Bài giảng Vi sinh vật đại cương: Chương 2.2 - TS. Nguyễn Thị Tuyết Lê

Bài giảng Vi sinh vật đại cương: Chương 2.2 Nhóm không có cấu tạo tế bào cung cấp cho người học những kiến thức như: Hình thái, kích thước của virus; Cấu tạo của virus; Đặc điểm sinh sản của virus; Nuôi cấy virus;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Khái niệm Chương II (tiếp) Nhóm khơng có cấu tạo tế bào Virus nhóm vi sinh vật nhỏ bé, khơng quan sát kính hiển vi quang học Thành phần hố học đơn giản, khơng có cấu tạo tế bào, sống ký sinh nội bào bắt buộc 2.3 Virus Đặc điểm chung virus: Virus có khả tạo thành tinh thể: • Kích thước nhỏ bé: nanomet (nm=1/109m) • Khơng có cấu tạo TB: Chỉ mang loại acid nucleic (DNA RNA) bao bọc lớp protein • Ký sinh nội bào bắt buộc: Khơng có hệ thống sinh tổng hợp protein, khơng có khả trao đổi chất, khơng có enzyme hơ hấp enzyme chuyển hóa • Không nhân lên môi trường dinh dưỡng nhân tạo (TB tổ chức sống…) • Một số virus biến đổi màng TB vật chủ tạo thành màng bao virus • Phương thức vận chuyển khuyếch tán • Khơng chịu tác động kháng sinh mức độ TB - Virion: hạt/tinh thể virus hoàn chỉnh (vỏ protein+lõi axit nucleic) Các dạng virus khơng hồn chỉnh: - Viroid: ARN dạng vịng; khơng có vỏ bọc protein - Virus thiếu hụt: khiếm khuyết phần gen Chỉ nhân lên có mặt hạt virus khác - Giả virus (pseudovirion): hạt virus nhận vật liệu di truyền tế bào chủ trình chép thay cho axit nucleic virus  Prion: + Sialoglycoprotein mạch đơn (PrP 27-30), axit nucleic + “slow viruses” – nhân lên khơng cần vật chất TT di truyền + Gây bệnh động vật Kuru, Creutzfeldt-Jakob, Scrapie, mad cow… Hình thái virus 2.3.1 Hình thái, kích thước virus a Hình thái virus • Dạng hình cầu: đa số virus gây bệnh cho người động vật thuộc dạng (virus cúm, virus quai bị…) • Dạng hình que: gồm hầu hết virus gây bệnh cho thực vật virus đốm thuốc lá, virus đốm khoai tây • Dạng hình khối: gồm virus có nhiều góc cạnh, có cấu tạo phức tạp virus đậu mùa, virus khối u người động vật, virus đường hơ hấp • hình nịng nọc: gồm phần, phần đầu có dạng hình khối cạnh, phần sau có dạng hình que virus vi khuẩn - thực khuẩn thể (phage) Dạng hình que Dạng hình khối Dạng hình cầu Dạng hình nịng nọc b Kích thước virus • Rất nhỏ • Kích thước xác định KHV điện tử (nm) 2.3.2 Cấu tạo virus a Cấu trúc lớp vỏ protein (capsid)  Cấu tạo chung (Virus trần): gồm có phần - Lõi: axit nucleic (DNA RNA) - Vỏ protein (Capsid) bao bọc phần lõi a nucleic VD: andeno virus, parvovirus…  Cấu tạo khác (Virus có vỏ): • Ngồi thành phần trên, số virus có thêm lớp vỏ ngồi (envelope) • VD: virus cúm, đậu mùa • Vỏ capsid hình thành từ hàng chục, hàng trăm đơn vị hình thái (capsome) xếp đặn, trật tự đối xứng (qua trục tưởng tượng virus) Cấu trúc xoắn virus đốm thuốc (Tobaco mosaic virus ) • Chức năng: - Quyết định hình thái virus - Bảo vệ nucleic acid virus khỏi tác động enzyme - Các vị trí đặc biệt lớp vỏ cho phép virion gắn vào tế bào chủ - Cung cấp protein  tạo điều kiện để virion thâm nhập qua màng tế bào chủ 10 Cấu trúc khối (polyhedral virus) • Cách xếp chặt chẽ capsome tạo nên mặt tam giác có đối xứng qua mặt cắt khối đa diện theo quy luật định capxom virus đốm thuốc có vỏ hình ống gồm 162 vịng xoắn, vịng xoắn có 16 capxom Quan sát KHV  có dạng hình que 11 Quan sát KHV: hình khối hình cầu 12 Cấu trúc phức tạp (Thực khuẩn thể) b Nhân/lõi (axit nucleic) • Nằm hạt virus tạo thành lõi hay gene virus: • Cấu trúc vỏ dạng nịng nọc:  DNA mạch kép (double-stand DNA: dsDNA) hay DNA mạch đơn (single-stand DNA: ssDNA) - Đầu: có dạng lăng trụ cạnh, lõi ADN nằm cuộn lại bên  RNA mạch kép (dsRNA) hay RNA mạch đơn (ssRNA)  Khơng mang DNA RNA • - Đi: cấu tạo capsome có khả đàn hồi Bên bao đuôi trụ trụ ống dẫn -Đĩa gốc cạnh: có gai lông đuôi cảm nhận bám vào bề mặt TB vi khuẩn DNA RNA virus có dạng thẳng hay dạng vịng • Virus có từ vài gene đến vài trăm gene • Chức năng: - Mang mật mã di truyền đặc trưng cho virus; - Quyết định khả gây bệnh tế bào cảm thụ; - Mang tính kháng nguyên đặc hiệu cho virus 13 c Cấu tạo khác- Lớp vỏ ngồi 14 Ví dụ: Cấu trúc vỏ ngồi virus cúm • Lớp vỏ lipoprotein bao bọc bên ngồi vỏ capsid (hai lớp lipid xen kẽ với phân tử protein) Lớp màng “lai tạo”: Các phân tử lipid lấy từ màng NSC tế bào chủ • Lipid: phospholipid glycolipid  ổn định cấu trúc virus • Protein vỏ thường glycoprotein nằm xuyên qua màng, có phần lớn nằm bên ngồi màng tạo thành "gai protein" (spike)  thành phần kháng nguyên Các “gai” glycoprotein – yếu tố độc lực virus cúm:  Neuraminidase (NA): NA 19  Giúp virus giải phóng khỏi TB • Hemagglutinin (HA): gây ngưng kết hồng cầu; có 18 loại HA khác  Giúp virus xâm nhập: gắn với chuỗi polysaccharide bề mặt TB vật chủ lớp vỏ virus 15 16 2.3.3 Đặc điểm sinh sản virus Giai đoạn 1.Hấp phụ lên bề mặt tế bào (adsoption) • Sự nhân lên virus, gồm giai đoạn: • Trên bề mặt tế bào hạt virus có điểm thụ thể (Receptor) tương ứng với  có hấp phụ virus lên bề mặt tế bào tác động lực hút điện động chúng • Thụ thể có tính đặc hiệu cao loại virus hấp phụ gây nhiễm cho loại tế bào định Giai đoạn.2 Giai đoạn xâm nhập virus vào tế bào 17 Virus xâm nhập vào bên tế bào theo chế sau - Thực bào - Tiết enzyme đục thủng lỗ màng TB Tế bào chủ tiết men phân huỷ protein vỏ làm cho axit nucleic virus giải phóng - tượng gọi lột vỏ hay cởi áo virus Sự cởi áo diễn không bào 18 tiêu hoá, tế bào chất hay nhân Giai đoạn Giai đoạn tổng hợp thành phần virus c Bước tổng hợp thành phần virus (lõi vỏ) - Sự tổng hợp axit nucleic a) Bước tổng hợp mARN - bước chép thông tin: • Sự tổng hợp mARN theo khuôn mẫu axit nucleic (ADN, ARN) - thiết kế virus • mARN thực nhiệm vụ làm khuôn mẫu cho tổng hợp axit nucleic điều khiển trình tổng hợp protein • ARN virus tổng hợp nguyên sinh chất tế bào chủ • ADN (trừ nhóm Poxvirus) tổng hợp nhân tế bào chủ b) Bước tổng hợp protein sớm - Sự tổng hợp protein cấu trúc - protein muộn • mARN chuyển thông tin di truyền virus đến polyriboxom TB để tiến hành tổng hợp protein sớm: - Protein ức chế: đình hoạt động tế bào chủ - Protein hoạt hoá: enzyme ADN- polymerase ARN - polymerase  xúc tiến trình tổng hợp ADN ARN • Q trình tổng hợp protein cấu trúc thường xảy sau tổng hợp axit nucleic Quá trình thực nhờ mARN sARN, xảy tế bào chất TB • Các protein muộn không cấu trúc cần cho tổng hợp virion mà cịn có enzyme cần cho q trình chín enzyme dùng giải phóng virus khỏi tế bào chủ 19 Giai đoạn Giai đoạn lắp ráp • Virus trần: phần tử protein kết hợp với để tạo thành vòng cung protein capsid axit nucleic nhồi vào vịng cung khép kín lại 20 2.3.4 Sự sinh sản Bacteriophage • Với virus có vỏ: lắp ráp axit nucleic với vỏ capsid trên, vỏ ngồi virus khốc bọc lại virus chui qua màng tế bào Giai đoạn Giai đoạn giải phóng -Cơ chế nổ tung: Virus tiết enzyme  phá hủy màng TB virus ạt chui  TB chủ bị tan rã hoàn toàn -Cơ chế từ từ: Virus tiết enzyme  chọc thủng lỗ màng tế bào  chui từ từ TB tồn thời gian - Cơ chế bắc cầu: số virus (Herpes, đậu) truyền từ TB bị nhiễm sang TB lành thông qua cầu nối nguyên sinh chất hình thành tế bào 21 Đọc thêm: Cơ chế tác động thuốc kháng virus - Amantadine: Tác dụng giai đoạn 1, tức ức chế hòa nhập virus vào bên tế bào ký chủ - Ribavirin: Tác dụng giai đoạn 2, tức ức chế virus (đặc biệt virus cúm) tổng hợp RNA nó, từ ức chế chép virus bên tế bào Cũng thuộc loại này, Acyleovir ức chế tổng hợp DNA virus Herpes - Zidovudine (Retrovir, gọi tắt AZT): Ðây thuốc trị HIV Cơ chế thuốc ức chế phiên mã ngược RNA thành DNA HIV làm cho HIV ngưng phát triển, không sinh sản Cũng thuộc loại cịn có Didanosine, Zalcitabine, Lamivudine - Oseltamivir (Tamiflu): Thuốc có tác dụng giai đoạn cuối, tức ngăn không cho virus cúm chép trưởng thành phóng thích khỏi tế bào cách ức chế men neuraminidase (chính kháng nguyên N lớp vỏ virus cúm) 23 22 • Thuốc ức chế protease: Indinavir, Ritonavir, Saquinavir, Nelfinavir (điều trị HIV) Cơ chế tác động: làm cho men phân giải đạm HIV không hoạt động  không nhân lên! • Gamma globulin Interferon: Gamma globulin ngăn virus xâm nhập vào TB có chứa kháng thể chống lại kháng nguyên bề mặt nằm lớp vỏ virus Còn Interferon kháng virus cách ngăn cản virus tổng hợp protein, RNA DNA TB Sự kháng thuốc: Thay đổi hình dạng để kháng thuốc - virus (cúm A) khơng có chế chỉnh sửa sai sót q trình chép dẫn đến biến đổi cấu trúc gen virus  xuất phân type virus với kháng ngun - Virus cúm cịn trao đổi, trộn lẫn chất liệu gen để chuyển từ loài sang loài khác sản sinh virus lai phân type virus Do vào lúc này, virus "đích tác dụng" số thuốc kháng virus, vào lúc khác, lại thay đổi khơng cịn "đích tác dụng" thuốc 24 2.3.5 Ni cấy virus b Nuôi cấy phôi phát triển a Ni cấy động vật cảm thụ • Được sử dụng rộng rãi đa số virus phát triển phơi động vật, phơi gà sử dụng rộng rãi Phương pháp nuôi cấy đơn giản thuận lợi, kinh tế, cho kết nhanh thu lượng virus lớn thời gian ngắn • Ứng dụng trong: Phân lập virus; Nghiên cứu đặc tính sinh học virus; Cơ chế gây bệnh thể/các tổ chức riêng biệt; Chế tạo vacxin (dại, viêm não) • Loại động vật: Chọn động vật cảm thụ thích ứng với loại virus 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 loại virus mục đích nghiên cứu nhỏ mũi/tiêm vào khí quản (virus đường hơ hấp); tiêm vào não (virus hướng thần kinh: dại, viêm não); vạch da (virus hướng thượng bì virus đậu); tiêm vào xoang bụng với virus hướng phủ tạng Nhược điểm: Nuôi cấy phức tạp tốn kém, dễ gây lây lan bệnh; Vấn đề “súc quyền” • Ni cấy phơi gà: Tùy thuộc vào loại virus mà chọn tuổi phơi thích hợp lựa chọn đường tiêm vào tổ chức khác phơi • Sau tiêm dùng parafin vô trùng gắn lỗ tiêm  tiếp tục ấp 36oC/ 2-3 ngày  theo dõi biến đổi đại thể tổ chức phôi để đánh giá phát triển virus 25 26 c Nuôi cấy môi trường tế bào tổ chức Nuôi cấy virus phôi gà • Ni cấy tế bào mơ người động vật môi trường dinh dưỡng tự nhiên gồm huyết động vật, nước ép thai, chất đệm hay môi trường tổng hợp gồm axit amin, hydratcacbon, lipit, muối khống có thêm huyết 1.Soi trưng  đánh dấu, đục lỗ Tiêm trứng, gắn Paraffin  ni cấy • Cấy virus vào tế bào  Virus sinh trưởng tăng số lượng làm thối hóa TB: gây biến đổi đặc trưng tế bào - CPE (Cytopathic Effect) (Suchman et al., 2007):  Dung giải tế bào (lysis cells) Thu hoạch phôi  đánh giá Đánh giá biến đổi đại thể tổ chức phôi 27 niệu Nuôi cấy virus cúm A phôi gà 10 ngày tuổi thu dịch túi  Tế bào nhiễm virus trương to dính lại với chum nho (swelling and clumping)  Thối hóa điểm (foamy degeneration): dạng bọt khí hình thành khơng bào nguyên sinh chất  Hình thành thể hợp bào (syncytia) với tế bào đa nhân lớn  Xuất thể vùi (inclusion bodies) 28 2.3.6 Hiện tượng cản nhiễm Interferon a Hiện tượng cản nhiễm (interference) • Khái niệm: Sự xâm nhiễm số loại virus vào tế bào trước ngăn cản nhân lên virus xâm nhiễm vào tế bào 29 • Có thể phân biệt tượng cản nhiễm khác nhau: - Hiện tượng cản nhiễm đồng loại: hai virus loại cản - Hiện tượng cản nhiễm dị loại: Hai virus khác loại cản - Hiện tượng tự cản nhiễm: Do loại virus trình nhân lên ngăn cản lại cháu xâm nhiễm vào tế bào khác • Ưng dụng tượng cản nhiễm kỹ thuật gây miễn dịch, sử dụng virus độc lực yếu để ngăn ngừa cảm nhiễm sau virus có độc lực mạnh 30 b Interferon 2.3.7 Sự đề kháng virus  Là protein hình thành TB bị nhiễm virus hay nguồn thông tin lạ tế bào (vi khuẩn, độc tố nấm mốc…)  Khơng có tác dụng bảo vệ tế bào sinh interferon mà bảo vệ tế bào bên cạnh  Interferon có tác dụng đặc hiệu loại TB cần bảo vệ a Nhiệt độ Virus ưa nhiệt độ thấp, chịu nhiệt độ cao kém: Đa số virus bất hoạt 55-60oC 5-30 phút, số chịu nhiệt độ 65-80oC/ 30 phút b Các tia xạ âm Các tia xạ tia tử ngoại, tia rơn-ghen, tia , tia  • làm bất hoạt nhanh chóng tất virus • Sóng âm cao tần có khả làm tan virut thành mảnh 31 Đề cương ôn tập chương II c Độ pH • Đa số virus chịu độ pH từ đến 9, độ pH ngồi phạm vi làm bất hoạt virus vỏ capxit chúng bị phá huỷ làm cho nhân axit nucleic bị biến đổi hoạt tính d Yếu tố hố học • 32 Các hoá chất làm bất hoạt virus: chất oxy hoá, chất sát trùng chất kiềm, phenon, chất chứa clo hay i-ốt tác dụng làm đơng vón biến tính vỏ capsid nhân axit nucleic virus e Yếu tố sinh học • Các men tripsine, pepsine, proteinase có tác dụng giải protein làm giảm hoạt tính virus • Hầu hết chất kháng sinh có nguồn gốc sinh vật, chúng khơng có tác dụng virus • Virus ni cấy động vật cảm thụ, độc lực virus tăng cường Virus nuôi cấy động vật cảm thụ qua nhiều đời độc lực virus giảm sử dụng để sản xuất vaccine nhược độc 33 • • • • • • Các dạng hình thái virus Cấu trúc vỏ capsid, vỏ virus Các đặc điểm chung virus Quá trình nhân lên virus TB vật chủ Interferon, Cản nhiễm: Khái niệm, đặc điểm, vai trị Các phương thức ni cấy virus: đặc điểm chung 34 See you next week! 35 ... chất kháng sinh có nguồn gốc sinh vật, chúng khơng có tác dụng virus • Virus nuôi cấy động vật cảm thụ, độc lực virus tăng cường Virus nuôi cấy động vật cảm thụ qua nhiều đời độc lực virus giảm... tượng virus) Cấu trúc xoắn virus đốm thuốc (Tobaco mosaic virus ) • Chức năng: - Quyết định hình thái virus - Bảo vệ nucleic acid virus khỏi tác động enzyme - Các vị trí đặc biệt lớp vỏ cho phép virion... điểm sinh sản virus Giai đoạn 1.Hấp phụ lên bề mặt tế bào (adsoption) • Sự nhân lên virus, gồm giai đoạn: • Trên bề mặt tế bào hạt virus có điểm thụ thể (Receptor) tương ứng với  có hấp phụ virus