Chương CNSH vi sinh Copyright © 2009 Pearson Education, Inc Nội dung • 5.1 Cấu trúc vi sinh vật • 5.2 Vi sinh vật cơng cụ CNSH • 5.3 Ứng dụng VSV đời sống hàng ngày • 5.4 Vaccines • 5.5 Bộ gen vi sinh vật • 5.6 Chẩn đốn vi sinh vật • 5.7 Khủng bố sinh học Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.1 Cấu trúc vi sinh vật • Microbes (microorganisms) – Sinh vật nhỏ bé không quan sát mắt thường – Bacteria, fungi, algae, and protozoa Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.1 Cấu trúc vi sinh vật • Cấu trúc vi khuẩn – Nhỏ (1–5 µm) – Không nhân, DNA nhiễm sắc thể đơn, dạng vịng – Có thể chứa plasmid – Thành tế bào bao quanh màng plasma chứa peptidoglycan; có chức bảo vệ – Vài vi khuẩn chứa lớp carbohydrates tạo nên cấu trúc capsule Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.1 Cấu trúc vi sinh vật • Vi khuẩn phân loại nhuộm Gram – Gram + màu tím • Vách tế bào đơn giản chứa peptidoglycan – Gram – màu hồng • Vách tế bào phức tạp chứa peptidoglycan Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.1 Cấu trúc vi sinh vật • Vi khuẩn biến đổi kích thước hình dạng – Các dạng phổ biến • Cocci – spherical cells • Bacilli – rod-shaped cells • Spiral – corkscrew-shaped cells Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.1 Cấu trúc vi sinh vật • Nhiễm sắc thể đơn dạng vòng đơn giản – 2–4 triệu base pairs • Vài vi khuẩn chứa plasmids – Plasmids thường chứa gen kháng kháng sinh mã hóa protein tạo thành ống dẫn pili – Plasmids công cụ chủ yếu CNSH Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.1 Cấu trúc vi sinh vật • Vi khuẩn sinh trưởng phân chia nhanh – Phân chia 20 phút • Dễ dàng tạo đột biến sử dụng nghiên cứu di truyền phân tử Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.1 Cấu trúc vi sinh vật • Nấm men – sinh vật nhân thực đơn bào – Nguồn kháng sinh thuốc – Cơ chế biểu gen giống tế bào người Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.1 Cấu trúc vi sinh vật • Nấm men – Có thể tăng trưởng điều kiện hiếu khí kị khí (aerobic) (anaerobic) – Pichia pastoris • Tăng trưởng mật độ cao môi trường lỏng loại nấm men khác • Có promotor mạnh sử dụng sản xuất protein • Có thể sử dụng ni cấy qui mơ lớn tạo sinh khối Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.4 Vaccines • Phát triển vào năm 1796 Edward Jenner – Sử dụng virus đậu mùa bò chủng chống lại bệnh đậu mùa Copyright â 2009 Pearson Education, Inc 5.4 Vaccines ã Hệ thống miễn dịch kháng thể – Kháng nguyên chất bên ngồi khích hoạt phản ứng miễn dịch • Vi khuẩn, fungi, viruses • Proteins, lipids, carbohydrates – Hệ thống miễn dịch phản ứng với kháng nguyên cách sản xuất kháng thể • Miễn dịch qua kháng thể • B cells, với giúp đỡ T cells, nhận biết bám vào kháng nguyên • B cells phát triển tạo thành plasma cells, tế bào tạo kháng thể Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.4 Vaccines • Hệ thống miễn dịch kháng thể – Kháng thể có tính đặc hiệu • Nối với kháng nguyên • Macrophage nhận biết kháng nguyên bị bao kháng thể “ăn” chúng – Đôi lúc tạo kháng thể tự nhiên không đủ giúp bảo vệ thể chống lại tác nhân gây bệnh Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.4 Vaccines Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.4 Vaccines • Vaccines – phận mầm bệnh tồn sinh vật đưa vào người động vật qua đường miệng đường tiêm để kích thích hệ thống miễn dịch chống lại lây nhiễm mầm bệnh Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.4 Vaccines • Ba chiến lược để tạo vắc xin – Vắc xin tiểu đơn vị tạo cách tiêm phần cấu trúc vi rút vi khuẩn – Vắc xin giảm độc lực sử dụng vi khuẩn vi rút sống bị suy yếu q trình lão hóa cách thay đổi điều kiện phát triển chúng để ngăn chặn nhân lên – Vắc xin bất hoạt (bị giết) tạo cách tiêu diệt mầm bệnh sử dụng vi sinh vật chết bất hoạt cho vắc xin Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.4 Vaccines • Bacterial and Viral Targets – Cúm - Influenza – Lao - Tuberculosis – Sốt rét - Malaria – HIV Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.5 Các gen vi sinh vật • 1994 Chương trình gen vi sinh vật (MGP) – Giải trình tự tồn bộ gen vi sinh vật có tiềm ứng dụng sinh học môi trường, nghiên cứu, công nghiệp sức khỏe gen mầm bệnh đơn bào • 2008 NIH công bố kế hoạch cho Dự án Hệ vi sinh vật người – Dự án kéo dài năm nhằm giải trình tự 600 gen vi sinh vật sống bên người Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.5 Các gen vi sinh vật • Tại giải trình tự gen vi sinh vật? – Streptococcus pneumoniae, gây nhiễm trùng tai phổi, giết chết triệu trẻ em toàn giới năm – Nhiều loại vắc-xin không hiệu trẻ em – Năm 2001, gen giải trình tự nhiều gen mã hóa protein bề mặt vi khuẩn phát – Có thể dẫn đến phương pháp điều trị mới, bao gồm liệu pháp gen – Xác định gen liên quan đến trình trao đổi chất, phân chia tế bào vi khuẩn gen gây bệnh cho người động vật Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.5 Microbial Genomes • Why sequence microbial genomes? Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.6 Chẩn đốn vi sinh vật • Chẩn đốn vi sinh vật – Kỹ thuật sử dụng để phát theo dõi vi sinh vật – Các chiến lược phát vi khuẩn • Phân tích RFLP, PCR giải trình tự DNA • Cơ sở liệu có sẵn để so sánh mẫu lâm sàng – Được sử dụng để phát theo dõi ô nhiễm vi khuẩn thực phẩm Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.6 Microbial Diagnostics Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.6 Microbial Diagnostics Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.6 Microbial Diagnostics Copyright © 2009 Pearson Education, Inc 5.7 Chống khủng bố sinh học • Khủng bố sinh học – Việc sử dụng vật liệu sinh học làm vũ khí để gây hại cho người động vật thực vật mà phụ thuộc vào để làm thực phẩm – Chỉ có khoảng 12 sinh vật khả thi ni cấy, tinh chế sử dụng khủng bố sinh học – Ở dạng khí, bụi, nguồn nước Copyright © 2009 Pearson Education, Inc