNA của virus Herpes.
-Zidovudine (Retrovir, còn gọi tắt AZT): Ðây là thuốc trị HIV. Cơ chế
của thuốc là ức chế sự phiên mã ngược RNA thành DNA của HIV
làm cho HIV ngưng phát triển, không sinh sản được.Cũng thuộc
loại này còn có Didanosine, Zalcitabine, Lamivudine...
-Oseltamivir (Tamiflu): Thuốc có tác dụng ở giai đoạn cuối, tức là
ngăn không cho virus cúm sao chép trưởng thành và phóng thích ra
khỏi tế bào bằng cách ức chế men neuraminidase (chính là kháng
nguyên N của lớp vỏ virus cúm). 23
•Thuốc ức chế protease: Indinavir, Ritonavir, Saquinavir,
Nelfinavir (điều trị HIV). Cơ chế tác động: làm cho men phân
giải đạm của HIV không hoạt động được không nhân lên!
•Gamma globulin và Interferon: Gamma globulin ngăn virus
xâm nhập vào TB vì có chứa kháng thể chống lại kháng
nguyên bề mặt nằm trên lớp vỏ của virus. Còn Interferon
kháng virus bằng cách ngăn cản virus tổng hợp protein, RNA
hoặc DNA của nó trong TB.
Sự kháng thuốc: Thay đổi hình dạng để kháng thuốc
- virus (cúm A) không có cơ chế chỉnh sửa các sai sót trong
quá trình sao chép dẫn đến sự biến đổi cấu trúc gen ở những
virus mới xuất hiện các phân type virus mới với những
kháng nguyên mới
- Virus cúm còn có thể trao đổi, trộn lẫn chất liệu gen để
chuyển từ loài này sang loài khác và sản sinh ra virus lai -
chính là một phân type virus mới. Do đó có thể vào lúc này,
virus là "đích tác dụng" của một số thuốc kháng virus, nhưng
vào lúc khác, nó lại thay đổi và không còn là "đích tác dụng"
của các thuốc đó nữa.24
5
2.3.5. Nuôi cấy virus
a. Nuôi cấy trên động vật cảm thụ
•Ứng dụng trong: Phân lập virus; Nghiên cứu đặc tính sinh học
của virus; Cơ chế gây bệnh trên cơ thể/các tổ chức riêng biệt;
Chế tạo vacxin (dại, viêm não).
•Loại động vật:Chọn động vật cảm thụ thích ứng với từng loại
virus như dùng gà giò cho virut newcastle,chuột nhắt trắng
cho virus viêm não, sóc cho virus cúm, lợn choai cho virus dịch
tả lợn...
•Vị trí gây nhiễm:chọn dựa vào tính chất gây bệnh của từng
loại virus và mục đích nghiên cứu như nhỏ mũi/tiêm vào khí
quản (virus đường hô hấp); tiêm vào não (virus hướng thần
kinh: dại, viêm não); vạch trên da (virus hướng thượng bì như
virus đậu); tiêm vào xoang bụng với virus hướng phủ tạng
Nhược điểm: Nuôi cấy là phức tạp tốn kém, dễ gây lây lan
bệnh; Vấn đề “súc quyền”25
b. Nuôi cấy trên phôi đang phát triển
•Được sử dụng rộng rãi do đa số virus có thể phát triển được trên
phôi động vật, trong đó phôi gà được sử dụng rộng rãi. Phương
pháp nuôi cấy này đơn giản thuận lợi, kinh tế, cho kết quả nhanh
và có thể thu được một lượng virus lớn trong thời gian ngắn
•Nuôi cấy trên phôi gà: Tùy thuộc vào loại virus mà chọn tuổi phôi
thích hợp và lựa chọn đường tiêm vào các tổ chức khác nhau của
phôi
•Sau khi tiêm dùng
parafin vô trùng gắn lỗ
tiêm tiếp tục ấp ở
36oC/ 2-3 ngày theo
dõi sự biến đổi đại thể
của tổ chức phôi để
đánh giá sự phát triển
của virus. 26
Nuôi cấy virus trên phôi gà
Đánh giá biến đổi đại thể của tổ chức phôi Nuôi cấy virus cúm A trên phôi gà 10 ngày tuổi và thu dịch túi niệu
1.Soi trưng đánh dấu,
đục lỗ
2. Tiêm trứng, gắn
Paraffin nuôi cấy
3. Thu hoạch phôi đánh giá
27
c. Nuôi cấy trên môi trường tế bào tổ chức
•Nuôi cấy tế bào mô của người và động vật trên các môi trường dinh
dưỡng tự nhiên gồm huyết thanh động vật, nước ép nhau thai, chất
đệm.. hay môi trường tổng hợp gồm axit amin, hydratcacbon, lipit,
muối khoáng có thêm huyết thanh
•Cấy virus vào tế bào Virus sinh trưởng tăng số lượng và làm thoái
hóa TB: gây những biến đổi đặc trưng ở tế bào - CPE (Cytopathic
Effect) (Suchman et al., 2007):
Dung giải tế bào (lysis cells)
Tế bào nhiễm virus trương to và dính lại với nhau như chum nho
(swelling and clumping)
Thoái hóa điểm (foamy degeneration): dạng bọt khí do hình thành
không bào trong nguyên sinh chất
Hình thành thể hợp bào (syncytia) với những tế bào đa nhân lớn
Xuất hiện các thể vùi (inclusion bodies) 28
29
2.3.6. Hiện tượng cản nhiễm và Interferon
a. Hiện tượng cản nhiễm (interference)
•Khái niệm:Sự xâm nhiễm của một số loại virus vào tế bào
trước đã ngăn cản sự nhân lên của virus xâm nhiễm vào tế
bào tiếp theo đó.
•Có thể phân biệt các hiện tượng cản nhiễm khác nhau:
-Hiện tượng cản nhiễm đồng loại: hai virus cùng loại cản nhau.
-Hiện tượng cản nhiễm dị loại: Hai virus khác loại cản nhau
-Hiện tượng tự cản nhiễm: Do một loại virus trong quá trình
nhân lên đã ngăn cản lại các con cháu của chính nó xâm nhiễm
vào các tế bào khác.
•Ưng dụng hiện tượng cản nhiễm như một kỹ thuật gây miễn
dịch, đó là sử dụng các virus độc lực yếu để ngăn ngừa sự cảm
nhiễm sau này đối với virus có độc lực mạnh hơn.30