Báo cáo chuyên đề Virus

Theo Luria1967 thì virus là một thực thể mà hệ gen của chúng có thể sử dụng cơ cấu tổng hợp trong tế bào sống để tiến hành tái tạo ra các đơn nguyên của axit nucleic và làm cho hệ gen củ

(Louis Pastuer-người đặt nền móng cho miễn dịch học)

Từ khoảng 1500 năm trước công nguyên, nhân loại đã từng phải đối mặt với

những bệnh truyền nhiễm nguy hiểm do virus gây ra nhưng phải đến cuối thế kỉ

thứ XIX, con người mới phát hiện ra và dò dẫm từng bước để tiến đến chế ngự được

chúng Năm 1892, nhà thực vật học trẻ tuổi người Nga là D.I Ivanovskii bắt tay vào

việc nghiên cứu bệnh khảm ở thuốc lá Ông chứng minh được rằng mầm bệnh này

nhỏ hơn vi khuẩn vì có thể chui qua nến lọc vi khuẩn và gọi đó là “độc tố vi khuẩn”

Năm 1898, khi nghiên cứu mầm bệnh của bệnh khảm thuốc lá, nhà sinh vật học

người Hà Lan Beijerinck đã phát hiện “một chất dịch có hoạt tính truyền nhiễm” và

ông dùng tiếng La Tinh là “virus” để gọi tên mầm bệnh này Thuật ngữ “virus” ra

đời Kể từ đó, con người liên tục có những phát hiện mới về “nhân tố lạ mặt” này

Năm 1915, nhà khoa học Anh F.U.Twort và năm 1917 nhà khoa học Pháp

F.H.d’Herelle phát hiện ra virus của khuẩn lị F.H.d’Herelle đặt tên cho loại virus

này là Bacterio phage (từ gốc La Tinh Bacterio là vi khuẩn, phage là ăn) Và còn rất

nhiều những phát hiện quan trọng nữa về virus được tìm ra bởi các nhà sinh vật học

sau thế hệ đó

Nhờ các thành tựu mới mẻ trong nghiên cứu kĩ thuật di truyên ở virus mà con người

đã tìm ra được nhiều loại vaxin virus thế hệ mới , góp phần quan trọng vào việc đảy

lùi nhiều bệnh virus nguy hiểm ở người, cây trồng và vật nuôi

PHẦN MỘT:

Các khái niệm cơ bản

Virus là một đối tượng mới trong nghiên cứu của sinh học hiện đại nên từ trước

đến nay có rất nhiều định nghĩa về virus

Theo Luria(1967) thì virus là một thực

thể mà hệ gen của chúng có thể sử dụng cơ

cấu tổng hợp trong tế bào sống để tiến hành

tái tạo ra các đơn nguyên của axit nucleic và

làm cho hệ gen của virus có thể chuyển

sang những tế bào khác

Virus là một dạng sống đặc biệt, nó không có hoạt tính trao đổi chất do không

có ribosome hoạt động hoặc không có bộ máy tổng hợp protein.Cho nên mặc dù một

số virus có enzim riêng của mình nhưng nó phải kí sinh bắt buộc và chỉ có thể nhân

lên trong tế bào vật chủ (tế bào sống).Khi ở trong tế bào vật chủ, dạng sống này

được gọi là virus nhưng khi ở ngoài tế bào thì kết tinh lại gọi là các hạt virus (virion)

và tồn tại lâu dài ở dạng đại phân tử hoá học có hoạt tính truyền nhiễm Nói chung,

virus là một dạng trung gian giữa giới hữu sinh và giới vô sinh, nó không sống mà

cũng chẳng chết Một số sự khác biệt cơ bản giữa virus và các sinh vật khác là:

Không có cấu tạo tế bào, không có hệ thống trao đổi chất và năng lượng,

không có ribosome, không có hiện tượng sinh trưởng cá thể cũng như không

mẫn cảm với các chất kháng sinh nói chung

Có sự giao hỗ giữa trạng thái sinh vật kí sinh trong tế bào sống và trạng thái

không phải sinh vật sống khi ở ngoài tế bào

Mỗi loại virus chỉ chứa một loại axit nucleic, hoặc là ADN hoặc ARN có thể ở

dạng thẳng hoặc khép kín, chuỗi đơn hoặc chuỗi kép Genome phân đoạn

hoặc không phân đoạn

Do đó virus và các dạng sống giống như chúng không được xếp vào hệ thống

phân loại sinh vật

bào sống, dựa vào sự trợ giúp của hệ thống

trao đổi chất của vật chủ mà sao chép axit

sau đó tiến hành ráp nối để sinh sản

Các sinh vật vô bào ngoài virus ra còn có 3 loại khác bao gồm:

Viroit : chỉ chứa thành phần ARN có tính truyền nhiễm đơn độc

Virusoit : chỉ chứa thành phần ARN không có tính truyền nhiễm đơn độc

Virino (hay prion) : chưa được nghiên cứu đầy đủ nhưng có nhiều ý kiến

cho rằng thành phần của virion là protein

Người ta đã phát hiện được 931 loài virus kí sinh trên động vật có xương sống

(1981); 600 loài virus kí sinh trên thực vật (1983); 300 loài virus kí sinh trên người

(1984); 100 loài virus nấm, trên 2850 loài và chủng thể thực khuẩn (1987); 1671 loài

virus kí sinh trên côn trùng (1990)

PHẦN HAI:

Hình thái và cấu tạo virus

Virus có cấu tạo rất đơn giản, bao gồm lõi axit nucleic, tức genome nằm ở

phía trong còn phía ngoài được bao bọc bởi vỏ protein, vỏ protein mang thành phần

kháng nguyên và bảo vệ genome khỏi sự tác động của các yếu tố môi trường ví dụ

như nuclease trong máu

Vỏ protein (hay vỏ 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) Cấu trúc

gồm capsid và axit nucleic được gọi là nucleocapsid, đây là kết cấu cơ bản của mọi

virus

Một số virus còn có vỏ ngoài bao quanh capsid, có bản chất là lipit hoặc

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

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,chúng

có 12 góc, 30 cạnh cấu tạo từ 252 capsome

Cấu trúc xoắn Nucleocapsid dạng kéo dài Capsome sắp xếp xung quanh

theo chiều xoắn của axit nucleic Đa số virus có cấu xoắn có vỏ ngoài bao bọc

nucleocapsid xoắn

Cấu trúc hỗn hợp Cấu trúc hỗn hợp vừa là dạng khối vừa là dạng xoắn Ví

dụ như phage T2 có đầu dạng khối, đuôi dạng xoắn trông như con nòng nọc

Genome của virus

Có thể là AND hoặc ARN nhưng không bao giờ chứa cả hai.

Có dạng chuỗi đơn hoặc chuỗi kép, dạng thẳng hoặc vòng Virus chứa AND

kép thường có kích thước lớn, virus chứa AND đơn thường có kích thước

nhỏ

Genome ARN kép tất cả đều phân đoạn(trong mỗi virus có nhiều đoạn) còn

phần lớn genome ARN đơn không phân đoạn (trừ virus cúm và HIV)

Genome ARN đơn có trình tự giống mARN thì được quy ước là genome (+),

ngược lại(trình tự không giống mARN ) được gọi là genome (-)

Genome của một số virus khi sao chép phải thông qua ARN trung

gian(AND-ARN-AND)

Đối với axit nucleic của virus có kích thước lớn:

Có trọng lượng phân tử lớn

Mã hoá cho nhiều loại protein

Mã hoá cho nhiều enzyme cần cho sự nhân lên

Đối với axit nucleic của virus có kích thước nhỏ:

Có khối lượng phân tử nhỏ

Khả năng mã hoá tạo protein bị hạn chế

Sự nhân lên của genome phụ thuộc vào một số enzyme của tế bào chủ

Khả năng lây nhiễm:

 Đối với nhiều loại virus, axit nucleic chỉ có khả năng lây nhiễm khi đã được đưa

vào tế bào Khi được giải phóng khỏi vỏ capsid bản thân axit nucleic có thể tự tực

hiện quá trình lây nhiễm tế bào, bắt đầu chu trình gây nhiễm hoàn chỉnh để nhân

lên

 Genome của các virus chứa ARN (-) không có khả năng lây nhiễm, muốn nhân

lên chúng phải phiên mã thành ARN(+)

Protein của virus

Tuỳ thuộc vào thời gian tạo thành mà protein 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 sự sao chép của axit nucleic

 Protein được tổng hợp muộn hơn được gọi là protein muộn, thường là

protein cấu trúc tao capsid, vỏ ngoài và protein lõi

 Protein phân giải (thường là lyzozim) giúp virus giải phóng ra khỏi tế bào

Ba loại protein trên được virus điều hoà tổng hợp một cách hợp lí theo từng giai

đoạn nhờ nhiều cơ chế phức tạp Protein sớm bản chất là enzyme nên chỉ cần một

lượng nhỏ còn protein muộn tham gia cấu trúc nên cần tổng hợp một lượng lớn

PHẦN BA:

“Sinh sản” ở 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 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 làm chết tế bào gọi là chu trình tiềm tan Sự nhân lên của phage là một ví dụ

tiêu biểu cho sự nhân lên của virus

Quá trình nhân lên của virus diễn ra trong 5 giai đoạn:

1/ Hấp phụ.

Gắn thụ thể của mình lên thụ

thể nằm trên thành/màng sinh chất

của tế bào Vì có tính đặc hiệu cao

nên mỗi virus chỉ có thể gắn lên một

hoặc một số loại tế bào nhất định

_ Sự hấp phụ được tăng

cường khi có mặt của ion Mg2+

,Ca2+,Ba2+,…còn ngược lại, ion Al3+,Fe2+,Cr3+,…đều có tác dụng làm bất hoạt

_ pH : trong môi trường trung tính, virus dễ hấp phụ lên thành/màng tế bào

vật chủ Trong môi trường axit (pH<5) hoặc base (pH>10) thì sự hấp phụ gặp khó

khăn

_ Nhiệt độ : nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của vật chủ cũng là yếu tố lí

tưởng cho sự hấp phụ

_ Số lượng phage : nếu số lượng phage quá lớn cùng hấp phụ vào một tế bào

sẽ làm tan thành/màng tế bào vật chủ (vì đầu ống đuôi của mỗi phage đều có một ít

lizozim) Lúc này phage không thể xâm nhập và nhân lên trong tế bào (do tb đã bị

huỷ), hiện tượng đó gọi là sự phá vỡ tự hoại.

_ Các nhân tố khác : Triptophan có thể xúc tiến sự hấp phụ của phage T4,

biotin xúc tiến cho sự hấp phụ của thể thực khuẩn trên vi khuẩn sinh axit glutamic

bào lõm vào bao

lấy virus tạo

không bào tạm

thời Tiếp đó không bào dung hợp với mạng lưới nội chất để giải phóng

nucleocapsid

- Virus 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

- Enzyme tiêu hoá của tế bào từ lyzosome tiến hành phân giải vỏ protein

của virus để giải phóng axit nucleic hoặc genome của tế bào chất

Đối với phage, sau khi hấp phụ,đĩa gốc và sợi đuôi sẽ nhận được một sự kích

thích làm các protein đuôi vận động sau đó đuôi phage co lại chỉ còn ½ chiều dài,

trong khi đó đầu ống đuôi tiêm lizozim làm tan một phần thành tế bào và vật chất di

truyền xâm nhập vào bên trong

3/Sự tổng hợp các chất.

Sau khi xâm nhập, AND hoặc ARN của virus tiến hành phiên mã

(transcription) Nếu có hai loại virus khác nhau xâm nhập vào cùng một tế bào

thì cuối cùng cũng chỉ có một virus giành quyền điều khiển tế bào và tiến hành

phiên mã Sự sao chép AND và phiên mã ra ARN là quá trình quan trọng nhất

đối với virus Đặc điểm chung của quá trình phiên mã :

_ Tạo thành mARN của virus hoặc phân tử dạng sao chép của genome(RF-plicative

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 axit nucleic hoàn toàn khác nhau

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 ( không mã hoá ) nằm xen giữa các exon( mang mã )

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 axit nucleic

_ Về cơ bản mARN 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 đuôi polyA

3.1/ Tổng hợp protein của virus.

mARN 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 không cấu trúc là enzyme cần cho sao chép genome Protein

không cấu trúc không tìm thấy trong hạt virus, trừ một số trường hợp đặc biệt ví dụ

như enzyme phiên mã ngược có trong virus HIV hoặc virus viêm gan B chứa ADN

polymerase, một số virus ARN chứa ARN polymerase

3.2/ Tổng hợp axit nucleic của virus.

- Genome của virus còn được sao chép từ genome của virus mẹ Trong trường

hợp genome là mạch đơn thì khuôn là mạch bổ sung mới tạo thành genome mẹ

- Phần lớn quá trình sao chép được thực hiện nhờ polymerase (rilicase) do

virus mã hoá Đối với một số virus ADN thì quá trình tổng hợp được thực

hiện nhờ enzyme của tế bào

4/ 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 rỗng gọi lá tiền

capsid (procapsid) sau đó do chuyển động Brao, axit 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) Ở hầu hết các virus, bước cuối

cùng của giai đoạn này là các protein kháng nguyên của virus tập hợp ở màng sinh

chất

5/ Giải phóng.

- Sau đó các virus đồng loạt thoát ra ngoài theo lối xuất bào đồng thời màng

sinh chất bao lấy nucleocapsid tạo vỏ ngoài cho virus Ở một số virus động vật

không có vỏ, nucleocapsid thoát ra ngoài mà không làm tổn hại tế bào

- Virus có thể làm tan tế bào(nhờ tổng hợp lizozim) để chui ồ ạt ra ngoài hoặc

đối với virus có vỏ ngoài thì chui ra từ từ theo lối nảy chồi

Ứng dụng vào nuôi cấy virus

Virus chỉ có thể sinh sản bên trong tế bào sống nên việc nuôi cấy gặp rất

nhiều khó khăn, người ta 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 làmnguồn 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 nhiêntrong 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

PHẦN BỐN:

Phân loại virus

Hiện nay có rất nhiều cách phân loại virus, mỗi hệ thống phân loại

phục vụ cho một mục đích nghiên cứu riêng Ví dụ theo vật chủ gây bệnh thì

người ta chia thành virus ở thực vật, virus ở vi sinh vật, virus ở người và

động vật Một cách phân loại khác phục vụ nghiên cứu khoa học là hệ thống

phân loại dựa trên hệ gen(genome) và cách thức tổng hợp mARN Theo đó

virus được chia thành 6 nhóm:

♦ Virus AND kép

♦ Virus AND đơn

♦ Virus ARN đơn, sợi dương

♦ Virus ARN đơn, sợi âm

♦ Virus ARN kép

♦ Retrovirus chứa AND đơn, sợi dương

Theo Uỷ ban quốc tế phân loại virus quy định: họ virus có tiếp vị ngữ là –viridae, họ

phụ -virinae, và chi là virus Ví dụ: virus variola(bệnh đậu mùa), virus lassa(bệnh sốt

xuất huyết),…

Một cách phân loại khác là:

_Virus kí sinh trên động vật thì gọi là Animal virus

_Virus kí sinh trên nấm gọi là Fungal virus

_Virus kí sinh trên tảo gọi là Algal virus

_Virus kí sinh trên xạ khuẩn gọi là Actino phage

_Virus kí sinh trên vi khuẩn gọi là Bacterio phage

Phân loại virus ARN

Phân loại virus ADN

PHẦN NĂM:

Khả năng gây bệnh

Virus là tác nhân gây nhiều bệnh ở 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, tự bình phục sau một thời gian nhất định Nhưng cũng có

những loại tồn tại thầm lặng trong cơ thể, chúng nhân lên nhưng không gây

ra bất kì triệu chứng nào Tuy việc nhiễm virus thường ở thể nhẹ nhưng đôi