Phương trình poisson-boltzmann và mô hình virut kháng khuẩn thể

MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Những năm gần đây, ngành khoa học liên ngành (interdisciplinary science) đời phát triển mạnh mẽ Trong số phải kể đến Lý sinh (Biophysics), ngành khoa học ứng dụng lí thuyết phương pháp khoa học vật lý vào vấn đề sinh học, đặc biệt chế hóa lý trình xảy hệ thống sống mức độ phân tử, tế bào, mô thể Cuộc sống nay, người phải đối mặt với nhiều loại bệnh khác nhiều nguyên nhân khác như: nhiễm mơi trường, thói quen ăn uống khơng hợp lí, áp lực cơng việc lớn,… Điều đòi hỏi nhà khoa học phải nghiên cứu phương pháp, loại thuốc để đặc trị bệnh Trong đó, việc chế tạo thuốc kháng sinh phát minh vĩ loại Tuy nhiên thuốc kháng kháng sinh khơng có tác dụng virus, người ta nghĩ đến việc điều trị bệnh nhiễm virus dựa vào đặc tính chúng cách sử dụng lớp vỏ để chế tạo thuốc, vacxin,… Nhưng nay, người chưa chế tạo thành công thuốc tiêu diệt trực tiếp virus, tất thuốc có tác dụng hạn chế hoạt động virus cơng thể người Vì vây, vấn đề xây dựng mơ hình lí thuyết cho virus vô cần thiết Luận văn sâu tìm hiểu nghiên cứu mơ hình lý thuyết cho virus kháng khuẩn thể (phage) Căn vào kết thực nghiệm có tính chất điện tĩnh điện động virus, so sánh trực tiếp tính chất điện động kháng khuẩn thể nguyên kháng khuẩn thể ARN lõi Mục đích nghiên cứu Tìm hiểu nghiên cứu xây dựng mơ hình lý thuyết cho virus kháng khuẩn thể Đối tượng nghiên cứu Virus kháng khuẩn thể MS2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu mơ hình virus kháng khuẩn thể ngun virus kháng khuẩn thể ARN, xem xét kết thực nghiệm có tính chất điện động, tính lây nhiễm khả truyền bệnh loại virus NỘI DUNG CHƯƠNG ĐẠI CƯƠNG VỀ VIRUT 1.1 Lịch sử nghiên cứu Khoảng 1500 năm trước Công nguyên, vào đời vua Ai Cập thứ 18 có chứng bệnh bại liệt Nhà triết học cổ Arristotle (384 - 322 TCN) miêu tả triệu chứng bệnh dại Khoảng 2-3 kỉ TCN người Trung Hoa người Ấn Độ miêu tả bệnh đậu mùa Tất nhiên người chưa biết nguyên nhân gây bệnh hiểm nghèo Một kỉ trước đây, virut coi chất độc mơ hồ gắn liền với bệnh tật Thuật ngữ "virut" bắt nguồn từ tiếng Latinh “Virus” có nghĩa chất độc Năm 1883 nhà khoa học người Đức Adolf Mayer nghiên cứu bệnh khảm thuốc nhận thấy bệnh lây phun dịch ép bị bệnh sang lành, nhiên ông không phát tác nhân gây bệnh Năm 1884, Charles Chamberland – cộng tác viên Viện Paster Pari dùng màng lọc sứ để tách vi khuẩn nhỏ Năm 1892 nhà nghiên cứu bệnh học thực vật người Nga Dimitri Ivanopski sử dụng màng lọc Chamberland để nghiên cứu bệnh khảm thuốc Ông nhận thấy dịch ép bị bệnh cho qua màng lọc có khả nhiễm bệnh cho lành cho tác nhân gây bệnh có lẽ vi khuẩn có kích thước nhỏ bé đến mức qua màng lọc, độc tố vi khuẩn tiết Năm 1898, nhà vi sinh vật học người Hà Lan Martinus Beijerinck nghiên cứu cách độc lập mầm bệnh bệnh khảm thuốc ơng cho chất dịch có hoạt tính truyền nhiễm Ơng kết luận : Bệnh đốm thuốc vi khuẩn gây mà chất dịch có hoạt tính truyền nhiễm Ông dùng tiếng Latinh virus (mầm độc) để gọi mầm bệnh Thuật ngữ virut có từ Virut qua lọc sản sinh mô sống thực vật Có thể diệt virut cách đun sơi Tuy nhiên sấy khơ tính độc Cũng vào năm 1898, hai nhà bác học Đức Paul Frosch Friederich Loffler lần phát virut gây bệnh lở mồm long móng gia súc có sừng Năm 1901 Walter Reed cộng Cuba phát tác nhân gây bệnh sốt vàng người Tiếp sau nhà khoa học khác phát tác nhân gây bệnh dại đậu mùa Tác nhân gây bênh đậu mùa có kích thước lớn, khơng dễ qua màng lọc, tác nhân gây bệnh đơn giản gọi virut Năm 1915 nhà vi khuẩn học người Anh Frederick Twort năm 1917 nhà khoa học người Pháp Felix d'Hérelle phát virut vi khuẩn đặt tên Bacteriophage, nghĩa thể thực khuẩn hay gọi tắt phage Về sau thời gian ngắn, nhà bác học liên tiếp phát hàng chục loại virut gây bệnh cho người gia súc Năm 1935 nhà khoa học người Mỹ Wendell Stanley kết tinh hạt virut gây bệnh đốm thuốc Điều tăng thêm mối hoài nghi chất sống virut; phải sinh vật sống tinh thể Năm 1939, kính hiển vi điện tử đời lần lồi người nhìn thấy hình dạng virut, virut quan sát virut khảm thuốc Rồi sau nhiều loại virut khác quan sát kính hiển vi điện tử Vào năm 40, nhà nghiên cứu ni cấy thành cơng virut bình ni cấy mơ tế bào Như nhờ có kỹ thuật màng lọc đem lại khái niệm ban đầu virut nhờ có kính hiển vi điện tử quan sát hình dạng virut, tìm hiểu chất chức chúng Từ việc ni thành cơng virus bình chế vacine phòng chống số bệnh virut gây Ngày virut coi thực thể chưa có cấu tạo tế bào, có kích thước siêu nhỏ có cấu tạo đơn giản, gồm loại acid nucleic, bao vỏ protein Muốn nhân lên virut phải nhờ máy tổng hợp tế bào, chúng ký sinh nội bào bắt buộc Virut có khả gây bệnh thể sống từ vi khuẩn đến người, thủ phạm gây thiệt hại nặng nề cho ngành chăn nuôi, gây thất bát mùa màng cản trở ngành công nghiệp vi sinh vật Từ thập kỷ cuối kỷ XX trở lại ngày xuất dạng virut lạ người, động vật mà trước y học chưa biết tới, đe doạ mạng sống người Sau HIV, SARS, Ebola, cúm A H5N1 loại xuất để gây tai hoạ cho người Mặt khác, có cấu tạo đơn giản có genom nhiều kiểu với chế chép khác hẳn thể khác nên virut chọn mô hình lý tưởng để nghiên cứu nhiều chế sinh học mức phân tử dẫn đến cách mạng sinh học cận đại: Sinh học phân tử, di truyền học phân tử Vì lý việc nghiên cứu virut đẩy mạnh ngày thu nhiều thành tựu mẻ góp phần quan trọng vào việc đẩy lùi nhiều bệnh virut người, động vật ni trồng đồng thời góp phần vào phát triển chung sinh học đại Do phát triển nghiên cứu virut, từ trước đến có nhiều định nghĩa khác virut, song định nghĩa đầy đủ là: “Virut loại sinh vật phi tế bào, siêu hiển vi, loại virut chứa loại acid nucleic Chúng kí sinh bắt buộc thể sống, dựa vào hiệp trợ hệ thống trao đổi chất vật chủ mà chép acid nucleic, tổng hợp thành phần protein,… sau tiến hành lắp nối để sinh sản Trong điều kiện ngồi thể chúng tồn lâu dài trạng thái đại phân tử hóa học khơng sống có hoạt tính truyền nhiễm” 1.2 Những đặc tính virut phân loại virut 1.2.1 Những đặc tính virut - Virut có kích thước vơ nhỏ bé từ hàng chục đến hàng trăm nm (1nm = 10 10 A0 )  - Virut khơng có cấu tạo tế bào, vật chất sống đơn giản chứa loại acid nucleic (ADN ARN) bao bọc lớp protein, protein có tác dụng bảo vệ giúp cho virus bám vào tế bào Một số loại có áo ngồi (có nguồn gốc từ tế bào chủ) - Thông tin di truyền acid nucleic điều hành trình tổng hợp thành phần cấu tạo nên virut virut xâm nhập vào tế bào - Virut khơng có trao đổi chất, sinh sản tổ chức sống - Virut kí sinh nội bào tuyệt đối, tách khỏi tế bào chủ virut không sống được, gọi virut vật trung gian vơ sinh hữu sinh - Virut có khả tạo thành tinh thể Tùy lúc, tùy giai đoạn chức virut mà có tên gọi khác Virion (hạt virut): dạng virut có thành phần hóa học hồn chỉnh virut thành thục Virut tái tạo: dạng acid nucleic virut sau xâm nhập vào tế bào cảm nhiễm, dạng virut tái tạo virion bệnh Viroid: khơng có vỏ bọc protein có dạng sợi có khả gây 1.2.2 Phân loại virut Loại virut Virut Kích Họ Nhóm, chi Hình thái thước (nm) Circoviridae Circovirus Cầu 15 - 17 Hạt, hình cầu Nhỏ ADN sợi Pavovirus (khơng có Pavoviridae áo ngồi) Densovirus Virut ADN hai Mastadenovirus Adenoviridae Aviadenovirus sợi (khơng có áo ngồi) Papovaviridae Hai sợi dạng xoắn Papillomavirus, Khối, 20 mặt Polyomavirus tam giác 70 - 90 45 - 55 Orthopoxvirus, Parapoxvirus, Avipoxvirus, Capipoxvirus, Virut ADN hai Poxviridae sợi (có áo Suispoxvirus, Thoi, viên Leporipoxvirus, gạch Moluscipoxvirus, ngoài) Yatapoxvirus, Entomopoxvirinae: A, B, C Herpesviridae Alphaherpesvirinae, Phức tạp, 220-450 x 140 Betaherpesviriane, trung tâm có Gamaherpesvirinae lõi Granulovirus, Baculoviridae Nucleopolyhedrovirus, Chưa rõ Baculovirus 50 – 70 x 240 - 420 HepaADNvirus: HepaADNviridae + OrthohepaADNvirus Cầu 40 - 42 + AvihepaADNvirus: Retrovirus Các virut có + Oncovirus enzyme + Retrovirus phiên ngược Retroviridae + Retrovirus type D + Retrovirus type Cầu 80 - 130 Cầu 80-120 + Spumavirus + HTV/BLV + Lentivirus Infuenza Orthomyxoviridae virus A,B; Infuenza virus C Respirovirus, Rubulavirus, Các virus Paramyxoviridae ARN Heninpavirus, Morbillivirus, Pneumovirus sợi âm số chua phân loại (có áo Bunyavirus, ngồi) Bunyaviridae Phlebovirus, Nairovirus, Hantavirus, Cầu, que, sợi 150300 Tospovirus Cầu 90-110 Cầu, vô định 110-130 Que 45-430 LCM-Lassa groupArenaviridea Nhóm LCM-Lassa, Tokabe Vesiculovirus, Rhabdoviridae Lyssavirus, Rhabdovirus thực vật Marburgvirus, Filoviridae Ebolavirus, Restonvirus BoARNviridae Coronaviridae Chung với Filoviridae Paramyxoviridae Coranavirus, Torovirus Arteriviridae Các virus Alphavirus có 27lồi ARN Togaviviridae Rubivirus sợi dương (Rubellavirus, sởi đỏ) có áo Flavivirius có lồi, ngồi Flaviviridae Pestivirus có lồi, Hepatitis C virus Group (Nhóm viêm Sợi, que phân nhánh, 80 Cầu 80-100 Cầu 75-160 Gần hình cầu 50-72 Cầu 60-70 Cầu nhỏ 40-60 gan C) Calicivrius: Vesicular exanthema virus, San Miguelsea lion virus, Calicividae Feline calicivirus, Canine Các virus Khối 20 mặt đối xứng 35-39 calicivirus, Rabbit ARN haemorrhagic disaese sợi dương virus khơng có Enterovirus áo ngồi Hepatovirus, Piconarviridae Cardiovirus, Rhinovirus, Nhỏ 20 mặt 22-30 Cầu 27-30 Aphtovirus số chưa phân loại Asstroviridae Astrovirus Reoviruses: Orthoreoviruses, Orbivirus, Coltivirus, Rotavirus, Các virus ARN hai Reoviridae sợi không Aquareoviruses, Cypovirus, Phytoreovirus, có áo Đối xứng 20 mặt hay 60-80 cầu Fijivirus, virut thực vật chưa phân nhóm BiARNviridae BiARNvirus Đối xứng 20 mặt 60 ... xây dựng mơ hình lý thuyết cho virus kháng khuẩn thể Đối tượng nghiên cứu Virus kháng khuẩn thể MS2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu mơ hình virus kháng khuẩn thể nguyên virus kháng khuẩn thể ARN,... 1.6 Sự phát triển virut Chúng ta lấy thể thực khuẩn T vi khuẩn E coli để làm đối tượng nghiên cứu xem xét phương thức sinh sản virut Sự sinh sản thể thực khuẩn sinh sôi nẩy nở vi khuẩn mà tổng hợp... xứng hình khối cấu trúc phức tạp (Hình 1.1) Hình 1.1 Kích thước hình thái số virut điển hình * Cấu trúc đối xứng xoắn Hình 1.2 Cấu trúc đối xứng xoắn virut Các virut có cấu trúc capsome xếp theo