Giáo trình vi sinh đại cương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN GIÁO TRÌNH Tài liệu lưu hành nội VI SINH ĐẠI CƯƠNG AN GIANG, 8-2017 Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ LƯỢC SỬ NGÀNH VI SINH HỌC 1.1 ĐỐI TƯỢNG NGÀNH VI SINH HỌC Vi sinh học (Microbiology, Microbiologie) ngành khoa học nghiên cứu cấu tạo hoạt động sống vi sinh vật Vi sinh vật học đại ngày sâu vào việc sử dụng vsv nhằm phục vụ lợi ích người giữ vững hệ sinh thái trái đất Vi sinh vật (microorganism) sinh vật nhỏ, có cấu tạo đơn bào đa bào phân hóa nhìn thấy với kính hiển vi Dựa vào tiến hóa nhóm mà xếp loại chúng vào nhóm, lớp, họ khác nhằm phục vụ cho nghiên cứu Trong hệ thống phân loại tổng quát, vi sinh vật gồm nhóm: - Vi sinh vật nhân nguyên (Prokaryotic) gồm vi khuẩn (Bacteria), xạ khuẩn (Actinomycetes), Mycoplasma, Ricketxia (Rickettsias), Chlamydia, dạng L vi khuẩn (L-form) tảo lam hay thực vật (Cyanophyta) - Vi sinh vật nhân thực (Eukaryotic) gồm nấm (Eumycetes), Rong tảo (Algae) nguyên sinh động vật (Protozoa) - Nhóm virus vi sinh vật có mức độ tiến hóa thấp Giữa nhóm vi sinh vật có khác biệt hình thái, phân loại chúng có đặc điểm chung giống như: - Kích thước nhỏ bé thường đo đơn vị µm (micromet), riêng virus đo đơn vị nm (nanomet) nm = 10-3 µm = 10-6 mm = 10-9 m Hình 1.1 Kích thước số nhóm sinh vật tự nhiên - Sinh trưởng phát triển nhanh - Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh - Khả thích ứng phát sinh biến dị cao - Phân bố rộng, chủng loài nhiều - Là đối tượng xuất sớm trái đất Hình 1.2 Vết tích vi sinh vật hóa thạch Về mặt ứng dụng: ngành vi sinh học gồm có chun ngành vi sinh học cơng nghiệp, vi sinh học thực phẩm, vi sinh học y học, vi sinh học thú y, bệnh lý thực vật, vi sinh vật đất, vi sinh học nước, vi sinh học khơng khí, 1.2 SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN NGÀNH VI SINH HỌC 1.2.1 Giai đoan phát vi sinh vật Người nhìn thấy mô tả vi sinh vật Antoni Van Leeuwenhook (16321723) người Hà Lan Leeuwenhook chế tạo kính hiển vi thơ sơ với độ phóng đại từ 270 - 300 lần quan sát giới vi sinh vật quanh Ơng nước sơng hồ, nước ao tù, nước cống bựa Năm 1695, Leeuwenhook xuất "Phát Leeuwenhook bí mật giới tự nhiên" nhằm mơ tả lại tồn quan sát Ơng vi sinh vật (a) Hình 1.3 (a) Antoni Van Leeuwenhook (632 – 1723); (b) Kính hiển vi Leeuwenhook chế tạo; (c) Hình vẽ vi khuẩn miệng người Hình 1.4 Cấu tạo chi tiết kính hiển vi Leeuwenhook chế tạo Sau Leeuwenhook, nhiều loại vi sinh vật mô tả nhằm chứng minh có diện giới vi sinh vật, việc mô tả phân loại chúng cách thô sơ Trong "Hệ thống tự nhiên", Carl Linne (1707-1778), nhà phân loại thực vật tiếng giới xếp vi sinh vật vào chi (genus) gọi "Chaos", nghĩa hỗn loạn Cuối kỷ 18, hiểu biết vi sinh vật phong phú hơn, thu hút nhiều nhà bác học sâu vào nghiên cứu giới nhỏ bé nhận thấy gắn bó chặt chẽ chúng với đời sống 1.2.2 Giai đoạn vi sinh học thực nghiệm Người có công lớn khai sinh vi sinh vật học thực nghiệm nhà bác học người Pháp Louis Pasteur (1822 – 1895), Ông vào nghiên cứu hoạt động sinh lí, sinh hóa vi sinh vật ứng dụng vi sinh vật trình lên men Qua trình nghiên cứu thực nghiệm, Pasteur chứng minh vi sinh vật "tự sinh" hay "ngẫu sinh" nhiều nhà bác học thời chủ trương Thí nghiệm Ơng thực bình cổ cong uốn khúc hình chữ U, bình có chứa nước canh thịt đun sơi (Hình 1.5) để n lâu ngày khơng hư khơng có mùi hơi, đập vỡ cổ bình lâu sau nước canh thịt hư thối nhiễm vi sinh vật có sẵn khơng khí (a) (b) Hình 1.5 (a) Louis Pasteur, (b) Các loại bình cổ cong Pasteur sử dụng để bác bỏ thuyết tự sinh Pasteur có cơng lớn với nhân loại giải phương pháp tẩy độc rượu vang (đun đến 600C, giữ chai đậy kín), đưa đến phương pháp tẩy độc sữa, thực phẩm cịn áp dụng đến Ngồi Ơng giải dịch bệnh tằm gai (bệnh Pébrine) dịch bệnh làm ngành nuôi tằm Pháp bị suy sụp cách chứng minh bệnh vi sinh vật gây truyền từ tằm bệnh sang tằm khỏe Pasteur chứng minh bệnh truyền nhiễm người động vật vi sinh vật gây nên Từ năm 1878 đến 1880, Pasteur khám phá ba chủng vi khuẩn liên cầu khuẩn (Streptococcus), tụ cầu khuẩn (Staphylococcus) phế cầu khuẩn (Pneumococcus) Xuất phát từ quan niệm loại bệnh loại vi sinh vật định nhiễm từ mơi trường bên ngồi gây nên, Pasteur thiết lập nên ngun tắc quan trọng vơ khuẩn góp phần làm giảm đáng kể tỉ lệ tử vong hậu phẫu hậu sản Năm 1880, Pasteur thành công việc tạo miễn dịch cho gà chống lại bệnh tả cách cho tiếp xúc với môi trường nuôi cấy vi khuẩn tả "già" (vi khuẩn giảm độc lực) Những gà sau có khả chống lại bệnh tả tiêm vi khuẩn độc lực mạnh Ơng nhanh chóng áp dụng ngun lý để tạo vaccin ngừa bệnh cho cừu, dê chống lại bệnh than, vaccin tụ huyết trùng gà, bệnh heo bị đóng dấu, Cơng lao lớn Ơng nhân loại việc chế vaccin ngừa trị bệnh chó dại bệnh nan y Năm 1885, lần Pasteur dùng vaccin trị cho em bé bị chó dại cắn khỏi bệnh Ngày nay, khắp nơi giới có viện Pasteur để tiến hành nghiên cứu chế tạo vaccin thực chiến dịch phòng chống lại bệnh truyền nhiễm 1.2.3 Giai đoạn sau Pasteur vi sinh học đại Tiếp theo Pasteur, Robert Koch (1843-1910), người có cơng lớn phát triển phương pháp nghiên cứu vi sinh vật Ông đề phương pháp chứng minh vi sinh vật tác nhân gây bệnh truyền nhiễm mà ngày nhà nghiên cứu bệnh học phải tuân theo, qui tắc Koch (Postulate de Koch) Đến ngày 24-3-1882, Koch cơng bố cơng trình khám phá vi trùng bệnh lao (một bệnh nan y thời đó) gọi Mycobacterium tuberculosis Khám phá mở đường cho việc chữa trị bệnh Hình 1.6 Rober Kock quan sát mẫu phịng thí nghiệm Học trị Kock Juliyes Richard Petri (1852-1921) chế tạo đĩa Pêtri, loại dụng cụ sử dụng rộng rãi nghiên cứu vi sinh vật Ông nêu biện pháp nhuộm màu vi sinh vật S I Vinogradxki (1856-1953) người Nga M W Beijerinck (1851-1931) người Hà Lan nhà vi sinh học có cơng lớn việc phát triển ngành vi sinh học đất Ivanopxki (1892) Beijerrinck (1896) người phát virus giới chứng minh vi sinh vật nhỏ vi khuẩn, qua lọc sứ xốp, nguyên nhân gây bệnh khảm thuốc Ngày nay, ngành vi sinh học phát triển sâu với nhiều nhà bác học có tên tuổi nhiều người tham gia nghiên cứu Các nghiên cứu dần sâu vào chất sống mức phân tử phân tử, kỹ thuật cấy mô tháo lắp ghép gen vi sinh vật ứng dụng kỹ thuật để chữa bệnh cho người, gia súc trồng,… Antony van Leeuwenhoek (1632-1723); Louis Pasteur (1822-1895); Robert Koch (1843-1910); Alexander Fleming (1881-1955); J D Watson (1928-?) Hình 1.7 Một số nhà sinh học tiêu biểu 1.3 HỆ THỐNG SINH GIỚI VÀ VỊ TRÍ CỦA CÁC NHĨM VSV 1.3.1 Khái niệm giới sinh vật Giới (Kingdom) đơn vị phân loại lớn bao gồm sinh vật có chung đặc điểm định Các hệ thống phân loại sinh vật kết 200 năm nghiên cứu hệ thống học Hệ thống thể ngày hợp lý nhờ hiểu biết sâu sắc sinh học phân tử Ngày nay, nhờ phương pháp phân loại đại như: hóa phân loại (Chemotaxonomy), phân loại số (Numerical taxonomy), phân loại chủng loại phát sinh (Phylogeney taxonomy), mà khoa học xác định vị trí xác nhóm thể mối liên hệ chủng loại phát sinh chúng Thế giới sinh vật vô phong phú đa dạng Để nghiên cứu chúng nhà khoa học phải dựa vào tiêu chí cấu tạo, dinh dưỡng, sinh sản, để xếp chúng vào bậc thang phân loại đặt tên Các sinh vật xếp theo thang phân loại từ thấp đến cao: Loài (Species), Chi (Genus), Họ (Family), Bộ (Order), Lớp (Class), Ngành (Phylum) Giới (Kingdom) Hiện giới cịn có mức phân loại gọi lĩnh giới (Domain) Ngồi cịn có mức phân loại trung gian Loài phụ (Subspecies), Chi phụ (Subgenus), Họ phụ (Subfamily), Bộ phụ (Suborder), Lớp phụ (Subclass), Ngành phụ (Subphylum) Loài bậc thang phân loại thấp nhất, giới cấp phân loại cao Bất kỳ sinh vật xếp vào loài định Nhiều loài thân thuộc tập hợp thành chi, nhiều chi thân thuộc tập hợp thành họ, nhiều họ thân thuộc tập hợp thành bộ, nhiều thân thuộc tập hợp thành lớp, nhiều lớp tập hợp thành ngành, nhiều ngành hợp thành giới Để tránh nhầm lẫn người ta đặt tên loài theo nguyên tắc dùng tên kép (theo tiếng Latinh) Tên thứ tên chi (viết hoa chữ đầu tiên), tên thứ tên lồi (viết thường) Ví dụ: Escherichia coli Khi cần viết tắt ta viết tắt tên chi, tên lồi viết đầy đủ (bằng chữ thường) Ví dụ: E coli 1.3.2 Một số hệ thống phân loại sinh vật Aristotle (384 – 322 TCN); Carl Von Linne (1707 – 1778); Ernst Heinrich Haeckel (1834 – 1919); Robert Whittaker (1921-1981) Hình 1.8 Một số nhà phân loại sinh vật tiêu biểu Trước Linne có nhiều tác giả phân loại sinh vật tiếng, đáng ý Aristotle (384 - 322 TCN) có nhiều đóng góp phân loại động vật Bảng 1.1 Một số hệ thống phân loại sinh vật Hình 1.9 Hệ thống ba lĩnh giới (Domain) Carl R Woese, 1990 Hình 1.10 Hệ thống phân loại giới sinh vật (T Cavalier – Smith, 1993) Gần có hệ thống phân loại nhiều người ý: Hình 1.11 Hệ thống phân loại giới sinh vật ( P H Raven and G B Johnson, 2002) Trước ngành vi sinh vật nghiên cứu tường tận nay, nhà nghiên cứu chia sinh vật làm giới: giới thực vật (vegetalia) giới động vật (Animalia), vi sinh vật xếp vào giới nấm, tảo vi khuẩn xếp vào giới thực vật, nguyên sinh động vật (protozoa) xếp vào giới động vật Tuy nhiên, với hiểu biết ngày sâu vi sinh vật phân loại gặp nhiều khó khăn khơng hợp lý Đến năm 1866, Ernest Haeckel, học trị Darwin, đề nghị lập thêm giới nguyên sinh vật (Kingdom protista) dành cho vi sinh vật Đặc tính chung giới nguyên sinh vật gồm: - Đơn vị sống đơn bào, tự tế bào tổng hợp lấy chất dinh dưỡng cần thiết (thực vật động vật tế bào chun hóa cao giữ số nhiệm vụ định nên khơng thể sống độc lập được) - Cịn siêu vi khuẩn hay virus khơng có cấu tạo tế bào xếp chung vào giới nguyên sinh vật Giới nguyên sinh vật chia làm nhóm sau: a Vi sinh vật nhân thực (giới nhân thực - chân hạch – Eukaryota) gồm sinh vật có nhân thực sự, nhân có màng bao bọc với tế bào chất tế bào Gồm nhóm:  Nhóm 1: Nguyên sinh động vật (protozoa): đơn bào, di động theo lối biến hình trùng (amib) gần với động vật  Nhóm 2: tảo hay rong (Algae): đơn bào kết hợp thành khối đa bào chưa chuyên hóa, có khả quang hợp  Nhóm (Eumycetes): đơn bào kết hợp thành khối đa bào tế bào chưa chun hóa, khơng quang hợp b Vi sinh vật nhân nguyên (giới nhân nguyên - tiền hạch – Prokaryota) gồm vi sinh vật nhân thực sự, chuỗi DNA tập trung thành vùng nhân khơng có màng nhân bao bọc, nên không phân biệt với tế bào chất tế bào Gồm có:  Nhóm 4: vi khuẩn (Schizomycetes) bao gồm vi khuẩn, dạng L vi khuẩn (L-form), xạ khuẩn (Actinomycetes), tảo lam hay vi khuẩn lam (Cyanobacteria), Mycoplasma, Rickettsia, Chlamydia c Các nhóm khác gồm  Nhóm 5: siêu vi khuẩn hay virus: cấu tạo đơn giản, khơng có dạng tế bào, dạng sống thấp đơn giản vi sinh vật  Nhóm 6: dạng tế bào thực vật động vật nuôi cấy phịng thí nghiệm (invitro) (cấy mơ) qua nhiều hệ trở nên đơn bào, có khả sống tự lập mơi trường ni cấy Tóm lại, xếp vi sinh vật theo nhóm từ thấp đến cao, theo mức tiến hóa, sau: Virus Chưa có cấu tạo tế bào Giới nhân nguyên Vi khuẩn, dạng L vi khuẩn, Mycoplasma, Ritketsia, Chlamydia, Xạ khuẩn, Tảo lam Giới nhân thực Protozoa, Tảo Nấm Giới thực vật Giới động vật 1.3.3 Những sai khác tế bào Prokaryote Eukaryote Nhóm sinh vật Nhân sơ Nhân chuẩn có sai khác (Bảng1.5): Bảng 1.2 Những sai khác tế bào Prokaryote Eukaryote Đặc điểm Nhóm Nhân sơ (Prokaryote) Nhóm Nhân chuẩn (Eukaryote) * Tổ chức di truyền: - Màng nhân - Số NST - Các NST chứa histon - Hạch nhân - Trao đổi di truyền Chưa có Khơng có Khơng có chiều qua plasmid Có >1 Có Có Bằng kết hợp giao tử * Các cấu trúc tế bào: - Lưới nội chất - Bộ máy Golgi - Ti thể - Các lisosome - Các lạp thể Khơng có Khơng có Khơng có Khơng có Khơng có Có Có Có Có Có thực vật - Kích thước ribosome - Sợi thoi vô sắc - Màng sinh chất - Vách tế bào (Peptidoglycan) chứa * Chức đặc trưng: - Thực bào - Ẩm bào - Vị trí vận chuyển điện tử - Dịng tế bào chất 70S Khơng có Khơng chứa steron (trừ vi khuẩn lam) PG Có murein ngoại trừ Mycoplasma vi khuẩn cổ 80S nhân, 70S - bào quan Có Có chứa steron Khơng có Khơng có Màng tế bào Khơng có chuyển động nội bào Đơi có Đơi có Màng bào quan Chuyển động nội bào rõ rệt 10 Khơng có sunfat (detergent) vào dung dịch virus Sau điều chỉnh pH đến 8,5 giữ 40 0C 16 – 20 Cho thêm muối amonium sunfat để kết tủa protein Quay ly tâm để tách protein Acid nucleic tan dung dịch, làm lạnh lắng xuống Sau hai ơng lại lắp ráp lại virus TMV từ hai thành phần tách Cho vào ống nghiệm ml dung dịch acid nucleic 1‰ điều chỉnh pH = 6,0 giữ 300C vịng 24 protein kết hợp với acid nucleic để tạo thành hạt virus TMV hoàn toàn Như vậy, từ thành phần riêng lẻ khơng có hoạt tính, người ta tạo thành thể sống, dù thể sống đơn giản Điều đáng ý acid nucleic không vỏ protein che chở giảm khả gây bệnh cho thuốc nhiều, khả gây bệnh 5% mà Tuy nhiên lắp ráp lại với vỏ protein khả tăng lên, đạt đến 80% c Hoạt tính men virus Phần lớn virus khơng có hệ thống men riêng biệt Tuy nhiên phát sau số virus có men đặc biệt Thí dụ virus cúm, tiết men neuramidase để phá hủy thụ thể hồng cầu trình ký sinh gây bệnh cho người Virus gây bệnh bạch hầu gia cầm có men adenosintriphotphatase Các phage T2 T4 có tiết men lisosime đầu sợi lông đuôi làm tan màng tế bào vi khuẩn Escherichia coli Ngoài giai đoạn co đuôi để tiêm DNA vào tế bào vi khuẩn, phage tiết men adenosintriphotphatase 6.4.4 Ảnh hưởng yếu tố vật lý hóa học virus a Hóa chất Có nhiều loại hóa chất, với nồng độ thích nghi, có khả làm cho virus hoạt tính (mất tính hoạt động) Thí dụ muối kim loại nặng, chất kim loại mạnh, chất tẩy (detergent),… Trong chất lysol nồng độ – 5% có khả làm cho virus hoạt tính vịng phút Chất dùng làm chất sát trùng nghiên cứu virus gây bệnh cho người súc vật Khi xử lý virus với hóa chất, virus có tượng bất hoạt thuận nghịch xử lý TMV với formol Virus bất hoạt, thẩm tích để tách formol khỏi virus virus hoạt động trở lại Hoặc xử lý virus với men tripxin (men phân hủy protein), virus bị bất hoạt, tripxin kết hợp với virus thành phức hợp bất hoạt Khi đun nóng lên để phá hủy tripxin, dùng nước để pha loãng phức hợp ra, hoạt tính virus lại phục hồi b pH môi trường Ở pH = 10, vỏ capsid bị giải thể, acid nucleic không bảo vệ virus trở nên bất hoạt (ở vài lồi virus, capsid bị giải thể pH = 8) Tùy lồi, virus có sức chịu đựng khác pH môi trường (Bảng 6.2) Bảng 6.2 Khoảng chịu đựng pH lồi virus LỒI VIRUS KHOẢNG pH CHỊU ĐỰNG ĐƯỢC Đốm 2,8 - 8,0 Cúm 6,5 - 9,0 Quai bị 6,5 - 8,5 Đậu mùa 5,0 - 9,5 105 Bại liệt Arbo virus 1,6 - 10,0 7,5 - 9,5 c Nhiệt độ Cũng có ảnh hưởng đến hoạt tính virus Tính chịu nhiệt virus thay đổi tùy lồi Phần lớn virus bất hoạt nhiệt độ 55 – 600C vịng – 30 phút Tuy nhiên có virus chịu đựng nhiệt độ cao hơn, virus viêm gan chịu đựng nhiệt độ 800C 30 phút Các phage vi khuẩn Xanthomonas campestric pv Oryzae (gây bệnh cháy bìa lúa) ĐBSCL bị bất hoạt nhiệt độ sau: Phage P1 bị bất hoạt 600C vòng 10 phút Phage P7 bị bất hoạt 700C vòng 10 phút Phage P10 bị bất hoạt 850C vòng 10 phút Ở nhiệt độ 600C, P10 hoạt tính hồn tồn sau 80 phút Phần lớn virus thích nhiệt độ thấp, đó, nghiên cứu virus, thường tiến hành phịng lạnh có nhiệt độ cố định 40C Virus hồn tồn đảm bảo hoạt tính nhiệt độ -750C Do đó, phương pháp bảo quản virus tốt phương pháp đông khô (liophilisation), hay phương pháp làm lạnh đột ngột đến -700C tồn trữ tủ lạnh -200C Các phương pháp giữ virus nhiều năm mà giữ hoạt tính Để trùng dụng cụ nghiên cứu virus trùng với nước sơi (1000C) d Tia tử ngoại (tia cực tím) Có khả làm bất hoạt tất virus Bước sóng 260 nm có tác dụng làm bất hoạt acid nucleic nhanh chóng Nếu bước sóng ngắn 260 nm protein bị phá hủy mạnh Virus bị chiếu xạ với tia tử ngoại khơng cịn khả gây bệnh cho ký chủ, giữ đặc tính kháng ngun (có nghĩa dù bị bất hoạt, có khả kích thích thể động vật tiết kháng thể) Đối với số loài virus, virus nằm tế bào ký chủ, bị chiếu tia tử ngoại bị bất hoạt, sau chiếu tia sáng thường virus hoạt động trở lại Hiện tượng gọi phản ứng quang tái hoạt (photoreactivation) khơng xảy virus nằm bên ngồi tế bào ký chủ e Âm có tần số cao hay siêu âm Có khả phá hủy virus để dung dịch có khơng khí hịa tan, virus bị vỡ mảnh Các tính chất kháng nguyên giữ nguyên vẹn Vai trò virus bị vỡ có thay đổi phản ứng với kháng huyết 6.5 SỰ SINH SẢN CỦA VIRUS Virus tự khơng sinh sản sinh vật khác Virus cần xâm nhập vào bên tế bào ký chủ đạo tế bào ký chủ tạo virus Các tác giả thường gọi tái sản (replication) virus Một số tác giả khác gọi sinh sản virus, từ gượng ép Trong dùng từ “sự tái sản” (multiplication) để trình virus đạo ký chủ tạo virus 6.5.1 Sự tái sản thực khuẩn thể Quá trình tái sản phage trải qua giai đoạn (Hình 6.3): 106 Giai đoạn phage hấp phụ lên bề mặt vi khuẩn Giai đoạn xâm nhập vào bên vi khuẩn Giai đoạn tổng hợp thành phần phage Giai đoạn lắp ráp Giai đoạn giải phóng phage bên ngồi a Giai đoạn hấp phụ phage lên bề mặt vi khuẩn Mỗi loại phage hấp phụ lên bề mặt loại vi khuẩn định Ngồi ra, đặc tính cịn chun hóa sâu hơn, nghĩa phage hấp phụ lên bề mặt loại vi khuẩn mà chuyên biệt hơn, hấp phụ lên bề mặt loại vi khuẩn mà cịn chun biệt hơn, hấp phụ vài dịng lồi vi khuẩn mà thơi Thí dụ: Phage vi khuẩn Xanthomonas campestris pv oryzae hấp phụ lên bề mặt lồi vi khuẩn mà thơi khơng hấp phụ đối vi khuẩn lồi khác Ngay loài vi khuẩn X campestris pv oryzae, phage xác định hấp phụ vài chủng vi khuẩn mà thơi Thí dụ: Phage P7 hấp phụ chủng Ku 7501 Trong phage P6 hấp phụ chủng Ku 7501 không hấp phụ chủng Ku 7506 Phage P10 ngược lại hấp phụ loại vi khuẩn Các chủng phage vi khuẩn phân lập từ ĐBSCL Sự hấp phụ phage tùy thuộc vào thụ thể (receptor) mặt vách tế bào vi khuẩn thụ thể tương ứng lông đuôi phage Ở vi khuẩn thụ thể nằm lớp lipit, có trường hợp nằm lớp lipôpôlysaccarit Nếu dùng men tương ứng phá hủy thụ thể vi khuẩn khơng bị ký sinh Mối tương tác đặc trưng thụ thể vi khuẩn phage, theo chế lý hóa dẫn tới hai thụ thể gắn chặt với nhau, làm cho virus hấp phụ lên bề mặt tế bào vi khuẩn Vì vách tế bào vi khuẩn có nhiều thụ thể nên vi khuẩn bị hàng trăm phage hấp phụ Ở roi vi khuẩn có nhiều thụ thể nên phage thường bám theo roi vi khuẩn Các dòng vi khuẩn kháng phage vách tế bào vi khuẩn khơng có thụ thể tương ứng phage Sự hấp phụ tùy vào nhiều yếu tố: Các ion dương cation Ca2+, Mg2+,… có tác dụng xúc tiến việc hấp thu Ngược lại Cation Al3+, Fe3+, Cr3+ có tác dụng làm bất hoạt Triptophan xúc tiến hấp phụ thực khuẩn thể T4, biotin xúc tiến hấp phụ thực khuẩn thể vi khuẩn sinh axit glutamic pH trung tính: có lợi cho hấp phụ, pH< pH > 10 thực khuẩn thể khó hấp phụ 107 Hình 6.3 Quá trình tái sản phage b Giai đoạn phage xâm nhập vào bên tế bào vi khuẩn Phage không chui vào bên tế bào vi khuẩn mà tiêm acid nucleic phage (DNA) vào tế bào chất vi khuẩn Giai đoạn xảy nhờ đuôi phage tiết men lizôzim, làm tan vách tế bào vi khuẩn, kế đó, bao phage co lại, nhờ trụ đuôi chọc thủng màng nguyên sinh chất vi khuẩn Tiếp theo, DNA phage theo trụ đuôi vào tế bào chất vi khuẩn (Hình 6.3) Bằng thí nghiệm với phage đánh dấu DNA P32 với protein S35, tác giả Harshey Chase (1952), Simon Aderson (1967) chứng minh xác có DNA phage xâm nhập vào bên tế bào vi khuẩn mà thơi, vỏ phage cịn nằm bên ngồi tế bào vi khuẩn Ngay vào tế bào, DNA phage “tan biến” vi khuẩn khơng có triệu chứng trạng thái nhiễm bệnh Thời gian gọi thời gian tiềm ẩn phage (latent period) Thời kỳ tiềm ẩn lây hay mau đặc tính phage với dịng vi khuẩn tương ứng Thí dụ: Các phage vi khuẩn Xanthomonas campestris pv oryzae phân lập ĐBSCL có thời kỳ tiềm ẩn khàc như: Phage P6 P7 P10 Thời gian tiềm ẩn (phút) 45 75 115 108 Hình 6.4 Hình vẽ phage T2 hai trạng thái (a) Phage nguyên vẹn; (b) Phage sau tiêm DNA vào ký chủ Ở số điều kiện, sau DNA phage xâm nhập vào bên tế bào vi khuẩn, thời kỳ tiềm ẩn kéo dài lâu, qua nhiều hệ vi khuẩn Ta gọi phage ơn hịa (temperate phage) Ở phage gây độc, ngày với phương pháp nhân tạo phá vỡ tế bào vi khuẩn để tìm quan sát phage giai đoạn không thành công c Giai đoạn tổng hợp thành phần phage Sau tiêm vào tế bào chất vi khuẩn, DNA phage có biến đổi hóa học cho phù hợp với tế bào để tế bào nhận dạng chấp nhận ổ khóa nhận chìa khóa Sau nhận DNA phage gây trình trao đổi chất theo kiểu Trước hết tế bào vi khuẩn đình việc tổng hợp RNA protein vi khuẩn Kế đó, q trình tổng hợp RNA phage diễn mạnh Lúc đầu DNA phage thành lập nhanh chóng chậm lại vào cuối trình “vật liệu” để tổng hợp DNA phage lấy từ DNA vi khuẩn tiếp sau giai đoạn tổng hợp protein phage Ở vi khuẩn Escherichia coli bị xâm nhập, người ta nhận thấy protein tổng số vi khuẩn tưng lên 30 phút đầu Sau từ phút thứ 10 đến phút thứ 30 thời gian tổng hợp DNA phage sau từ – 10 phút giai đoạn tổng hợp phage Quá trình tổng hợp DNA phage:  Đối với phage có DNA sợi: trình tổng hợp DNA sợi phage theo chế bán bảo thủ nguyên tắc bổ sung Hai sợi DNA phage tháo xoắn sợi tạo RNAtt (RNA thông tin) theo nguyên tắc bổ sung RNAtt đạo ribosome vi khuẩn tổng hợp sợi DNA tương ứng Hai sợi DNA mới, tương bù với nhau, kết hợp lại thành DNA sợi phage (ví dụ: virus đậu mùa, virus côn trùng, virus dại,…)  Đối với phage có DNA sợi: tái tạo DNA phage khác Từ DNA sợi phage hình thành DNA “dạng tái tạo” (replicative form) gồm sợi theo nguyên tắc bổ sung, sợi DNA phage từ đầu, gọi dương bản, sợi sợi tạo tương bù với dương gọi sợi âm Sau DNA âm dùng làm khuôn mẫu, nhờ RNAtt đạo, ribosome vi khuẩn tái tạo sợi DNA dương bản, tức DNA phage Tổng hợp protein phage: Sự tổng hợp protein phage tuân theo chế chung trình sinh tổng hợp protein tế bào Toàn trình xảy theo hai giai đoạn: 109  Giai đoạn mã (transcription): Là giai đoạn tổng hợp RNAtt theo khuôn mẫu DNA phage, theo nguyên tắc bổ sung  Giai đoạn giải mã (translation): Nhờ RNAtt đạo nhờ RNAvc (RNA vận chuyển) mang acid amin tương ứng đến ribosome tế bào vi khuẩn lắp ráp vào thành chuỗi protein theo khuôn RNAtt Sao mã DNA Giải mã protein RNAtt Robosome RNAvc d Giai đoạn lắp ráp Sau tổng hợp xong phần phage DNA, vỏ, đi,… cịn riêng rẻ Các phần tử chuyển động lộn xộn tế bào vi khuẩn va chạm lẫn cách tự nhiên Qua va chạm lẫn phần phage tự lắp ráp theo qui luật “hóa tinh thể” Ở phage T vi khuẩn E.coli, lúc đầu DNA thu lại thành câu trúc dính sát lại với nhau, sau đơn vị vỏ protein “kết tinh” chung quanh cấu trúc để tạo thành đầu Đuôi phage tạo thành nơi khác va chạm tình cờ gắn với đầu để thành phage hồn chỉnh e Giai đoạn phóng thích phage Sau lắp ráp xong, phage tiết men lysozyme làm vỡ vách tế bào vi khuẩn phage phóng thích ngồi Mỗi tế bào vi khuẩn phóng thích từ vài phage đến vài ngàn phage Số lượng phage phóng thích từ tế bào vi khuẩn đặc tính phage tương ứng số cố định Thí dụ: Các phage vi khuẩn Xanthomonas campestris pv oryzae tỉnh ĐBSCL có số lượng phage phóng thích từ tế bào vi khuẩn sau: Phage P1 P6 P7 P10 Thời gian tiềm ẩn Số lượng phage phóng thích (phút) từ tế bào vi khuẩn 45 66 45 110 75 39 115 10 6.5.2 Phage ôn hồ tượng sinh tan Thơng thường DNA phage xâm nhập vào tế bào vi khuẩn dẫn đến kết làm tan tế bào vi khuẩn để tái tạo số định phage Tuy nhiên thiên nhiên có trường hợp ngoại lệ, sau phage tiêm DNA vào tế bào vi khuẩn, phage không làm tan vi khuẩn Hệ gen phage nhân lên với nhân lên hệ gen vi khuẩn tồn với vi khuẩn thời gian dài Hiện tượng gọi tượng sinh tan (lysogeny) Phage gây nên tượng gọi phage ơn hồ (temperate bacteriophage) Nếu cấy tế bào vi khuẩn sinh tan lên mơi trường hệ sau tạo thành tế bào sinh tan Hệ gen phage nằm hệ gen tế bào gọi tiền phage (prophage) (Hình 6.5) 110 Những tài liệu thu thập năm gần chứng minh prophage vi khuẩn thành phần cấu tạo nhiễm sắc thể tế bào vi khuẩn gen thực, mà từ bên ngồi đính vào vị trí xác định nhiễm sắc thể tế bào Thí dụ phage λ vi khuẩn E coli biến thành prophage hệ gen phage nằm locus galactose (gal) biotin (bio) hệ gen vi khuẩn (Hình 6.6) Quá trình gắn hệ gen phage vào hệ gen vi khuẩn mô tả Hình 6.6 Phage λ có DNA hai sợi, tiêm vào tế bào vi khuẩn, hai đầu sợi DNA nối lại với sợi DNA làm thành vòng tròn Trên sợi DNA phage có đoạn với khoảng locus gal bio DNA tế bào vi khuẩn Ở đoạn tương đồng phage ký hiệu att, thứ tự xếp nucleotid đoạn tương ứng DNA vi khuẩn Vì có thứ tự xếp nucleotid giống nên hệ gen phage tiến đến gần hệ gen vi khuẩn Giữa chúng xảy tượng tái tổ hợp nhờ rứt đứt cách tương ứng liên kết photphodiester hợp đoạn DNA vi khuẩn phage Kết hệ gen phage gắn vào nhiễm sắc thể tế bào Hình 6.5 Sơ đồ mơ tả tượng sinh tan thực khuẩn thể (phage) Như vây prophage phần gắn thêm vào nhiễm sắc thể tế bào vi khuẩn Sự tái tạo DNA prophage xảy đồng thời với tái tạo DNA tế bào vi khuẩn, điều giải thích hệ sau vi khuẩn sinh tan vi khuẩn sinh tan Cũng có trường hợp vi khuẩn sinh tan bị prophage Hiện tượng tự chữa khỏi hoi, xác suất xảy khoảng 10-5 Một tế bào đồng thời chứa số phage khác nằm đoạn khác nhiễm sắc thể tế bào, trạng thái gọi sinh tan (polylysogeny) 111 Hình 6.6 Sơ đồ mơ tả giai đoạn q trình hệ gen phage  xâm nhập vào hệ gen vi khuẩn E coli Phage gây độc xem trường hợp DNA phage đoạn tương đồng ATT, chúng gia nhập vào nhiễm sắc thể vi khuẩn, chúng trạng thái tự trị gây độc cho tế bào Hiện tượng sinh tan biết từ năm 1930 chưa khám phá chế nên ý nghĩa bị lu mờ Mãi đên năm 1950, Lwoff phát chế giải thưởng Nobel Việc khám phá chế chiện tượng sinh tan có ý nghĩa lớn y học mở tia sáng để giải thích chế sinh ung thư người động vật Virus SV-40 gây bệnh ung thư cho chuột đồng có giai đoạn “ơn hồ” tế bào sinh tan chuột 6.5.3 Sự tái tạo virus động vật virus thực vật Virus động vật virus thực vật có lối tái tạo gần giống với phage Qúa trình tái tạo trải qua giai đoạn a Giai đoạn hấp phụ bề mặt tế bào ký chủ Sự hấp phụ virus lên bề mặt tế bào thường xảy cách thụ động, ngẩu nhiên hay tác nhân làm lan truyền chúng, khơng virus chủ động Thí dụ virus cúm có mặt khơng khí, người hít phải hấp phụ lên bề mặt tế bào niêm mạc họng, virus dịch tả có mặt nước, người nuốt vào, hấp phụ lên bề mặt tế bào niêm mạc tiêu hóa Ở số virus khác, virus hấp phụ nhờ vài tác nhân mang chúng đến với ký chủ Các tác nhân tiếp xúc, đụng chạm cá thể mang bệnh với cá thể khoẻ (virus TMV), 112 người (virus HIV) côn trùng (virus sốt xuất huyết) mang đến làm lan truyền chúng cho cá thể khoẻ Sự hấp phụ virus lên tế bào ký chủ xảy thụ thể có vách tế bào ký chủ có virus trường hợp phage kể Sự hấp phụ xảy thụ thể ký chủ virus hoàn tồn ăn khớp với nhau, ví như, ổ khố với chìa khố hay âm với dương b Giai đoạn xâm nhập vào bên tế bào ký chủ Trong thời gian dài người ta cho phương thức loại bỏ vỏ tế bào bên (như trường hợp xâm nhập phage) chế xâm nhập chung cho tất loại virus Ngày nay, nhờ kính hiển vi điện tử người ta phát thấy virus động vật cịn có chế xâm nhập khác Đó tượng “ẩm bào” (pinocytosis) tế bào động vật Theo chế tế bào tự động mọc chân giả bao lấy virus (cả vỏ lẫn nhân) thu vào theo kiểu amip bắt mồi Khi vào tế bào ký chủ, thân virus không tự phá vỡ vỏ bọc mà phải nhờ đến hệ thống men phân giải protein tế bào lysosome tiết Sau vỏ protein bị vỡ ra, acid nucleic giải phóng vào tế bào chất tế bào ký chủ biến (như trường hợp DNA phage) Trong thời gian acid nucleic virus biến mất, virus hồn tồn khơng có hoạt tính nhiễm Tuy loại virus mà thời gian kéo dài từ vài phút đến vài c Giai đoạn tổng hợp thành phần virus Chúng ta biết virus động vật có DNA có RNA có hai loại acid nucleic mà thơi Virus thực vật chứa RNA Qúa trình tổng hợp thành phần virus động vật thực vật gần giống trình tổng hợp thành phần thực khuẩn thể Qúa trình bắt đầu giai đoạn tổng hợp acid nucleic giai đoạn tổng hợp protein virus Giai đoạn tổng hợp acid nucleic virus, tuỳ lồi virus có chứa DNA RNA mà q trình sinh tổng hợp có khác Ở virus chứa DNA hai sợi, sinh tổng hợp DNA theo chế bán bảo thủ nguyên tắc bổ sung virus chứa ARN sợi, trình xảy theo nguyên tắc bổ sung thực thể Ở hai trường hợp, DNA virus có khn mẫu để tổng hợp RNAtt sau tạo virus Ngược lại với virus chứa RNA RNA virus phải làm việc gấp đôi, nghĩa vừa làm khuôn mẫu vừa làm nhiệm vụ thông tin Ở virus chứa RNA sợi, RNA virus vừa làm nhiệm vụ RNAtt vừa làm khuôn mẫu để đạo ribosome tổng hợp RNA dạng tái tạo gồm hai sợi: sợi dương giống với RNA virus, sợi âm bù với sợi dương Từ RNA dạng tái tạo, tế bào tổng hợp thêm sợi RNA dương bản, tức RNA virus Qúa trình tổng hợp có men RNA-polymêraz, tế bào vi khuẩn tạo Ở virus chứa RNA hai sợi, sinh tổng hợp RNA virus xảy theo chế bán bảo thủ virus chứa DNA hai sợi Qúa trình cần có mặt loại men đặc biệt Để tổng hợp men RNA hai sợi virus phải tạo RNAtt RNAtt đạo ribosome tổng hợp men.Và men tham gia trở lại trình tái tạo RNA hai sợi virus Tùy loài virus, tái tạo RNA virus xảy nơi khác nhau: nhân tế bào (mixô virus, TMV), tế bào chất tế bào (virus bại liệt) Sự tổng hợp protein virus giống trường hợp thực khuẩn thể d Giai đoạn lắp ráp 113 Giai đoạn virus động vật virus thực vật xảy giống thực khuẩn thể Các phần virus gắn lại với theo quy luật hoá tinh thể Năm 1956, Shramm Praenkel-Conrat thực thành cơng cơng trình lắp ráp virus TMV ống nghiệm Các tác giả lấy mảnh vỡ protein virus TMV RNA virus tinh ròng, cho chúng vào ống nghiệm theo tỷ lệ định Sau đó, đưa pH mơi trường đến 6,5 giữ 40C 24 Các mảnh protein tự lắp ráp lại chung quanh sợi RNA tạo thành hạt virus TMV đầy đủ Một số virus động vật có màng bao bên ngồi, có q trình lắp ráp tương đối phức tạp e Giai đoạn virus chui khỏi tế bào Sau lắp ráp xong, virus chui khỏi tế bào ký chủ theo cách:  Tế bào ký chủ vỡ tung men lizôzim virus virus phóng thích ạt  Virus tiết men chọc thủng tế bào chui từ từ  Virus sau tái tạo đầy đủ chui từ tế bào sang tế bào lân cận mà không cần phóng thích ngồi mơi trường, có lẽ tế bào lân cận tạo thành cầu nối nguyên sinh chất, đường để virus chui sang tế bào lân cận 6.6 NUÔI CẤY VIRUS Virus vi sinh vật ký sinh nội bào bắt buộc, đặc tính chung lồi virus phát môi trường dinh dưỡng nhân tạo Muốn nuôi cấy virus, phải ni chúng tổ chức tế bào ký chủ cịn sống Tùy theo loại virus có cách nuôi cấy chúng khác 6.6.1 Nuôi cấy virus gây bệnh cho người động vật Tùy loài virus ni cấy chúng động vật cảm thụ (chuột, thỏ, bị,…) phơi gà phát triển (trong trứng gà lộn) nuôi cấy tế bào nuôi phương pháp nuôi cấy mô a Nuôi cấy virus động vật cảm thụ áp dụng với Pasteur lúc ơng chưa nhìn thấy virus Pasteur ni virus gây bệnh chó dại vào não thỏ Ngày tùy loài virus mà người ta chọn động vật thích hợp để ni cấy virus Thí dụ với virus viêm não cần ni cấy chuột bạch, virus toi gà nuôi cấy phôi trứng gà, virus bệnh tả heo cần nuôi heo,… người ta ni virus bọ, thỏ, khỉ, bồ câu, bị, dê,… Tùy theo tính chất gây bệnh virus tùy mục đích cơng việc mà người ta lựa chọn đường tiêm vào quan vật cho thích hợp, nhỏ virus cúm vào lỗ mũi vật tiêm chủng tiêm virus vào khí quản Đối với virus khác người ta tiêm da, da, tiêm vào bắp thịt, vào phúc mạc, tiêm tĩnh mạch, tiêm vào dây thần kinh ngoại vi,… b Nuôi cấy virus phôi gà phát triển phương pháp sử dụng rộng rãi đa số virus phát triển phơi gà phương pháp đơn giản rẻ tiền Phương pháp thường dùng để nuôi nhân mật virus lên, sau trích lấy virus dùng để nghiên cứu dùng làm kháng nguyên sản xuất vaccin Người ta soi lỗ vỏ trứng cắt lấy mảng vỏ trứng, sau dùng ống tiêm kim để tiêm virus vào túi niệu màng niệu, lòng đỏ vào não phôi gà,… Sau trám lỗ soi lại với 114 parafilm vô trùng, người ta đem ủ 370C vòng – ngày Sau người ta mổ trứng để lấy tổ chức có virus nghiền nát trích lấy virus c Nuôi cấy virus tổ chức tế bào cấy mô thành tựu lớn ngành virus học Nguyên tắc phương pháp lấy nhóm tế bào người, động vật thích hợp, tế bào sống phân cắt Nếu sau thời gian lại rửa thêm dung dịch dinh dưỡng tế bào phân cắt khơng ngừng người ta dùng tế bào để nuôi cấy virus Phương pháp ứng dụng rộng rãi để phân lập, định loài chuẩn độ virus Ngồi cịn dùng có hiệu để nghiên cứu phản ứng huyết dùng làm môi trường chế vaccin 6.6.2 Nuôi cấy virus gây bệnh cho thực vật Để nuôi cấy virus gây bệnh cho thực vật người ta dùng loài cảm thụ (với virus cần nuôi) trồng riêng nhà kính Thường chọn ngắn ngày để ni cấy virus Các trồng theo nhiều đợt để cấy truyền virus từ đợt trước sang cho trồng đợt sau Có nhiều cách tiêm chủng virus vào Tiêm chủng phương pháp học tiêm chủng virus TMV vào thuốc khỏe mạnh Trong trường hợp này, người ta lấy thuốc bị bệnh (có triệu chứng bệnh điển hình) đem nghiền nhuyển, hịa với dung dịch đệm (buffer) thích nghi vào đem lượt bỏ xác Nước lấy có vơ số virus TMV Ở thuốc mạnh dùng nuôi cấy, người ta rắc bột than nghiền nhỏ lên Lấy gòn quấn chặt, nhúng vào dịch chứa virus chà xác nhẹ lên thuốc rắc bột than Động tác làm cho lông tơ bị gẫy hạt than nhỏ ấn sâu vào biểu bì lá, tạo vết thương cho xâm nhập virus TMV Có trường hợp phải tiêm chủng cách ghép mắt cành bệnh lên gốc mạnh Đối với virus truyền côn trùng môi giới, cần sử dụng loại trùng thích ứng Cho trùng chích hút bệnh (lấy mầm bệnh), sau cho trùng ủ bệnh thời gian, đem trùng cho chích hút mạnh để truyền bệnh (thí dụ trường hợp bệnh lùn xoắn bệnh vàng lùn lúa) Người ta cấy mơ thực vật mơi trường dinh dưỡng dùng để nuôi cấy virus 6.6.3 Nuôi cấy thực khuẩn thể (bacteriophage, phage) Để nuôi cấy thực khuẩn thể (phage), người ta dùng vi khuẩn cảm thụ với Thí dụ để ni cấy phage P10 phải dùng vi khuẩn Xanthomonas campestris pv oryzae chủng Ku 7501 Thông thường nuôi vi khuẩn môi trường dinh dưỡng lỏng Khi mật số vi khuẩn lên cao (1010 – 1011 vk/ml) ta đổ dịch có chứa phage vào Cần lắc sục khí để cung cấp oxy cho vigi khuẩn Sau ủ 28 – 300C 24 ta chích lấy phage Dùng ly tâm 6000 vòng/ phút 20 phút để lắng vi khuẩn mảnh vỡ to vi khuẩn xuống đáy ống Dịch bên chứa nhiều phage, mật số lên đến 1012 – 1014 phage/ ml Nếu muốn tách phage khỏi môi trường lỏng này, ly tâm cao tốc 25.000 vòng/ phút Phage bị lắng xuống đáy ống, chắt bỏ nước bên Cho dung dịch đệm vào khuấy mạnh để làm tan phage dung dịch đệm Phage chưa tinh khiết cịn lẫn với mảnh vỡ nhỏ tế bào vi khuẩn 6.7 VIRUS VỆ TINH CỦA VIRUS KHÁC 115 Trong nghiên cứu virus, nhà bác học phát số virus nhỏ, tự chúng đủ tín hiệu di truyền để đạo tế bào ký chủ tái sản virus Các virus cần phải nhờ đến hổ trợ virus khác, gọi virus “giúp đỡ” (helper virus), q trình tái sản Do xuất virus đặc biệt luôn kèm với virus “giúp đỡ” Virus gọi virus vệ tinh virus Ảnh hưởng virus vệ tinh virus “giúp đỡ” phức tạp, tùy theo trường hợp xét đến trường hợp điển hình: 6.7.1 Virus gây bệnh đốm thuốc (TNV) virus vệ tinh Bệnh đốm thuốc (tobacco necrosis) virus gâp Virus gọi virus đốm thuốc (TNV=tobacco necrosis virus) Kassanis Nixon (1961) lần báo cáo tượng Các tác giả nhận thấy dịch trích từ thuốc mắc bệnh đốm TNV, có đến hai lồi virus, loại virus hình cầu có đường kính đến 28 nm loại virus nhỏ hình cầu đường kính 20 nm Các tác giả tách riêng hai loại virus phương pháp ly tâm Khi tiêm chủng virus lớn, Ø = 28 nm vào thuốc lá, nhiễm bệnh đốm Còn tiêm chủng virus nhỏ, Ø = 20 nm không mắc bệnh Như vậy, virus lớn TNV (virus gây bệnh đốm thuốc lá) Nếu trộn chung loại virus lại tiêm chủng vào thuốc mạnh, tiến hành ly trích lại sau mắc bệnh nhận lại nhiều virus kể Kassanis Nixon lần gọi virus nhỏ “vệ tinh” (satellite) TNV Virus vệ tinh có cấu trúc hình khối gồm 42 capxome kết thành lớp vỏ bên ngoài, bên chứa RNA Các capxome cấu tạo 372 acid amin Trong đó, RNA virus vệ tinh nhẹ, trọng lượng phân tử 3,9 x 105 dalton Với trọng lượng RNA virus vệ tinh chứa khoảng 1200 nucleotid để làm mã tạo vỏ protein mà Như vậy, virus vệ tinh chứa gen RNA Do đó, phải tùy thuộc vào gen RNA TNV q trình tái sản tế bào ký chủ 6.7.2 Virus vệ tinh ađênô virus Sau phát Kassanis Nixon nhà bác học nhận thêm số trường hợp virus vệ tinh virus động vật khác Năm 1965, nhóm nhà khoa học phịng nghiên cứu khac báo cáo virus vệ tinh ađênơ virus (adenoassociated virus hay adeno satellite virus) Qua kính hiển vi điện tử, dịch trích ađênơ virus từ mơ bệnh, cso chứa đến loại virus, to (đường kính 85 nm) ađênơ virus loại nhỏ (đường kính 20 nm) virus vệ tinh ađênô virus Virus vệ tinh ađênô virus chứa DNA 10 lần lớn với vệ tinh TNV Do đó, DNA virus vệ tinh ađênơ virus chứa – gen So với virus động vật nhỏ khác pôlyôma, virus vệ tinh ađênô virus có đủ khả độc lập q trình tái sản Trong tế bào vài ký chủ thích hợp virus vệ tinh ađênơ virus tái sản độc lập Trong đó, ký chủ khác chúng cần có giúp đỡ ađênơ virus q trình tái sản Mặt khác, virus vệ tinh ađênơ virus có khả ngăn cản tái phát triển ađênô virus Nhiều tác giả báo cáo có virus vệ tinh ađênơ virus mật số ađênơ virus tế bào ký chủ bị giảm Cơ chế chưa biết rõ 6.7.3 Virus vệ tinh virus Ru satcôma 116 Virus Ru satcôma (Roux Sarcoma virus) virus ký sinh gây bướu động vật Khi xâm nhập vào tế bào ký chủ, virus Ru satcôma làm rối loạn tín hiệu di truyền tế bào khiến cho tế bào phân chia khơng ngừng Trong q trình phân chia tế bào ký chủ, tín hiệu di truyền virus mang theo tế bào Đặc biệt trình phân chia tế bào này, tế bào không sinh virus Ru satcôma Trong mẻ trích virus Ru satcơma, tác giả có phát loại virus gọi virus vệ tinh virus Ru satcôma (asociated virus of Roux Satcoma virus) Khi đem tiêm virus vệ tinh vào tế bào phân chia bị nhiễm virus Ru satcơma, tế bào sinh hai loại virus: virus Ru satcôma virus vệ tinh Như virus vệ tinh lại giữ vai trị “người giúp đỡ” virus Ru satcơma 6.7.4 Virus gây bệnh Tungro lúa Bệnh Tungro lúa tìm thấy hai loại virus gây ra: - Virus dạng hình que (rice tungro baciliform virus) (RTBV): dạng que, Ø = 35 nm, dài 150 – 350 nm - Virus dạng cầu (rice tungro spherical virus) (RTSV): dạng khối cầu nhiều mặt Ø = 30 nm Hai loại virus có mặt mơ lúa bị bệnh Tùy trường hợp, có lúc có hai loại virus có mặt hai lúc Khi có mạt hai virus RTBV RTSV, bệnh xuất nặng Khi có măt virus RTBV mơ lúa bệnh, bệnh xuất nhẹ Khi có mặt virus RTSV cây, khơng có triệu chứng tungro Bệnh rầy xanh đuôi đen (nephotellix virescans) truyền Trong thí nghiệm cho rầy xanh đen hút lấy virus phối hợp (RTBV RTSV) đơn độc truyền virus vào lúa quan sát triệu chứng bệnh xuất Kết cho thấy: - Rầy hút nhựa có RTBV khơng truyền RTBV Cây khơng bị bệnh - Rầy hút có RTSV truyền RTSV cho lúa mạnh khơng có triệu chứng bệnh xuất - Rầy hút RTSV hút RTBV truyền RTBV + RTSV cho lúa mạnh lúa mắc bệnh nặng Trong trường hợp nhà nghiên cứu gọi RTSV “helper factor” (yếu tố trợ giúp) RTBV 6.8 HIỆN TƯỢNG NGĂN CẢN HAY HIỆN TƯỢNG GIAO (INTERFERENCE) TRONG ĐỘNG VẬT BỊ VIRUS XÂM NHIỄM HOÁN Từ lâu người ta nhận thấy bị nhiễm virus vào tế bào ký chủ (động vật), làm cho tế bào tế bào lân cận không bị nhiễm tiếp lần thứ hai loại virus hay loại virus khác Năm 1937, Findlay Maccallium nhận thấy bị nhiễm trước virus sốt thung lũng cho khỉ cứu khỉ thoát khỏi chết nhiễm tiếp liều lượng gây chết virus sốt vàng Hai Ông đề nghị gọi tượng tượng ngăn cản hay tượng giao hoán (intererence) Hiện tượng ngăn cản hay giao hoán xảy tế bào động vật virus kích thích gây nên Khi bị virus xâm nhiễm, acid nucleic virus kích thích, tế bào ký chủ tạo chất gọi interferơn Chất interferơn có tác ngăn cản xâm nhiễm virus khác Hiện tượng giao hốn tế bào động vật cịn xảy nhiễm vào tế bào acid lạ, thí dụ acid nucleic tế bào động vật khác loài đưa nội độc tố vào thể, đưa vi khuẩn, ricketxia chí polysaccarid hay 117 chất kháng sinh vào tế bào Hậu tượng giao hoán tế bào sản sinh interferôn, ngăn cản xâm nhiễm acid nuclêic lạ khác Cơ chế sinh interferôn giả thiết sau: nhiễm sắc thể tế bào động vật có chứa gien cấu trúc, có nhiệm vụ đạo sinh interferơn Cũng nhiễm sắc thể cịn có gien điều chỉnh, có nhiệm vụ ức chế Trong điều kiện bình thường, tức tế bào không bị virus xâm nhiễm, gen điều chỉnh hoạt động ức chế gen cấu trúc Khi tế bào bị virus (hoặc chất kích thích sinh interferôn khác) xâm nhiễm, acid nucleic tác động làm ức chế gen điều chỉnh Bấy gen cấu trúc hoạt động, sinh ARNtt tương ứng ARNtt đạo ribôxôm tổng hợp interferôn Interferơn khơng có tác dụng virus ngồi tế bào Tác dụng interferôn xảy tế bào làm ngưng trệ trình tái sản virus bên tế bào Interferơn khơng có tác dụng đặc hiệu vi khuẩn định, mà có tác dụng chung với nhiều loại virus khác Các virus RNA, virus DNA lẫn virus gây bệnh ung thư mẫn cảm với interferơn Tuy nhiên, interferơn lại có tác dụng đặc hiệu với loại tế bào (ký chủ) cao Hoạt tính sinh học interferơn xuất tế bào loài động vật sinh Chẳng hạn interferơn nhận từ tế bào chuột hồn tồn khơng có tác dụng chống virus tế bào khỉ gà Trong số trường hợp đặc biệt có ngoại lệ xảy interferôn từ tế bào người, hoạt động mạnh tế bào thỏ Hình : Sơ đồ mô tả giả thuyết tạo thành interfêrôn (a) Ở tế bào không bị nhiễm virus (b) Ở tế bào bị nhiễm virus 6.9 PHÂN LOẠI VIRUS Hiện nhà bác học giới có cố gắng xây dựng hệ thống phân loại virus thật hợp lý Có nhiều cở sở để nhà khoa học phân loại như: Phân loại virus dựa vào: Bản chất acid nucleic (DNA RNA), cấu tạo đối xứng: đối xứng khối, xoắn hay hỗn hợp có vỏ ngồi hay khơng (Uỷ Ban Quốc Tế phân loại virus, 1996) 118 Phân loại theo đối tượng ký chủ virus động vật, virus thực vật (Uỷ Ban Quốc Tế phân loại virus, 1987) Phân loại dựa theo trọng lượng phân tử axit nucleic, ký chủ chuyên biệt mức độ độc Bảng 6.3 Bảng phân loại Uỷ Ban Quốc Tế phân loại virus, họp Matxcơva, 1966 Đối xứng xoắn Vài loại virus gây bệnh côn trùng -Papova virus - Ađênô virus Không Virus chứa vỏ Đối xứng khối - Vài loại phage DNA - Một số virus gây bệnh trùng (Dxyvira) Có vỏ - Virus herpes Đối xứng hỗn Không hợp vỏ - Đa số phage Không vỏ - Nhiều loại virus thực vật - Myxo virus Đối xứng xoắn Có vỏ - Virus tăng bạch cầu gà Viru chứa - Virus dại số nhóm khác RNA (Ribôvira) - Pycorna virus Không - Rêô virus vỏ Đối xứng khối - Vài loại virus thực vật Có vỏ - Có thể arbơ vi rút 6.10 SO SÁNH VIRUS VÀ CÁC VI SINH VẬT KHÁC Tổng hợp tất đặc điểm kể có nói virus dạng vật chất sống đặc trưng ký sinh nội bào, có khả tái sản mạnh hệ gien Hệ gien chứa loại acid nucleic truyền từ hệ sang hệ khác Như vậy, phân biệt rõ ranh giới virus dạng sống có tổ chức cao vi khuẩn, mycoplasma, rickettsia clamidia (Bảng 7-4) Bảng 7-4: Bảng so sánh đặc điểm số vi sinh vật virus (Fenner, 1968) Các loại vi sinh vật Nấm Vi khuẩn Mycoplasma Rickettsia Chlamydia Virus Sinh trưởng mơi trường nhân tạo + + + - Có chứa robosome Sinh sản vơ tính cắt đơi + + + + + - + + + + + - 119 Có hai loại acid nucleic (DNA RNA) + + + + + - ... nghiệp, vi sinh học thực phẩm, vi sinh học y học, vi sinh học thú y, bệnh lý thực vật, vi sinh vật đất, vi sinh học nước, vi sinh học khơng khí, 1.2 SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN NGÀNH VI SINH HỌC... NGÀNH VI SINH HỌC 1.1 ĐỐI TƯỢNG NGÀNH VI SINH HỌC Vi sinh học (Microbiology, Microbiologie) ngành khoa học nghiên cứu cấu tạo hoạt động sống vi sinh vật Vi sinh vật học đại ngày sâu vào vi? ??c sử... quanh từ nước cống rãnh từ vi sinh vật chết - Vi sinh vật ký sinh (Parasites): Các vi sinh vật vừa lấy C từ chất hữu thể sinh vật sống Trong bệnh học, vi sinh vật ký sinh nguyên nhân phần lớn