Giáo trình Vi sinh vật học part 2

Chia sẻ: Afasg Agq | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

355
lượt xem 108
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'giáo trình vi sinh vật học part 2', khoa học tự nhiên, nông - lâm phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Vi sinh vật học part 2

45 là polysaccharide mang tính kháng nguyên, trong đó các hợp chất mannan, glucan và chitine là rất quan trọng, phần còn lại là protein có thể đến 10 - 20%, trong đó gần một nữa là mannoprotein, chúng tạo thành 3 lớp của thành tế bào nấm men. Các polymer của thành tế bào có thay đổi chút ít phụ thuộc vào từng nhóm nấm. Bảng 2.5: Bảng phân nhóm đơn giản các nấm men Lớp Bộ Họ Họ phụ Giống (Classes) Saccharomycetaceae Schizosaccharum Schizosaccharo- myces vcetoideae Hanseniaspora Nadsonioideae Lipomyces Lipomycetoideae Debaryomyces Nấm túi (Ascomycetes) Saccharomycetoi- deae Hansenula Endomycetales Kluyveromyces Pichia Sacharomyces Spermophthoraceae Coccidiascus Ustilagi Filobasidiaceae Filobasidium đảm -nales Leuvures Leucospiridium (Basidiomy- Tremell- Sirobasidiaceae Sirobasidium toàn Nấm cetes) ales Tremellaceae Tremalla Cryptococcoideae Cryptococcaceae Brettanomyces Candida (Deuteromy-cetes) Cryptococcus Blastomycetales bất Torulopsis Rhodotoruloideae Rhodotorula Trichospororoideae Trichosporon Nấm Sporobolomycetaceae Sporobolomyces Nấm men chiếm một vị trí đặc biệt trong công nghiệp thực phẩm: làm nở bột mì, nấu rượu, làm rượu vang, làm pho mát, sản xuất sinh khối để chế protein (trong nấm men có thể chứa đến 40% đạm của trọng lượng khô). Riêng sản xuất bánh mỳ hằng năm thế giới đã tiêu thụ 1,7 triệu tấn nấm men bánh mỳ.
46 1.2. Nấm mốc Nấm mốc là loại nấm sợi điển hình. Cũng như nấm men, nấm sợi là những cơ thể dị dưỡng, một số sống cộng sinh với thực vật, khi cộng sinh với tảo đơn bào hoặc tập hợp đơn bào thì hình thành địa y (Lichens). Một số nấm ký sinh trên động vật và thực vật gây nên các bệnh nấm rất khó chữa. Nhiều nấm sống hoại sinh sử dụng rác thải hữu cơ động vật và thực vật hoặc phá hoại thức ăn, vật dụng hằng ngày. Chúng thường có những enzyme phân giải rất mạnh như hệ enzyme phân giải cellulose, phân giải pectin, các enzyme amylase, protease, lipase… Con người từ lâu đã biết sử dụng mặt có lợi của nấm mốc trong việc chế tương, nước chấm, sản xuất kháng sinh, tạo các enzyme… Bảng 2.6: Bảng phân loại đơn giản một số giống nấm mốc Ngành Ngành phụ Lớp Bộ Giống Amastigo- Zygomycotina Zygomycetes Mucorales Mucor mycota (Zygomycetes) Rhizopus Ascomycotina Plectomycetes Eurotiales Emericella (A. nidulans) Pyenomycetes Spahaeriales Neurospora (N. grassa) Hemiascomycetes Endomycetales Eremothecium (nấm men) Basidiomycotina Hemibasidiomycetes Urenidales Puccinia (Basidiomycetes) Ustilaginales Ustilago Candida Geotrichum Deuteromycotina Hyphomycetes Aspergillus (Deuteromycetes) (dạng nấm men = (A. flavus, A. Blastomycetes) niger) Hyphomycetes Penicillium Moniliales P. votatum, P. camenbertii, P. roquefortii) Sợi nấm có thể có vách ngăn như các lớp nấm bậc cao (Ascomycetes, Basidiomycetes, Deuteromycetes) hoặc hình ống trong đó sợi có nhiều nhân mà người ta gọi là sợi cộng bào (coenocytis). Những loài nấm sợi không vách ngăn thuộc về các nấm bậc thấp như Oomycetes
47 và Zygomycetes. Các vách ngăn không ngăn cách hoàn toàn giữa các tế bào của sợi mà chúng thường liên hệ với nhau qua lỗ vách. Một bào tử khi rơi vào môi trường thuận lợi sẽ nảy mầm và tạo thành khuẩn lạc gồm hệ sợi phát triển sâu vào cơ chất để hút thức ăn (sợi cơ chất - SM), sợi cơ chất tạo thành khung của khuẩn lạc và sợi khí sinh mang các cuống bào tử (sợi khí sinh - AM) Các nấm bậc thấp có thể sinh ra các động bào tử một roi (chytridiomycetes) hoặc hai roi (Oomycetes) trong chu trình sinh sản của mình. Các nấm bậc cao như loài Aspergillus và Penicillium có thể hình thành cầu tiếp hợp giữa hai tế bào của hai sợi (+ và -), đó là hiện tượng sinh sản cận tính. Các cuống mang bào tử phát triển từ một loại sợi khí sinh, có thể phân nhánh hoặc không, trên đầu cuống bào tử có thể hình thành túi mang bào tử (Mucor, Rhizopus) với các bào tử túi sinh sản vô tính hoặc trên đầu cuống bào tử bằng phương pháp đâm chồi mà sinh ra các bào tử đính (conidie hay conidiospore), các cuống sinh bào tử có thể tập hợp lại thành thừng hay khoang đính bào tử (pycnide). Đôi khi các bào tử được hình thành bằng cách phân đốt của sợi (Geo trichum) mà người ta gọi là bào tử đốt (athrospore). Các bào tử hữu tính được hình thành nhờ quá trình hữu tính kết hợp các tế bào đực và cái (các giao tử) hoặc các sợi khác giới tính, hoặc do sự hợp nhất hai nhân trong sợi cộng bào (coenocytis) để hình thành hợp tử, sau đó nhờ giảm nhiễm mà hình thành các túi bào tử với các bào tử túi. Ở các nấm đảm (Basidiomycetes) quá trình hình thành đảm và các bào tử đảm là giai đoạn cuối cùng, quả thể nhìn thấy được bằng mắt thường, trong khi phần lớn chu trình phát triển ở dạng sợi mốc. Ở các loài nấm đảm quá trình hợp nhân xảy ra muộn hơn so với quá trình hợp chất nguyên sinh. Giai đoạn sợi lưỡng nhân (một tế bào có 2 nhân) tồn tại khá lâu, chỉ ở giai đoạn hình thành đảm mới có tế bào có nhân là 2n. * Tổng quát về nấm: Bảng 2.7: Các lớp nấm thường gặp L ớ p nấ m L o ạ i sợ i Bào tử vô tính Bào tử hữu Nới sống Ví dụ tính chính Oomycetes không có bào tử chuyển động Oospora th ủ y sinh, Allomyces vách ngăn nhiều loài gây (coenocytic) bệnh cho cá, mốc sương khoai tây Zygomycetes coenocytic bào tử túi, đôi khi bào tử Zygospora đất, phân giải Mucor, đính (conidia) (bào tử tiếp chất hữu cơ Rhizopus hợp) thực vật
48 Ascomycetes có vách đính bào tử (đâm chồi) bào tử túi đất, phân giải Neurospora, ngăn, một số (ascospore) chất hữu cơ Saccharo- đơn bào thực vật myces, Morchella Basidiomycetes có vách Uredospora, conidia bào tử đảm đất, phân giải Agaricus, ngăn, một số (đâm chồi) (basidio- chất hữu cơ Amanita đơn bào spore) thực vật Deuteromycetes có vách bào tử đính, bào tử đốt chưa thấy đất, thực vật Candida, ngăn, một số (arthrospora) và trên cơ thể Trychophyton, đơn bào động vật Epidermo- phyton Bảng 2.8: Các kiểu bào tử nấm Ví dụ giống nấm Kiểu bào tử Tính chất Saprolegnia Bào tử vô tính (động bào Bào tử đơn, có roi, chuyên động tử) Zoospores) Aspergillus, Đính bào tử (Conidiospore) Bào tử đơn hoặc tập hợp thành Penicillium chuỗi được hình thành trên cuống bào tử (Conidiospore) Mucor, Rhizopus Bào tử túi vô tính Bào tử được hình thành trong túi (Sporangiospores) (bào tử vô tính) Coccidioides Bào tử đốt (Arthrospores) Bào tử được hình thành bằng cách chia đốt các sợi khí sinh Candida Bào tử dây Thành dày, bào tử đơn, được hình (Chlamydospore), bào tử thành bằng phân đôi hay chồi giống mầm (Blastospore) nấm men Saccharomyces, Bào tử túi Được hình thành trong túi (bào tử Neurospora hữu tính), thường 4 - 8 bào tử trong một túi Agaricus Bào tử đả m Phát triển ở tận cùng của đảm (Basidiospores) (thường 4 bào tử) Rhizopus Bào tử tiếp hợp Bào tử lớn được hình thành trong (Zygospores) một thành dày (bào tử hữu tính) Saprolegnia Bào tử noãn (Oospore) Bào tử phát triển trong Oogonium (nguyên bào trứng) Các loài nấm đảm ăn được như các giống nấm mỡ (Agaricus bisporus), nấm rơm (Volvariella volvacea), mộc nhĩ (Auricularia), nấm hương (Lentinus), nhân nhĩ (Tremella)…đang trở thành đối tượng chủ yếu trong công nghệ nuôi trồng nấm ăn. Phân loại nấm mốc chủ yếu dựa vào các tính trạng hình thái: cấu tạo sợi mang bào tử, cấu tạo bào tử và một số tính trạng sinh lý sinh hóa.
49 2. Vi tảo Vi tảo là tảo hiển vi có sắc tố quang hợp. Vi tảo đơn giản nhất là cơ thể đơn bào, hoặc tập hợp đơn bào, có thể có roi như Clamydomonas, Peridium và Euglena (tảo mắt), hoặc không có roi như Chlorella (tảo lục), Diatomia (tảo cát). Các vi tảo thường gặp hơn là các cơ thể đa bào hoặc tập hợp đơn bào, như các tập đoàn Volvox, Pediastrum, Scenendesmus (thuộc nhóm Archethalle) hoặc phức tạp hơn có bộ phận đính bám và bộ phận dựng đứng như các sợi mảnh phân nhánh hoặc không (có thể có vách ngăn tạo thành các tế bào tương đối độc lập hoặc không có vách ngăn như một ống cộng bào (coenocytic). Những tảo này sinh sản bằng cách phân chia những tế bào lạ ở giữa hoặc bằng cách rụng tế bào ở đầu cùng (Sphacelaria, Ectocarpus…), chúng sinh sản hữu tính bằng tiếp hợp đẳng giao (hai giao tử bằng nhau) hoặc dị giao (hai giao tử khác nhau). Các sắc tố quang hợp và hỗ trợ ở các nhóm tảo khác nhau thì khác nhau, hiện nay người ta đã biết 6 nhóm tảo với các sắc tố đã được nghiên cứu tương đối kỹ. Bốn giống tảo lục là Clamydomonas (đơn bào 2 roi), Gonium (tập hợp đơn bào 2 roi), Pandorina (tập hợp đơn bào, phía ngoài còn có 2 roi, phía trong mất roi) và Volvox (tập hợp đơn bào, phía ngoài có 2 roi làm chức năng di động cho cả tập đoàn, phía trong tế bào mất roi làm chức năng quang hợp, hô hấp) là một ví dụ rõ nét chứng minh sự tiến hóa từ tổ chức đơn bào lên tổ chức đa bào phân hóa thô sơ. Bảng 2.9: Sắc tố và một số tính chất của các nhóm tảo khác nhau Ngành Diệp Carote Oxycaroten Một số tính chất tảo lục -noid Lutein, Tế bào 2 roi, sinh sản vo tính α và một ít Chrysophy Euglenoph Chlorophy Zeaxanthine, bằng chia đôi hoặc sinh sản hữu ta (tảo vàng, yta (tảo mắt) ta (tảo lục) a và b Neoxanthine, tính, chất dự trữ là tinh bột, β Violaxanthine thành tế bào chủ yếu là cellulose Astaxanthine, Đơn bào có 1 roi (một số có 2 - Neoxanthine 3 roi), sinh sản vô tính bằng chia a và b đôi hoặc hữu tính, chất dự trữ là β mỡ và loại tinh bột paramylon, không có thành tế bào Lutein, Phần lớp là đơn bào, một số nhỏ Fucoxanthine, dạng sợi có 1 - 2 roi, sinh sản vô a và c tảo silic) Diadinoxanthine, tính hoặc hữu tính, chất dự trữ là β Diatoxanthine dầu và lecucosin với silic, thành tế bào thấm pectin, silica
50 Dinoxanthine, Đơn bào 2 roi ở bên, sinh sản lửa, Phaeophyta (tảo Pyrophyta Diadinoxanthine, vô tính bằng phân đôi, chất dự a và c tảo giáp) Peridinine trữ là tinh bột, thành tế bào là β cellulosse (Tảo Tucoxanthine, Đa bào, kích thước lớn, hai roi Lutein, khác biệt ở bên, sinh sản vô tính Diatoxanthine, bằng động bào tử, sinh sản hữu a và c Xanthophylls tính bằng giao tử chuyển động, β chất dự trữ là Laminarian, thành tế bào có cellulosse và acid nâu) alginic Phycocyanine, Hầu hết đa bào, kích thước lớn, Phycoerythrine, bất động, sinh sản vô tính bằng Rhodophyta α và β a và d Neoxanthine, Lutein, bào tử, sinh sản hữu tính bằng Zeaxanthine, giao tử, chất dự trữ là tinh bột, (tảo đỏ) Violaxanthine thành sinh chất chủ yếu là cellulosse 3. Động vật đơn bào Toàn bộ động vật được chia làm hai mức độ tổ chức: động vật đơn bào (Protozoa) và động vật đa bào (Metazoa) (theo phân giới truyền thống thì đó là hai giới phụ). Động vật đơn bào (đôi khi người ta gộp vào nhóm này cả những động vật hiển vi dạng sợi nhiều nhân) là những cơ thể đơn bào nhân chuẩn, thường dinh dưỡng hữu cơ, một số nhỏ quang dưỡng. Những động vật đơn bào đầu tiên đã được Leeuwenhoek A.V phát hiện ra ngay từ thế kỷ XVII nhưng được nghiên cứu vào thế kỷ XVIII bởi Joblot L. và nhiều tác giả khác. Theo hệ thống phân loại hiên nay thì động vật dơn bào được chia làm 4 nhóm: 1. Sarcomastigophora với các nhánh Sarcodina hay Rhizopodes (Rhizopodes và Actinopodes), nhánh Mastigophora hay Flagelles, nhánh Opalinata (cũng có tài liệu hợp nhất Rhizopodes và Flagelles vào dạng Rhizoflagelles). 2. Sporzoa (ký sinh trên động vật, một hoặc nhiều vật chủ). 3. Cnidospora (ký sinh trên động vật có xương và không xương). 4. Ciliophora hay cilie (roi ngắn - cils, có hai loại nhân: nhân to và nhân bé). Với hơn 30.000 loài được mô tả, động vật đơn bào sống ở đất và nước, nhiều động vật đơn bào có vai trò quan trọng ở các lớp bùn hoạt tính tại các trạm lọc nước thải.
51 Bảng 2.10: Một số nhóm động vật đơn bào và tính chất của chúng Nhóm Một số tính chất Nơi sống Ví dụ Mastigophora Một hoặc nhiều roi Nước ngọt, ký sinh Trypanosoma, (flagella), tế bào có thể trên động vật Giardia, chia dọc. Leishmania Sarcodina Dạng amip, giả túc, Nước ngọt và mặn, Amoeba, không roi, chia đôi. ký sinh trên động vật Entamoeba Sporozoa Thường bất động, một số Ký sinh sơ cấp trên Plasmodium (gây có thể trườn, bò, chia động vật chân đốt, bệnh sốt rét cơn đôi, ký sinh động vật, sâu tác nhân truyền bệnh Malaria), bọ. ký sinh Toxoplasma Ciliophora Nhiều roi ngắn (tiêm Nước ngọt và mặn, Paramecium, mao-cilia), chia đôi ký sinh trên động vật, Balantidium ngang, mỗi tế bào trong dạ con của thường có 2 nhân, nhân động vật nhai lại lớn và nhân bé làm chức năng khác nhau. Cnidophora Hình thành chuỗi bào tử Ký sinh trên động vật Nosema gây bệnh nhờ sợi phình ra và cắt có xương và không tầm gai (Pebrina) khúc. xương. Sau đây là so sánh một số tính chất của các nhóm vi sinh vật Bảng 2.11: So sánh một số tính chất của các nhóm vi sinh vật Tính chất Vi khuẩn Nấm Tảo Động vật đơn Ghi chú bào Loại tế nhân sơ nhân chuẩn nhân chuẩn nhân chuẩn bào Kiểu dinh hóa dị dưỡng hóa dị dưỡng quang tự hóa dị dưỡng tính chất dưỡng (một số quang hữu cơ dưỡng hữu cơ số đông dưỡng) Đa bào, đơn bào đa bào (trừ một số đơn đơn bào đơn bào nấm men) bào và một số đa bào Cách sắp riêng lẻ, một đơn bào, sợi đơn bào, tập riêng lẻ, tập xếp tế bào số hình thành không vách hợp sợi và hợp tập hợp ngăn và sợi có bắt đầu hình vách ngăn thành mô Phương quang hợp, hấp thụ, thực tính chất pháp thu hấp thụ hấp thụ hấp thụ bào số đông nhận thức ăn Tính chất phân bào vô bào tử hữu sắc tố quang chuyển động đặc trưng tơ (trực phân) tính và vô hợp và sắc tố tính hỗ trợ Thành tế Murein Hemicellulose cellulose không có hoặc bào và chitine lipoproteid pH tối ưu 6,5 - 7,5 3,8 - 5,6 gần trung trung tính tính chất
52 tính số đông Nhu cầu kị khí đến hiếu khí hiếu khí hiếu khí tính chất O2 hiếu khí số đông Chất dự các loại poly- glucogen tinh bột glucogen và trữ chính saccharide nhiều loại poly- saccharide Số loài 4000 80.000 (tất cả 15.000 (chỉ 30.000 (chỉ hiện biết giới nấm) tính tảo đơn tính động vật bào) đơn bào) Câu hỏi ôn tập chương 2 1. Vẽ sơ đồ cấu tạo tế bào vi khuẩn, trong đó ghi rõ các cấu tạo bắt buộc phải có và cấu tạo không thường xuyên phụ thuộc vào nhóm vi khuẩn. 2. So sánh cấu tạo thành tế bào vi khuẩn và vi sinh vật cổ. Nói rõ vai trò của thành trong hoạt động sống và trong phương pháp nhuộm Gram. 3. Vẽ sơ đồ cấu tạo màng sinh chất của vi khuẩn, nói rõ chức năng vận chuyển các chất qua màng. 4. Bản chất của các vật thể ẩn nhập, cấu tạo của chúng và khả năng nhuộm màu. 5. Chất nhân của vi khuẩn, những phát hiện mới trong vấn đề genophore của cơ thể nhân sơ. 6. Plasmid ở cơ thể nhân sơ, vai trò và chức năng. 7. Màng nhầy và tiên mao, cấu tạo và chức năng các loại. 8. Nội bào tử, cấu tạo và nhuộm màu. 9. Nêu một số ví dụ vi khuẩn sinh bào tử và không sinh bào tử, ứng dụng của chúng trong công nghệ vi sinh. 10. Vẽ sơ đồ cấu tạo tế bào nấm men. 11. Cấu tạo thành tế bào nấm. 12. Các chu trình sinh học của nấm men, đại diện nấm mốc. 13. Nguyên tắc và phương pháp phân loại vi sinh vật. 14. Định nghĩa và cho ví dụ các khái niệm sau: bào tử vô tính, bào tử hữu tính, nội bào tử, bào tử đính, bào tử túi, bào tử đảm, sợi nấm có vách ngăn, sợi cộng bào, sợi hai nhân. 15. Nêu một số nấm có lợi và gây hại. 16. Các nhóm tảo, cấu tạo tế bào và thành tế bào. 17. Động vật đơn bào, cấu tạo đặc trưng khác với vi khuẩn. 18. So sánh tổng quát sự khác biệt của vi khuẩn, nấm, tảo đơn bào và động vật đơn bào.
53 Chương 3 Các khái niệm cơ bản về virus Virus là các tác nhân rất nhỏ có thể gây bệnh ở mọi cơ thể sống. Do cấu tạo rất đơn giản nên muốn nhân lên chúng bắt buộc phải ký sinh trong tế bào và nhờ bộ máy tổng hợp của tế bào. I. Đặc điểm của virus Kích thước nhỏ. Virus có kích thước rất nhỏ từ 10nm đến 300nm trong khi kích thước của vi khuẩn khoảng 1000nm và kích thước của hồng cầu là 7500nm. Vì vậy virus chỉ có thể quan sát được trên kính hiển vi điện tử. Hình 3.1: Hình thái của một số virus 1.Đối xứng đa diện: [A] polio-, wart-, adeno-, rota-; [B] herpet. 2.Đối xứng xoắn: [C] khảm thuốc lá; [D] cúm;[E] sởi, quai bị, parainfluenza; [F] dại; 3.Đối xứng hỗn hợp:[G] poxvirus; [H] phage T chẵn • Genome virus chỉ chứa một loại acid nucleic, có thể là DNA hoặc RNA, có thể ở dạng thẳng hoặc khép kín, chuỗi đơn hoặc chuỗi kép. Genome phân đoạn hoặc không phân đoạn. Là dạng sống không có hoạt tính trao đổi chất. Virus không có ribosome hoạt động hoặc không có bộ máy tổng hợp protein. Cho nên mặc dù một số virus có enzyme riêng cuả mình nhưng virus chỉ có thể nhân lên
54 trong tế bào sống, điều khiển bộ máy tổng hợp của tế bào phục vụ cho mình để tạo thành các hạt virus mới. II. Cấu trúc virus Virus có cấu tạo rất đơn giản, bao gồm lõi là acid nucleic, tức genome nằm ở phía trong còn phía ngoài được bao bọc bởi vỏ protein, vỏ protein bảo vệ genome khỏi sự tác động của các yếu tố môi trường ví dụ như nuclease trong máu. Vỏ protein được gọi là capsid. Capsid được cấu tạo bởi các đơn vị hình thái là capsome. Capsome lại được cấu tạo bởi các đơn vị cấu trúc là protome. Protome có thể là monome (chỉ có một phân tử protein) hoặc polyme (nhiều phân tử protein). Capsid và acid nucleic được gọi là nucleocapsid. Hình 3.2. Cấu trúc cơ bản của virion Lõi là acid nucleic, vỏ là capsome là protein, hợp lại thành nucleocapsid. Nucleocapsid được bao bọc bởi lớp vỏ ngoài (lipoprotein) với các gai. A.Sơ đồ virus đa diện đơn giản nhất, mỗi mặt hình đa diện là tam giác đều. Đỉnh do 5 cạnh hợp thành. Mỗi cạnh chứa 3 capsomer B. Sơ đồ của virus hình que với cấu trúc đối xứng xoắn (virus khảm thuốc lá). Capsomer sắp xếp xoắn xung quanh sợi acid nucleic dạng xoắn ốc.
55 Một số virus còn chứa vỏ ngoài, bao bọc bên ngoài capsid. Vỏ ngoài có bản chất là lipoprotein chứa kháng nguyên của virus. Vỏ ngoài một phần bắt nguồn từ màng sinh chất của tế bào chủ khi virus chui ra ngoài theo lối nảy chồi. ở một số virus, vỏ ngoài có nguồn gốc từ màng nhân của tế bào. Hạt virus nguyên vẹn còn được gọi là virion. Virus có 3 kiểu cấu trúc • Cấu trúc hình khối. Capsid có cấu trúc hình khối 20 mặt tam giác đều. • Cấu trúc xoắn. Nucleocapsid dạng kéo dài. Các capsome sắp xếp xung quanh theo chiều xoắn của acid nucleic. Đa số virus có cấu trúc xoắn có vỏ ngoài bao bọc nucleocapsid xoắn. • Cấu trúc phức tạp. Cấu trúc hỗn hợp vùa dạng khối vừa dạng xoắn. Ví dụ phage có đầu dạng khối, đuôi dạng xoắn trông như con nòng nọc. III. Nuôi cấy virus Do virus chỉ sinh sản bên trong tế bào sống nên phải có các phương pháp đặc biệt để nuôi cấy chúng. Có 3 hệ thống chính dùng để nuôi cấy virus trong phòng thí nghiệm. • Nuôi cấy mô tế bào. Các tế bào có nguồn gốc từ các mô của người hay động vật đươc nuôi trong bình chứa môi trường nhân tạo, cho phát triển và dùng làm nguồn nguyên liệu để cấy virus. • Phôi gà. Một số virus có thể nhân lên trong tế bào phôi gà 6- 13 ngày. Ngày nay phương pháp nuôi này đã được thay thế bởi tế bào nuôi cấy mô. Tuy nhiên trong sản xuất một số loại vaccine, phương pháp này vẫn được sử dụng. • Động vật thực nghiệm. Trước đây phương pháp này được dùng phổ biến để phân lập và nghiên cứu virus. Các động vật được sử dụng là chuột, thỏ, khỉ, chồn...Tiêm hỗn dịch nghi là có virus vào động vật và quan sát bệnh cảnh lâm sàng. Hiện nay phương pháp này vẫn được dùng để phân lập một số virus. IV. Ảnh hưởng của virus lên tế bào Virus có thể tác động lên tế bào theo 4 cách sau: • Gây chết tế bào. Kết quả của việc nhiễm virus là làm cho tế bào bị huỷ hoại, dẫn đến làm chết tế bào (CPE- Cytopathic effect).
56 • Chuyển dạng. Tế bào bị nhiễm virus nhưng không chết mà chuyển từ trạng thái bình thường sang trạng thái đặc biệt, thành các tế bào u hoặc ung thư. • Nhiễm tiềm tàng. Virus tồn tại bên trong tế bào ở trạng thái hoạt động tiềm ẩn nhưng không ảnh hưởng rõ rệt đến chức năng của tế bào. • Gây ngưng kết hồng cầu. Một số virus trên bề mặt vỏ ngoài có chứa protein gây ngưng kết hồng cầu (Haemaglutinin) gắn trên bề mặt các tế bào nhiễm. Khi thêm hồng cầu vào thì hồng cầu sẽ bị kết dính bởi các tế bào nhiễm. V. Phân loại virus Virus được phân loại dựa theo đặc điểm hình thái, bản chất của genome (DNA hay RNA), có hay không có vỏ ngoài, vị trí lắp ráp... Uỷ ban quốc tế phân loại virus quy định: Họ virus có tiếp vị ngữ là - viridae, họ phụ – virinae và chi- virus. Sau đây là một số virus gây bệnh. Bảng 3.1. Virus gây bệnh chứa genome DNA Nhóm virus Tên virus Tên bệnh Pox Đậu mùa Variola Molluscum (u mềm) u mềm lây Herpes Herpes Herpes simplex Thuỷ đậu zona (shingles) Varicella zoster Nhiễm trong thoả hiệp miễn dịch Cytomegalo Bệnh bạch cầu đơn nhân lây nhiễm EB ( Epstein- Barr), Bệnh ngoại ban đột ngột HH6 Adeno Viêm họng Virus adeno Viêm kết mạc Hepadna Viêm gan B Viêm gan Papova Mụn cóc Papiloma Virus JC Viêm chất trắng não nhiều ổ tiến triển Parvo B19 Ban đỏ truyền nhiễm, cơn bất sản
57 Bảng 3.2. Virus gây bệnh chứa genome RNA Nhóm Tên virus Tên bệnh virus Orthomyxo Virus cúm Cúm Paramyxo Á cúm;Hợp bào hô hấp Viêm nhiễm đường hô hấp Sở i Sở i Quai bị Quai bị Corona Virus corona Gây nhiễm đường hô hấp SARS Rhabdo Virus dại Bệnh dại Picorna Entero Viêm não, bại liệt Rhino Cảm lạnh Viêm gan A Viêm gan Calici SRSV (virus có cấu trúc dạng Viêm dạ dày, ruột tròn nhỏ- small round structure virus) Toga Alpha (virus arbo nhóm A) Viêm não Rubi Sốt xuất huyết Rubeon (sởi Đức) Flavi Flavi (virus arbo nhóm B) Viêm não Sốt xuất huyết Viêm gan C Viêm gan Bunya Một số virus arbo Viêm não Sốt xuất huyết Sốt, viêm thận Reo Rota Bệnh đường tiêu hoá Arena Viêm màng não đám rối màng Viêm màng não mạch lympho bào Virus Machupo Virus Junin Virus lassa Sốt xuất huyết Retro HTLV-I, II Ung thư tế bào T U lympho Liệt HIV- 1, 2 AIDS Filo Virus Marburg Sốt Marburg Virus E bola Sốt xuất huyết Ebola VI. Ảnh hưởng của tác nhân vật lý, hoá học đến virus - Nhiệt độ cao: Đa số virus bị bất hoạt ở 560C trong vòng 30 phút, hoặc ở 1000C trong vài giây.
58 - Nhịêt độ thấp: Đa số virus bền ở nhịêt độ lạnh nên có thể bảo quản lâu ở – 700C. Một số virus bị bất hoạt trong quá trình làm đông lạnh hoặc tan băng. - Khô hạn: Khả năng chịu khô hạn của virus khác nhau tuỳ loài. Một số sống sót, một số bị bất hoạt nhanh ở điều kiện khô hạn - Bức xạ tử ngoại: Virus bị bất hoạt bởi tia tử ngoại - Chlorofoc, ete và các dung môi khác: Các virus có vỏ ngoài chứa lipid sẽ bị bất hoạt, còn không chứa lipid sẽ bền vững. - Các chất oxi hóa và chất khử. Virus bị bất hoạt bởi dưới tác dụng của formaldehyt, clo, iot và H2O2. β- propiolacton và formaldehyd là các hoá chất được dùng để bất hoạt virus trong sản xuất vaccine, song đa số virus không bị bất hoạt bởi phenol. - Chất khử trùng virus: Tốt nhất là dùng dung dịch hypoclorua (một chất ăn mòn) và glutaraldehyt (là chất có thể gây mẫn cảm và kích thích gây khó chịu chảy nước mắt cho người dùng). VII. Các bệnh do virus Virus là tác nhân gây bệnh quan trọng cho người, động vật, cây trồng và vi sinh vật. Đa số các bệnh thường gặp ở người là do virus. Hầu hết chúng gây bệnh ở thể nhẹ, bệnh nhân tự bình phục sau một thời gian nhất định. Nhiều loại tồn tại thầm lặng trong cơ thể. Chúng nhân lên nhưng không gây bất kỳ triệu chứng nào. Tuy nhiên việc nhiễm virus thường ở thể nhẹ, nhưng đôi khi có thể gây bệnh trầm trọng ở những người mẫn cảm bất thường. Một số do virus gây bệnh rất nặng và thường có tỷ lệ tử vong cao. VIII. Con đường lây nhiễm của virus vào cơ thể Virus vào cơ thể theo 4 con đường chính: - Hít thở: Qua đường hô hấp - Ăn uống: Qua đường tiêu hoá (dạ dày- ruột) - Xâm nhập qua da, vết xước niêm mạc (qua quan hệ tình dục), truyền máu, tiêm chích, phẫu thuật cấy ghép hay do côn trùng hoặc động vật cắn. - Bẩm sinh: Do mẹ truyền qua nhau thai sang con
59 IX. Sự xâm nhập Cơ chế gây bệnh chủ yếu của virus là sự xâm nhập. Bệnh sinh ra do virus lan truyền trực tiếp tới các mô và cơ quan trong cơ thể. Sự sinh sản của virus trong tế bào sẽ giết chết tế bào (tuy nhiên có trường hợp không giết tế bào). Tác động gây huỷ hoại tế bào được gọi là CPE (cytopathic effect) sẽ dẫn đến tổn thương và huỷ hoại chức năng của các mô và cơ quan, rồi từ đó biểu hiện ra các dấu hiệu, triệu chứng. X. Các quá trình nhân lên của virus Virus không có hoạt tính trao đổi chất mà sử dụng bộ máy trao đổi chất của tế bào để tổng hợp các thành phần thiết yếu của mình, sau đó lắp ráp tạo ra các hạt virus con giống như nguyên bản. Vì vậy người ta thường sử dụng thuật ngữ nhân lên (nhân bản) của virus thay cho từ sinh sản. Sự nhân lên của virus có thể làm tan tế bào gọi là chu trình sinh tan hoặc có thể gắn genome của mình vào nhiễm sắc thể của tế bào, tồn tại lâu dài dưới dạng tiềm ẩn mà không là chết tế bào gọi là chu trình tiềm tan. Quá trình nhân lên của virus diễn ra theo 7 giai đoạn 1. Hấp phụ a. Gắn thụ thể đặc hiệu của mình lên thụ thể nằm trên màng sinh chất của tế bào. Vì có tính đặc hiệu cao nên chỉ có virus nhất định mới gắn lên được các tế bào nhất định. b. Sự hấp phụ được tăng cường khi có mặt của ion Mg2+ hoặc Ca2+ 2. Xâm nhập a. Thông thường virus xâm nhập vào tế bào theo cơ chế ẩm bào. - Virus không có vỏ ngoài : Màng tế bào lõm vào bao lấy virus tạo không bào tạm thời. Tiếp đó không bào dung hợp cùng với mạng lưới nội chất để giải phóng nucleocapsid. - Virus có vỏ ngoài: Vỏ ngoài của virus dung hợp với màng sinh chất rồi đẩy nucleocapsid vào trong mà không tạo không bào. Vỏ ngoài virus hoà với màng sinh chất mà không chui vào tế bào chất . - Màng tế bào lõm vào bao lấy virus cùng vỏ ngoài, tạo không bào. Sau đó màng không bào (có nguồn gốc từ màng tế bào) dung hợp với vỏ ngoài của virus rồi đẩy nucleocapsid vào tế bào chất.
60 Hình 3.3: Các phương thức xâm nhập của virus vào tế bào 1-Virus có vỏ ngoài: a) Dung hợp với màng sinh chất, đẩy nucleocapsid vào tế bào. Vỏ ngoài virus nằm trên màng sinh chất (ví dụ virus paramyxo, herpes). b) Xâm nhập theo lối ẩm bào, tạo không bào. Dung hợp với màng lưới nội chất hoặc endosom tiêu hóa rồi giải phóng nucleocapsid (ví dụ virus cúm, toga và rabdo) 2.Virus không có vỏ ngoài. Xâm nhập theo lối ẩm bào, tạo không bào, dung hợp với endosom tiêu hóa, tiến hành cởi vỏ và giải phúng acid nucleic (ví dụ virus polio, adeno và reo). 3. Cởi vỏ Enzyme tiêu hoá của tế bào từ lysosome tiến hành phân giải vỏ protein cuả virus để giải phóng acid nucleic hoặc genome vào tế bào chất. 4. Phiên mã - Tạo thành mRNA của virus hoặc phân tử dạng sao chép của genome (RF- replicative form) - Thực hiện nhờ enzyme của tế bào hoặc của virus - Diễn ra theo cơ chế điều khiển phức tạp: • Kiểu phiên mã trước và sau khi sao chép acid nucleic hoàn toàn khác nhau.
61 • Nhiều genome virus chứa promoter và enhancer có tác dụng kích thích quá trình phiên mã. • Bản phiên mã đầu tiên thường được cắt nối (splicing) để loại bỏ các đoạn intron nằm xen giữa các exon. • Phiên mã đôi khi xảy ra theo cơ chế chồng lớp. Trong cùng một gen có nhiều điểm khởi đầu và nhiều điểm kết thúc, nhờ đó tạo ra nhiều protein từ cùng một đoạn acid nucleic - Về cơ bản mRNA của virus có những đặc điểm sau đây (nhưng cũng có thể khác): • Chứa trình tự khởi đầu • Có gắn mũ ở đầu 5’ • Ở đầu 3’ có gắn đuôi polyA 5. Tổng hợp các thành phần của virus 5.1. Tổng hợp protein của virus mRNA của virus được phiên mã trên ribosome của tế bào tạo ra 2 loại protein - Protein cấu trúc là protein capsid, protein vỏ ngoài và protein trong lõi. - Protein khôngcấu trúc là enzyme cần cho sao chép genome. Protein không cấu trúc tìm thấy trong hạt virus, trừ một số trường hợp đặc biệt ví dụ enzyme phiêm mã ngược có trong virus HIV hoặc virus viêm gan B chứa DNA polymerase, một số virus RNA chứa RNA polymerase 5.2.Tổng hợp acid nucleic của virus - Genome của virus con được sao chép từ genome của virus mẹ. Trong trường hợp genome là mạch đơn thì khuôn là mạch bổ sung mới tạo thành của genome mẹ. - Phần lớn quá trình sao chép được thực hiện nhờ polymerase (replicase) do virus mã hoá. Đối với một số virus DNA thì quá trình tổng hợp được thực hiện nhờ enzyme của tế bào. 6. Lắp ráp - Genome và protein mới được tạo thành lắp ráp với nhau tạo nên hạt virus mới. Đa số trường hợp protein capsid lắp ráp tạo thành cấu trúc
62 rỗng gọi là tiền capsid (procapsid) sau đó do chuyển động Brao, acid nucleic chui vào cấu trúc này rồi hàn kín lại. - Lắp ráp có thể xảy ra trong nhân tế bào, trong tế bào chất hoặc ngay sát màng sinh chất (đối với đa số virus có vỏ ngoài). Màng sinh chất bao lấy nucleocapsid tạo vỏ ngoài. 7. Giải phóng Virus có thể làm tan tế bào để chui ồ ạt ra ngoài hoặc đối với virus có vỏ ngoài thì chui ra từ từ theo lối nảy chồi. XI. Genome virus • Có thể là DNA hoặc RNA mà không bao giờ chứa cả hai. • Có dạng chuỗi đơn hoặc chuỗi kép. • Dạng thẳng hoặc khép kín (đóng vòng). Virus chứa genome DNA kép thường có kích thước lớn, virus chứa genome DNA đơn thường có kích thước nhỏ. • Genome RNA kép tất cả đều phân đoạn (trong mỗi hạt virus có nhiều đoạn). Còn phần lớn genome RNA đơn không phân đoạn (trừ virus cúm và HIV). • Genome RNA đơn có trình tự nucleotit giống trình tự của mRNA thì được quy ước là genome (+), còn ngược lại được gọi là genome (-). • Genome của HepDNAaviridae (ví dụ virus viêm gan B) khi sao chép phải thông qua RNA trung gian (DNA – RNA- DNA). Acid nucleic của virus có kích thước lớn. • Có trọng lượng phân tử lớn. • Mã hoá cho nhiều protein. • Mã cho nhiều enzyme cần cho quá trình nhân lên. Acid nucleic của virus có kích thước nhỏ. • Có trọng lượng phân tử nhỏ. • Do dó khả năng mã hoá tạo protein hạn chế. • Nhiều trường hợp virus phải có gen chồng lớp. • Để nhân lên phải dùng một số enzyme của tế bào.
63 Khả năng gây nhiễm. • Đối với nhiều loại virus, acid nucleic chỉ có khả năng lây nhiễm khi đã được đưa vào trong tế bào. Ví dụ khi được giải phóng khỏi vỏ capsid, bản thân acid nucleic có thể tự thực hiện quá trình gây nhiễm tế bào, bắt đầu chu trình gây nhiễm hoàn chỉnh để nhân lên. • Genome của các virus chứa RNA (-) không có khả năng gây nhiễm. Muốn nhân lên chúng phải phiên mã thành RNA (+). XII. Protein của virus Tuỳ thuộc vào thời gian tạo thành mà protein của virus được chia làm 3 loại • Protein được tổng hợp ngay sau khi nhiễm được gọi là protein sớm tức protein không cấu trúc. Đây là enzyme cần cho sao chép acid nucleic . • Protein được tổng hợp muộn hơn gọi là protein muộn, thường là protein cấu trúc tạo capsid, vỏ ngoài và protein lõi. • Protein phân giải, thường là lyzozym giúp virus giải phóng ra khỏi tế bào. Ba loại protein được điều hoà tổng hợp một cách hợp lý. Protein sớm là enzyme xúc tác nên chỉ cần một lượng nhỏ, còn protein cấu trúc thì phải tổng hợp một lượng lớn. XIII. Các phương thức nhân lên của virus Quá trình nhân lên của virus trong tế bào hết sức phức tạp. Mỗi nhóm virus có cách nhân lên riêng. Virus được chia làm 6 nhóm dựa vào genome và cách thức tổng hợp mRNA. Sau đây là vài nét đơn giản hoá quá trình nhân lên để nêu bật sự khác nhau giữa các nhóm. Các virus có genome DNA 1. Nhóm 1. virus DNA kép Ví dụ virus vaccinia, herpes simplex, adeno, papiloma. 1.1. Dịch mã Có 2 loại mRNA được tổng hợp . • mRNA sớm: được tạo thành trước khi tổng hợp DNA virus, chủ yếu mã hoá cho các enzyme tham gia vào quá trình tổng hợp acid nucleic của virus,
64 • mRNA muộn: tạo thành sau khi tổng hợp DNA virus , chủ yếu mã hoá cho các protein cấu trúc như vỏ capsid, vỏ ngoài… 1.2. Tổng hợp DNA virus - Các enzyme Enzyme sao chép DNA chủ yếu là DNA polymerase phụ thuộc DNA.Các virus có kích thước lớn hơn (ví dụ vaccinia, herpes simplex) thì tự tổng hợp DNA polymerase riêng cho mình.Các virus có kích thước nhỏ (ví dụ adeno, papiloma) thì sử dụng DNA polymerase của tế bào - Khuôn: DNA của virus con được tổng hợp trên khuôn genome DNA của virus mẹ. - Vị trí tổng hợp: trong nhân tế bào (trừ virus pox). - DNA mới tạo thành • Dùng làm khuôn để tạo mRNA muộn cần cho tổng hợp protein muộn. • Làm khuôn để tạo mạch tươngbù cần cho tổng hợp nhiều genome của virus mới. 1.3. Tổng hợp protein virus Quá trình gồm 2 giai đoạn tuỳ thuộc vào sự tổng hợp mRNA. - Tổng hợp protein sớm: Đây là các enzyme (DNA polymerase phụ thuộc DNA ) cần cho sao chép DNA. - Tổng hợp protein muộn • Diễn ra sau khi tổng hợp DNA • Chủ yếu là các protein cấu trúc để tạo vỏ capsid và vỏ ngoài • Vị trí tổng hợp : Protein được tổng hợp trên ribosome trong tế bào chất , sau đó được vận chuyển tới vị trí lắp ráp. 1.4. Lắp ráp Quá trình lắp ráp genome với protein để tạo thành hạt virus mới xảy ra ở các vị trí khác nhau bên trong tế bào. - Trong nhân tế bào: Ví dụ virus Herpes simplex, adeno, papiloma. Riêng virus herpes hình thành vỏ ngoài bằng cách nảy chồi qua màng nhân. Màng nhân trước đó đã được gắn glycoprotein do virus mã hoá tại