🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Giáo trình Vi sinh vật học - Nguyễn Hữu Quân Ebooks Nhóm Zalo NGUYỀN HỮU QUÂN I J ll NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỞNG ĐẠĨ HỌC s ư PHẠM N G U Y ỄN H ĩf u QƯÂN GIÁO TRÌNH VI SINH VẬT HỌC ■ ■ (Tài liệi học tập dùng cho sinh viên, học viên cao học, nghiên cứu sinh ngành sinh học, công nghệ sinh học và tài liệu tham khảo cho giáng viên và giáo viên sinh học) NHÀ XUÁT BẢN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN NĂM 2020 Mà SÓ- P ĩ ~ Đ H T N • 2 0 2 0 MỤC LỤC LỜI N<Ớ Đ À U ..........................................................................................................9 Chương 1. MỞ ĐÀU li 1. Đ»Ớ TƯỢNG CỦA VI SINH VẬT H Ọ C.................................................... 11 1.1 Khái niệm vi sinh vật và vi sinh vật học...............................................11 1.2 Các chuyên ngành của vi sinh vật học..................................................12 2. LỊCH SỬ NGHEÊN c ứ u CỦA VI SINH V Ậ T.........................................12 3. PH /Ơ N G PHÁP NGHEÊN c ứ u VI SINH V Ậ T ......................................16 3.1 Đơn vị đo vi sinh vật...............................................................................16 3.2 Phương pháp sử dụng kính hiền v i ....................................................... 16 3.3 Một số phương pháp khác...................................................................... 18 4. VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT..................................................................... 19 5. GIOI THIỆU CÁC HỆ THỐNG SINH G IỚ I.............................................20 CÂU HOI VÀ BÀI TẬP........................................................................................22 Chưonig2. CÁC NHÓM VI SINH VẬT 25 1. HÌNH THÁI, CẨU TẠO CỦA CÁC NHÓM VI SINH V Ậ T................. 26 ỉ . l Vi sinh vật c ổ ..........................................................................................26 t .2 Vi khuẩn...................................................................................................27 I.3. Xạ khuấn..................................................................................................36 11/. Vi khuẩn nguyên thủy............................................................................39 II.í. Vi khuấn lam............................................................................................41 1.6. Nấm men............................................................................................... 43 1 7 Nấm sợi.................................................................................................45 1.8. Vi tảo..................................................................................................... 48 2. SINH SÀN CỦA CÁC NHÓM VI SINH VẬT.........................................51 2.1. Nhóm vi khuẩn và xạ khuẩn................................................................ 51 2.2. Nấm men............................................................................................... 52 2.3. Nấm sợi..................................................................................................53 3. DI TRUYỀN - BIẾN DỊ Ờ VI SINH VẬT.............................................. 54 3.1. Vật chất di truyền của các nhóm vi sinh v ật...................................... 54 3.2. Biến dị ờ vi khuẩn và vi sinh vật nhân chuẩn.....................................55 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP...................................................................................... 59 Chương 3. VIRUS HỌC 64 1. KHÁI N Ệ M VỀ VIRUS............................................................................. 64 1.1. Định nghĩa............................................................................................. 64 1.2. Lịch sử nghiên cứu virus......................................................................65 1.3. Hình dạng và kích thước...................................................................... 6 6 1.4. Cấu trúc hình thái của virus................................................................. 6 6 1.5. Cấu tạo của virus...................................................................................70 1.6. Phân loại virus....................................................................................... 72 2. CÁC KIỂU CHU TRÌNH SỐNG CỦA VIRUS........................................73 2.1. Chu trinh sống của virus độc...............................................................73 2.2. Mối quan hệ giữa phage và tế bào ch ủ ............................................... 77 3. VIRL S VÀ BỆNH TẬT.................................................................................79 3.1. Sư lan truyền virus.................................................................................. 79 3 2. Virus và sự tạo interferon.................................................................. 82 3.3. Bệnh virus thường gặp............................................................................ 83 3.4. Các biện pháp phòng chống bệnh do virus gây r a ...............................90 CÂU HỎI VA BÀI TẠP.........................................................................................91 Chương 4. SESH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIẺN Ở VI SINH VẬT 95 1. DINH DƯỜNG Ờ VI SINH VẬT................................................................. 95 1.1. Nguồn dinh dưỡng cacbon......................................................................95 1.2. Nguồn dinh dưỡng nitơ...........................................................................98 1.3. Nguồn dinh duỡng khoáng.....................................................................99 1.4. Các nhân tố sinh trường........................................................................ 100 2. CÁC NHÀN TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SINH TRUỞNG CỦA VI SINH VẬT . 100 2 . 1 . Ảnh hường của tác nhân vật lý ............................................................. 1 0 1 2 .2 . Ảnh hưởng của nhân tố hóa học..........................................................106 3. SINH THƯỞNG CỦA VI SINH VẬT........................................................109 3.1. Khù niệm về sinh trường ờ vi sinh vật............................................... 109 3.2. Các thông số của sinh truởng cấp số m ũ ............................................110 3.3. Siai trưởng của vi sinh vật trong nuôi cấy tính................................111 3.3. Siai trường của vi sinh vật trong nuôi cấy liên tụ c ............................116 CÂU HỎI VÀ. BÀI TẬP.......................................................................................118 Chưong 5. CÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN Ở VI SINH VẬT 126 1. CÁC K ĨU HÒ HÁP ở VI SINH VẬT.....................................................126 2. CÁC CON ĐƯỜNG PHÂN GIẢI GLUXIT Ở VI SINH VẬT .... .......128 2.1. Con đường phân giãi trước pyruvat...................................................128 2.2. Sự chuyển hóa sau piruvat..................................................................130 3. S ự TỔNG HỢP CACBOHYDRAT.......................................................... 131 4. S ự TRAO ĐỔI PROTEEN..........................................................................133 4.1. Sự phân giải protein (lên men thối)................................................... 13*3 4.2. Sự tổng hợp protein..............................................................................13>5 5. LÊN MEN RƯỢU........................................................................................13 5 5.1. Định nghĩa và tác nhân lên men rượu................................................ 13 5 5.2. Cơ chế lên men rượu............................................................................13 7 5.3. ứng dụng lên men ethanol.................................................................. 13 8 6 . LÊN MEN LACTIC.....................................................................................141 6 .1. Định nghĩa và tác nhân lên men lactic................................................141 6.2. Cơ chế lên men lactic...........................................................................142 6.3. ứng dụng lên men lactic......................................................................143 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP..................................................................................... 147 Chương 6. ĐẠI CƯƠNG VÈ TRUYỀN NHIÊM VÀ MIẺN DỊCH 153 1. HỆ VI SINH VẬT PHÀN BỐ TRÊN c ơ THẺ NGƯỜI VÀ ĐỘNG VẬT . 154 1.1. Hệ vi sinh vật trên da và niêm mạc.................................................... 154 1.2. Hệ vi sinh vật trong đường tiêu hóa....................................................155 1.3. Hệ vi sinh vật trong các đuờng cơ quan sinh dục............................. 155 2. C ơ SỞ HÓA SINH CỦA QUÁ TRÌNH NHIỄM BỆNH........................156 2.1. Quá trinh nhiễm bệnh, bệnh truyền nhiễm.........................................156 2.2. Độc lực cùa vi sinh vật......................................................................... 157 3. Cơ CHÉ ĐỀ KHÁNG CỦA c ơ THẺ CHỦ, CÁC LOẠI M ÊN DỊCH 159 3.1. Cơ chế đề kháng của cơ thể chủ...........................................................159 5.2. Các loại miễn dịch................................................................................ 161 4. KHÁNG NGUYÊN, KHANG THỂ............................................................164 ị. 1. Kháng nguyên....................................................................................... 164 4.2. Kháng thể...............................................................................................166 5. VACXIN.........................................................................................................170 5.1. Khái niệm về vacxin.............................................................................170 5.2. Tiêu chuẩn của vacxin và quá trinh đáp ứng miễn dịch...................172 5.3. Các loại vacxin và đặc điểm ................................................................ 172 5.4. Nguyên tắc sử dụng vacxin.................................................................. 176 5.5. Vacxin sử dụng cho chuơng trình tiêm chủng mờ rộng quốc gia... 180 6 . IHÁNG SIN H ..............................................................................................182 5.1. Định nghĩa..............................................................................................182 5.2. Phân loại kháng sinh.............................................................................183 6.3. Cơ chế tác động của kháng sinh...........................................................184 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP...................................................................................... 186 Cbnraig 7. V] KHUẢN QUANG HỢP VÀ CÓ ĐỊNH NITƠ PHÂN TỬ 189 II. /I KHUÂN QUANG H ộ p ......................................................................... 189 1.1. Đặc điểm của vi khuẩn quang hợp...................................................... 189 1.2. Sự tiến hóa của quá trình tổng hợp gluxit...........................................191 2. v i ki í LẢ,\ CỐ ĐỊNH NITƠ PHẨN T Ử ..................................................192 2.1. Đặc điểm của vi khuẩn cố định nitơ phân t ử ...................................... 193 2.2. Cơ chế của quá trình cố định nitơ phân tử ....................................... ...195 2.3. ứng dụng của quá trình cố định nitơ phân tử .....................................197 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 198 Chương 8 CÔNG NGHỆ VI SINH TRONG x ử LÝ Ô NHIÊM MÔI TRƯ Ờ N G ............................................................................................. . ..20)1 1. CÁC B Ệ N PHÁP BÀO VỆ ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ..20)2 1.1. Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường................................................2Ơ2 1.2. Một số biện pháp vi sinh góp phần bảo vệ ô nhiễm môi trường.....20G 2. SỪ DỤNG VI SINH VẬT D Ệ T CÔN TRỪNG, NẢM BỆNH HẠI CÂY TRÔNG......................................................................................................20 3 2.1. Vai trò của biện pháp đấu tranh sinh học bằng vi sinh vật phòig chống sâu bệnh hại cây trồng........................................................................20'3 2.2. Nuôi cấy và tạo chế phẩm vi sinh vật diệt côn trùng, nấm bệìh) hại cây trồng................................................................................................... 2 0 ( 6 3. SỪ DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỪLÝ ô N H ÈM MÔI TRƯỜNG .215 3.1. Phương pháp sinh học trong xử lý rác th ải.................................. . ..215 3.2. Vi sinh vật làm sạch nguồn nước.................................................. .....21 ; 8 3.3. Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh h ọ c ........................................... 219 CÂU HỎI VÀ BÀI TẠP........................................................................................222 TÀI LIỆU THAM KHẢO 223 LỜI NÓI ĐÀU Vi sinh vật học là môn khoa học đề cập tới các nhóm vi sinh vật gồm vi khuẩn vi nấm, vi tào, động vật nguyên sinh và virus. Vi sinh vật học là môn học qian trọng phục vụ trong đào tao, nghiên cứu khoa học. Vì vậy, môn Vi sinh \ật học đang được giảng dạy trong các trường đại học, cao đẳng và các trườni phổ thông; được sử dụng trong nghiên cứu và là học phần không thể thiếu rong các bệnh viện và các viện nghiên cứu. Vi sinh vật học được biên soạn từ các tài liệu và công trình nghiên cứu cua CÍC tá c g iả trong v à n g o à i n ư ớ c , n h ằ m cung c ấ p n h ữ n g kiến thức c ơ b ả n v ề cáu tệ thống ba lãnh giới sinh vật là gi? 5. Cần có những đặc điểm thiết yếu nào để có thể xác định rằng một v ậ t nào đó là một sinh vật? 6 . Vi sinh vật là gì? Vi sinh vật có phải là khái niệm phân loại không? Vi sinh vật gồm những chuyên ngành gi? II. Câu hỏi trắc nghiệm Mỗi câu hỏi trắc nghiệm lựa chọn một đáp án đúng nhất 1. Nhà khoa học nào giữ vai trò chủ chốt trong khoa học vi sinh vật? A. Pasteur B. Newton c. Aristole D. Galileo 2. Tất cả các cơ thể sau đây đều là các ví dụ về vi sinh vật, NGOẠI TRỪ: A. Amip B. Tế bào nấm men c. Vi khuẩn D. Giun dẹp 3. Tất cả các dạng vi sinh vật sau đây đều được quan sát và mô tả b'ờt Leeuwenhoek, NGOẠI TRỪ: A. Tảo B. Virus c Sinh vật nhân sơ D Nguyên sinh động vật 4 Nhà khoa học nào sau đây có công tạo ra nhiều dụng cụ và kỹ thuật phong thí nghiêm mà chúng ta sử dụng ngày nay? A. Pasteur B Kock c Lister D Ehrlich 5 Nhà khoa học nào đã chứng minh căn nguyên của bệnh lao là một loài vi Ihuẩn? A. Pasteur B Kock c Gram D. Buchner 6 Louis Pasteur đã tham gia nghiên cứu tất cà các vấn đề sau đây, NGOẠI TRỪ? A. Việc tạo ra các vacxin B. Thuyết phát sinh tự nhiên c. Hóa điều trị D. Lẻn men 7 Người có công phát hiện ra kính hiển vi là? A.Janssen B. Leeuvvenhoek c. Hooke D. Malpighi 8 Ai trong số các nhà khoa học sau đây giả thuyết rằng khuẩn lạc vi khiẩn xuất hiện từ một tế bào vi khuẩn duy nhất? A. Leeuvvenhoek B. Louis Pasteur c. Robert Koch D Richard Petri 9. Việc sử dụng các binh cồ cona để nghiên cứu sự nhiễm bần m ôi trường bời không khí được tiến hành bời? A. Leeuwenhoek B. Louis Pasteur c. Robert Koch D Beijerinck 10. Sự khẳng định nào sau đây KHÔNG phải là nguyên nhân đối với thành công của Leeuwenhoek? A. Ông tiến hành các thí nghiệm được kiểm tra một cách cẩn thận. B. Ông biết được các bí mật của việc tạo ra kính hiển vi chất lượng cao c. Ông viết những báo cáo chi tiết về những gi thấy được dưới kinh hiển vi. D. Ông có tay nghề cao, ham hiểu biết và nhiệt tinh đối với công v iệc của mình. Chuông 2 CÁC NHÓM VI SINH VẬT Chương "Các nhóm vi sinh vật" giới thiệu một số nội dung cơ bản sau: 1 ) Đặc điểm của các nhóm vi sinh vật có cấu tạo tế bào: (1) Vi sinh vật cổ là nhóm vi khuẩn lâu đời nhất trong nhóm vi sinh vật nhân nguyên, có những sai khác rõ rệt về cấu tạo thành tế bào và đặc tính sinh hóa so với nhóm vi khuẩn thật, sống trong các điều kiện môi trường rất đặc biệt mà các sinh vật bình thường không thể sống được; (2] Vi khuẩn là những cơ thể đơn bào, có kích thước nhỏ và có cấu tạo tế bào đơn giản chưa có màng nhân và chưa có các bào quan như ty thể và lục lạp, là nhóm có số lượng lớn nhất trong sinh giới, phân bố khắp nơi trong đất, nước, không khí và ở dạng sống cộng sinh với các sinh vật khác; (3] Xạ khuẩn là nhóm vi sinh vật có cấu tạo như sợi nấm nhưng lại có kích thước và cấu tạo tế bào gần giống với vi khuẩn, thuộc nhóm prokaryote; (4] Vi khuẩn nguyên thủy là nhóm có qui mô nhỏ, chiếm vị trí trung gian giữa virus và vi khuẩn, gôm 3 nhóm Chlamydia, Mycoplasma và Rìckettsia; (5} Vi khuẩn lam ià nhóm thuộc vi khuẩn thật có cấu tạo gần gũi vói vi khuấn gram âm, không có lục lạp, không có nhân thực, có ribosom 70S, thành té bào có chứa peptidoglycan và có khả năng tự dưỡng quang năng nhờ chứa sắc tố quang họp là chất diệp lục a, caroten p và các sắc tố phụ; (6 ) Nấm men là nhóm vi nấm tôn tại ở trạng thái đơn bào, nhân chuẩn, có khả năng lên men đỉròng, thích nghi với môi trường có hàm lượng đường cao, có tính acid cao, ptiân bố trong môi trường có đường và pH thấp; (7) Nấm mốc là các loài vi nấm không phải nấm men, cơ thể có dạng sợi; (8 ) Vi tảo là tên gọi chỉ tất cả các loài tio có kích thước hiến vi có sắc tố quang họp, thuộc về nhiều nhóm phân loại kMc nhau như tảo mắt, tảo vàng ánh, tảo lục, tảo silic, tảo giáp. 2) Sinh sản của vi khuẩn và các nhóm vi sinh vật nhân c h u ẩ n : (1) Vi khuẩn và xạ khuẩn sinh sản bằng hình thức phân bào không tơ, gồm phân đôi, bào tử niy chồi và sinh sản hữu tính; (2) Nấm men sinh sản bằng hình thức phân bào có tơ, gồm nảy chồi, phân cắt, bào tử áo và sinh sản hữu tính; (3) Nấm sợi sinh sin bằng hình thức phân bào có tơ, gồm sinh sản vô tính bằng hữu tính. 3) Di truyền và biến dị ở vi khuẩn và các nhóm vi sinh vật nhân chuẩn: (i) Vật chất di truyền của vi khuẩn gôm ADN nhân (đa phần là 1 sợi ADN, một số có 2 sợi ADN) và plasmid; của các nhóm vi sinh vật nhân chuẩn gồm ADN nhân và ADN ở ti thể. (ii) Biến dị ở vi sinh vật có cấu tạo tế bào thường gặp là các đột biến điểm, xuất hiện một cách ngẫu nhiên, mang tính tự phát; biểu hiện của đột biến thường là đột biến hình thái, đột biến kháng lại với tác nhân diệt khuẩn và đột biến dinh dưỡng. 1. HÌNH THÁI, CÁU TẠO CỦA CÁC NHÓM VI SINH VẬT 1.1. Vi sinh vật cổ Vi sinh vật cổ còn gọi là vi khuẩn cổ là nhóm vi khuẩn lâu đời nhất trong nhóm vi sinh vật nhân nguyên. Chúng có những sai khác rõ rệt về cấu tạo thành tế bào và đặc tính sinh hóa so với nhóm vi khuẩn thật. Vi sinh vật cổ sống trong các điều kiện môi trường rất đặc biệt mà các sinh vật binh thường không thể sống được, gồm 3 nhóm: Vi khuẩn sinh khí methan, vi khuẩn ưa mặn và vi khuẩn ưa nhiệt. Vi khuẩn sinh khí methan: Vi khuẩn sinh methan là vi khuẩn kị khí bắt buộc, thường thấy trong nền đáy các thủy vực nước ngọt, nước lợ và nước mặn, trong đường ruột của động vật và trong các nguồn chất thài động vật. Vi khuẩn methan có khà năng sừ dụng hiđro làm nguồn năng lượng và khí cacbonic làm nguồn cacbon để thực hiện quá trình trao đổi chất. Sản phẩm của quá trình ơao đồi chất là khí methan được tích tụ trong môi trường. Vi khuẩn sinh khí methan có nhiều tiềm năng được sử dụng để tạo năng lượng sinh học từ chất thải nông nghiệp. Vi khuẩn ưa mặn: Vi khuẩn ưa mặn là những cơ thể có thể phát triển ờ nơi có nồng độ muối từ 4-5M (khoảng 25%) và ở độ muối thấp hơn 3M thì chúng không phát triển đuợc. Thành tế bào, ribosom và các enzyme cùa nhóm vi khuẩn này đều được cân bằng bời ion Na+. Vi khuấn ưa nhiệt: Vi khuẩn ưa nhiệt là những cơ thể đòi hỏi nhiệt độ rất cao (từ 80-105°C) để phát triển. Các enzyme và các chất mang ờ nhóm này đều được cân bằng ở nhiệt độ cao. Hầu hết vi khuẩn thuộc nhóm này còn đòi hỏi nguyên tố lưu huỳnh để phát triển. Cho nên nhóm vi khuẩn ưa nhiệt thường xuất hiện ờ những nơi có nhiệt độ cao và giàu lưu huỳnh như miệng núi lửa, các thủy vực nước nóng hoặc ở đáy các đại dương. Loài Sul/olobus acidocaìdarius là vi khuẩn ưa nhiệt đầu tiên do Thomas thuộc đại học Wisconsin USA phát hiện nám 1970 cùng với vi khuẩn ưa nhiệt Thernms aquaticus. Các phát hiện này đã mờ ra các nghiên cứu về lĩnh vực sinh học phân tủ. Enzyme Taq polymerase sử dụng trong các phản ứng khuếch đại ADN được lây từ vi khuẩn ưa nhiệt Thermus aquaíicus có nhiệt độ phát triển thích hợp là 70°c. 1.2. Vi khuẩn Vi khuẩn là những cơ thể đơn bào, kích thước nhỏ và có cấu tạo tế bào đơn giàn, chưa có màng nhân và các bào quan như ty thể và lục lạp. Vi khuẩn có số lượng lớn nhất trong sinh giới. Vi khuẩn phân bố khắp nơi trong đất, nước, không khí và ờ dạng sống cộng sinh với các sinh vật khác. Vi khuẩn còn có tên gọi khác là vi trùng. 1.2.1. Hình thái Vi khuẩn có nhiều hình dạng khác nhau, gồm hỉnh cầu (cầu khuẩn), hình que (trực khuẩn), hình xoắn (xoắn khuẩn), hình phẩy (phẩy khuẩn) và dạng trung gian giữa cầu khuẩn và trực khuẩn (cầu trực khuẩn). Cầu khuẩn: Là những vi khuẩn hình cầu hoặc hỉnh trứng tròn. Dựa vào phương hướng của mặt phẳng phân cắt và cách liên kết giữa các tế bào chia cầu khuẩn thành dạng khác nhau: Đơn cầu khuẩn (Micrococcus pyrogenes), Tụ cầu khuẩn (Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis), Song cầu khuẩn (Diplococcns pneumoniae, Neisseriai menigitidis), Tứ cầu khuẩn (Tetracoccus homarí), Bát cầu khuẩn (Sarcina luíei, Sarcina aurantiaca), Liên cầu khuẩn (Streptococcus cremoris, Slreptococcus pneumoniae). Trực khuẩn: Là nhóm vi khuẩn có hình que, hình gậy, đầu tròn hoặc vuông; rất đa dạng, Gồm các trực khuẩn ái khí không sinh bào tử (Escherichia coli, Samonella typhii) hoặc sinh bào tử (Bacillus subtiìis, Baciỉlus careus), trực khuẩn hiếu khí tùy tiện, trực khuẩn kị khí bắt buộc sinh bào từ hoặc không sinh bào tử (LactobơciIIus case). Xoắn khuẩn: Là những vi khuẩn hình sợi, hình !ượn sóng, gồm các vi khuẩn có từ 2 vòng xoan trờ nên, bắt màu gram dương, di động nhờ một hay nhiều lông xoan, kích thước thay đổi trong khoảng 0,5-3,0 X 5-40|im như vi khuẩn Trepolemapaìlidum,... Phẩy khuẩn: Là những vi khuẩn hinh que, uốn cong có hình dấu phẩy, hình liềm, có thể đứng riêng rẽ hoặc nối với nhau thành chữ s. Chúng sống hoại sinh và gây bệnh, như vi khuẩn Vibrio choìera, Vibrio minicus,... Trực cầu khuẩn: Là những vi khuẩn trung gian của trực khuẩn và cẩu khuẩn, có dạng hình trứng hoặc hình bầu dục, kích thước khoáng 0,25-0,3 X 0,4- l,5|im, như vi khuẩn tụ huyết trùng (Pasteureìla multocida), vi khuẩn dịch hạch. 1.2.2. Kích thuớc Các vi khuẩn có kích thước rất nhò và khác nhau tùy loài. Loài bé nhất có đường kính khoảng 0,3um (Mycoplasma) xấp xi kích thước của virus lớn nhất (virus đậu mùa). Các vi khuẩn nano hoặc siêu nhỏ có đường kính dao động khoảng 0,05-0,2|am. Vi khuẩn E. coỉi có kích thước trung bình, rộng l,l-l,5 |im và dài 2 ,0 -6 ,0 ^1111. Đường kinh của đa số các loài thay đổi trong khoảng từ 0 ,2 -2 ,0 jxm, chiều dài khoảng l,5-8,0jim. 1.2.3. Cấu tạo tế bào vi khuẩn 1.2.3.1. Màng nhày Màng nhày bao bọc bên ngoài thành tế bào, có bản chất là polysacarid, một ít lipoprotein và 80-90% là nuớc. Gồm hai loại màng nhày: (1) Màng nhày lớn còn gọi là giáp mô, có kích thước lớn hơn 0 ,2 |im và quan sát được qua kính hiển vi. Khi ở trong môi trường dư thừa nguồn cacbon như ờ rãnh các nhà máy đường, thi lớp màng này rất dầy (có thể lớn gấp 2 0 lần chiều ngang của vi khuẩn). (2) Màng nhày nhò có kích thước nhò hơn 0,2|im, không quan sát được dưới kính hiển vi thường. Màng nhày có vai trò: (1) Hạn chế khả năng thực bào, do đó tăng cường độc lực đối với vi khuẩn gây bệnh; (2) Liên quan đến tính kháng nguyên của vi khuẩn gây bệnh, (3) Cung cấp chất dinh dưỡng cho tế bào khi ờ trong môi truờng nghèo dinh dưỡng; (4) Tăng cường khả năng bám. 1.132. Thành tế bào rhành phần hóa học của thành tế bào vi khuẩn gồm đường amin và acid min. Đường amin gồm N-axetyl glucosamine (G) và N-axetyl muramic (M). A.cid amin gồm D-alanin (Ala), D-glutamic (Glu), L-lyzin (Lyz) và L-alaiin (Ala). ĩhành tế bào chiếm 20-30% trọng lượng khô của tế bào (ờ một số loài thành tế bào chiếm 60-70%) gồm nhiều lớp, mỗi lớp có một chức phận về sinh lý vàđiáng nguyên khác nhau tùy vào loài vi khuẩn. Liên k ẽ t v ■ ~ A * ị f t ĩ i *K -í 9 F f ///72/7 7. Khuẩn ti già (pseudohypha), bào từ chồi (blastospores) và bào từ áo (chlamydospore) ờ Candida albicans (A); Bào tư nang ở nấm Ascomycota (B) Nấm men có 3 dạng chu trình sinh học (còn gọi là chu ki sống): Chu trình đơn bội luõng bội (Saccharomyces cere\'isae). Các tế b à o đơn bội tiếp hợp với nhau để tạo ra tế bào dinh dưỡng lưỡng bội (2n). Sau quá trình giảm phân sẽ hình thành các bào tử túi (thường là bốn bào tử túi). Bình thường khi không có sinh sản hữu tính nấm men Saccharomyces cervisae vẫn liên tục nảy chồi để sinh ra các tế bào nấm men mới. Chu trình ưu thế lưỡng bội (Saccharomyces ludwigii) Bào tử đơn bội tiếp hợp từng đôi với nhau ngay cả khi còn nằm trong túi. Giai đoạn đơn bội tồn tại dưới dạng bào tử túi nằm trong túi và không thể sống một cách độc lập, chúng sinh sản theo lối nảy chồi trong thời gian dài. Chu trình ưu thế đơn bội (Schìzosaccharomyces octospora) Nấm men Schizosaccharomyces octospora sinh sản theo lối phân cắt, hai tế bào trái dấu ở gẩn nhau sẽ tiếp hợp với nhau và sau quá trinh phân cắt ba lần, lần đầu giảm nhiễm tạo ra tám bào tử túi, tế bào mang tám bào tử túi trở thành túi. Khi túi vỡ, các bào tử thoát ra ngoài và khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ phát triển thành các tế bào dinh dưỡng. 2.3. Nấm sợi Đối với các nấm sợi bậc thấp có thể sinh ra các động bào tử một roi hoặc hai roi trong chu trinh sinh sản. Các nấm sợi bậc cao có thể hình thành cầu tiếp hợp giữa hai tế bào của hai sợi (sợi âm và sợi dương) đó là hiện tượng sinh sản cận tinh. Các cuống bào tử phát triển từ một sợi nấm khí sinh, có thể phân nhánh hoặc không, trẽn đầu cuống bào tử có thể hình thành túi mang bào tử với các bào tử sinh sản vô tính hoặc trên đầu cuống bào tử bằng phương pháp đâm chồi mà sinh ra các bào tử đính, các cuống sinh bào tử có thể tập hợp lại tạo thành thừng hay không đính bào tử. Các bào tử được hình thành bằng cách phân đốt của sợi (gọi là bào tử đốt). Các bào tử hữu tính được hình thành nhờ quá trình hữu tính kết hợp v ớ i các tế bào đực và cái hoặc các sợi khác tính, hoặc do sự hợp nhất hai nhân trong sợi cộng bào để hình thành hợp tử, nhờ giảm nhiễm mà hình thành các túi bào tử với các bào tử túi. ờ nam đàm, quá trinh hình thành đảm và các bào từ đảm là giai đoạn cuối cùng. Thề quả nhìn thấy bằng mắt thường. Ờ các loài nấm đảm, quá trinh hợp nhân xảy ra muộn hơn so với quá trinh hợp chất nguyên sinh. Giai đoạn sợi lưỡng nhàn (một tế bào có hai nhân) tồn tại khá lâu, chi ờ giai đoạn hình thành đảm tế bào có nhân ở trạng thái 2 n. 3. DI TRUYẺN - BIÉN DỊ Ở VI SINH VẬT 3.1. Vật chất di truyền của các nhóm vi sinh vật 3.1.1. Vật chất di truyền của vi khuẩn Vật chất di tiuyền của v i khuẩn (còn gọi là genom) gồm ADN nằm ờ trong nhân và ADN trong tế bào chất (là các plasmid). ADN trong nhân: Tế bào nhân sơ có từ 1-2 nhiễm sẳc thể nằm trong nhân tế bào. Nhiễm sắc thể của hầu hết các loài vi khuẩn chi chứa một sợi ADN dạng vòng kép nằm trong một vùng của tế bào gọi là thể nhân (không có màng nhân). ADN nhiễm sắc thể này không có các protein gắn vào giống như ờ tế bào nhân chuẩn. Trong khi, vật chất di truyền nằm trong nhân của vi khuẩn Agrobacterinm tumeýaciens chứa hai nhiễm sắc thể (một nhiễm sắc thể dạng vòng và một nhiễm sắc thể dạng thẳng), nhiễm sắc thể dạng thằng dùng để chuyển gen vào thực vật. ADN plasmid: Plasmid là ADN mạch kép, dạng vòng, sao chép độc lập so với ADN nhân, dài từ 1-5% ADN của nhiễm sắc thề, kích thước từ một nghìn đến vài triệu bp; Mỗi tế bào chứa một hoặc nhiều plasmid; ADN plasmid mang thông tín di truyền cần cho sự sao chép của bản thân nó. 3.1.2. Vật chất di truyền của vi sinh vật nhân chuẩn Genom của vi sinh vật nhân chuẩn là bộ gen lưỡng bội, gồm ADN nằm trong nhân tế bào và ADN nằm trong tế bào chất. ADN nhân của vi sinh vật nhân chuẩn có cấu trúc xoắn kép, không khép kín (có đầu tự do). Nhiễm sắc thể của vi sinh vật nhân chuẩn là ADN liên kết với protein loại histon. Gen của vi sinh vật nhân chuẩn là gen phân mảnh, gồm các đoạn intron và exon xen kẽ nhau. ADN ti thể là phân tử ADN có dạng vòng và giống với nhiễm sắc thể dạng vòng của vi sinh vật nhân sơ. Các gen nằm trên ADN ti thể mã hóa cho khoảng 5% ARN và các polypeptide cần cho sự sao chép và cho hoạt động của bào quan. Các polypeptide do ADN ti thể mã hóa sẽ không tạo nên các protein chức năng; tuy nhiên khi kết hợp với polypeptide do ADN nhân mã hóa thì chúng sẽ trờ nên hoạt động. Ngoài ADN nhân và ADN ti thể, một số loài nấm và nguyên sinh động vật còn chứa các plasmid. Ví dụ, nấm men s. cerevisiae chứa khoảng 70 bản sao của một plasmid có dạng vòng lụ m . Mỗi vòng 2ụm dài khoảng 6300bp và chứa bốn gen mã hóa cho bốn protein chi tham gia vào sự nhân lên của plasmid mà không mang lại cho tế bào bất ki tính trạng nào. 3.2. Biến dị ở vi khuẩn và vi sinh vật nhân chuẩn 3.2.1. Định nghĩa Đột biến gen hay đột biến điểm là các biến đổi rất nhỏ trên một đoạn ADN, thường liên quan tới một cặp nucleotit của ADN hoặc một số ít nucleotit gần kề nhau. Đột biến ở vi sinh vật mang tính tự phát, ngẫu nhiên. Thể đột biến là sự xuất hiện các tế bào khác biệt (về tính trạng, hình thái, sinh lý, trao đổi chất, kiểu dinh dưỡng, nuôi cấy) so với tế bào ban đầu (tế bào hoang dại) bời một hoặc nhiều tính trạng. Đột biến điểm thường làm thay đổi gen kiểu dại. Thực tế đột biến điểm hầu như làm giảm hoặc làm mất chức năng của gen hơn là tăng cường chức năng của gen. 3.2.2. Thí nghiệm chứng minh đột biến ỡ vi sinh vật mang tính tụ phát Có ba phương pháp chứng minh đột biến ở vi sinh vật mang tính tự phát: (1) Chủng thăng giáng hay phép thử dao động của Luria và Delbruck; (2) Phương pháp phân bố lại (thí nghiệm của Newcombe); (3) Phương pháp chọn gián tiếp các chủng đột biến (phương pháp đóng dấu). Tài liệu này sẽ trinh bày chi tiết phương pháp chọn gián tiếp các chủng đột biến. Thí nghiệm: Phương pháp chọn gián tiếp các chủng đột biến do Lederberg nêu ra năm 1952, còn gọi là phương pháp đóng dấu. Nguyên tắc của phương pháp: Sử dụng thỏi gỗ bọc vải nhung vô trùng ấn lên mặt thạch đĩa A nơi có khuẩn lạc mọc và in sang mặt thạch đĩa B. Ket quả đĩa B lặp lại các khuẩn lạc của đĩa A cả về số lượng và vị trí của các khuẩn lạc. Sử dụng vi khuẩn mẫn cảm với phage Ti. Tiến hành thí nghiệm: Bố trí ba dãy đĩa petri, (1) Dùng thỏi gỗ bọc vải nhung vô trùng in lên mặt thạch đĩa một dãy một (ký hiệu li), nơi có nhiều vi khuẩn mần cảm với phage Ti. Án lên mặt thạch của đĩa một dãy hai (ký hiệu IIi) nơi không có phage Ti. Ấn lên mặt thạch của đĩa một dãy ba (ký hiệu nii) và nuôi. Kết quả: trên đĩa n ii mọc một vài khuẩn lạc (tế bào đột biến bền vững với Ti). (2) Chọn tế bào ờ đĩa IIi (ứng với tế bào đột biến ở đĩa IIIi), nhân giống ờ đĩa hai dãy một (ký hiệu I2 ). Dùng thỏi gỗ in lên mặt thạch đĩa hai dãy hai (ký hiệu n 2) và đĩa hai dãy ba (ký hiệu HI2 ). Kết quả có nhiều thòi gỗ bền vững hơn với phage Ti so với lần 1. (3) Thí nghiệm này lặp lại nhiều lần kết quả thu được chủng vi khuẩn đột biến bền vững với phage Ti mà trong quá trình tuyển chọn chùng vi khuẩn này không có sự tiếp xúc với phage Tị. 3.2.3. Tính chất của đột biến Tần số đột biến ờ vi sinh vật thấp giao động từ 10'3-10'2°; tần số đột biển phụ thuộc vào chủng vi sinh vật, vào số lần cấy chuyển. Đột biến là hiện tượng gián đoạn, nghĩa là “có” hoặc “không” và truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Đột biến là hiện tượng đặc biệt và đơn độc của từng cá thể (tức là xuất hiện một tế bào mới có tính chất tách biệt với tính chất của quần thể). ứ ng dụng của hiện tượng này được sử dụng trong trị liệu tránh hiện tượng nhờn thuốc. Đột biến xảy ra một cách tự nhiên (có thể nhân tạo). Tần số đột biến tăng khi có mặt của tác nhân đột biến. 3.2.4. Các dạng biếu hiện cùa đột biến * Đột biến hình thái Đột biến hình thái là những biến đổi về hình thái của vi khuẩn nhu: Thay đổi đặc điểm của tiên mao, tiêm mao, nội bào tử, thành tế bào, kích thước tế bào, hình thái khuẩn lạc. Sự thay đổi tiên mao, tiêm mao liên quan tới kích thuớc, độ phồng, gợn sóng hoặc biến mất tiên mao, tiêm mao. Sự hình thành nội bào tử: Đột biến làm mất khả năng hình thành nội bào tử ở một số vi khuẩn có khả năng hình thành nội bào tử. Sự biến đổi hình thái khuẩn lạc: Hình thái khuẩn lạc của vi khuẩn gồm bốn dạng là dạng s (nhẵn bóng), dạng R (xù xì, nhăn nheo), dạng M (nhày ướt) và dạng I (dạng trung gian). Đột biến làm khuẩn lạc chuyển từ dạng s sang dạng R (như ờ vi khuẩn gram âm) làm mất khả năng gây bệnh. Ví dụ: Vi khuẩn Pneumonococcus hỉnh thành khuẩn lạc dạng s (là chủng gây bệnh), khi nuôi cấy nhiều lần trong môi trường nhân tạo sẽ chuyển sang dạng R (không gây bệnh). Nguyên nhân: do đột biến mất enzyme cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp polysaccharide. * Đột biến kháng lại vói tác nhân diệt khuẩn Đột biến đối kháng: Là dạng đột biến kháng lại chất ức chế, diệt khuẩn, kháng sinh, độc tố, phage. Ví dụ: Nuôi chủng đột biến kháng kháng sinh trong môi tnrờns có kháne sinh thi chúne vẫn ohát triển. Đột biến khuyết dưỡng: Là dạng đột biến mà vi khuẩn không có khả năng tổng hợp một số nhân tố sinh truờng. * Đột biến dinh duõng Đột biến dinh dưỡng là dạng đột biến làm mất đi hoặc xuất hiện nhu cẩu đối với một hoặc một vài loại chất dinh dưỡng hay thu nhận được hoặc làm mất đi một đặc điểm sinh hóa (lên men, quá trinh phân giãi đường, phân giải acid amin). Ví dụ chủng ban đầu nguyên dưỡng khi đột biến chuyển sang dạng khuyết dường. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP I. Cìu hỏi trả lòi ngắn 1. Trinh bày cấu trúc và vai trò thành tế bào vi khuẩn? 2. Trình bày các hình thức sinh sản vô tính ở nấm men và vi khuẩn 3. Trinh bày chu trình sinh học của nấm men? 4. Trình bày đặc điểm chung của cơ thể nấm sợi? 5. Trình bày cấu tạo và vai trò của màng sinh chất vi khuẩn? 6. Trình bày cấu tạo và vai trò của màng nhày, plasmid ở vi khuẩn? 7. Trình bày cấu tạo và chức năng của lông ở vi khuẩn? 8. Trình bày phuơng pháp chọn gián tiếp các chủng đột biến? 9. Phân biệt hình thức sinh sản nảy chồi và phân đôi ở nấm men? Phân biệt thành tế bào cùa vi khuẩn gram dương và gram âm? Ý nghĩa của phương pháp nhuộm gram? 10. Phân tích các đặc điểm ờ vi khuẩn giúp nó trở thành bậc thầy về khả năng thích nghi với môi trường. 11. Tại sao vi khuẩn có thề sinh trường trong những nơi sống rất không thông thường? 12. Vi khuẩn thật khác với vi khuẩn cổ ở những điểm nào? 13. Người ta có hai dịch huyền phù vi khuẩn gram dương Bacillus subnỉis trong hai ống nghiệm A và B. ống nghiệm A trong nước cất, ống nghiệm B trong dung dịch đẳng trương (saccarose 0,3 mol/1). Sau đó cả hai ống nghiệm đều được xử lý bằng lượng lysozyme như nhau. Quan sát thấy dịch trong ống nghiệm A trờ nên trong suốt rất nhanh, còn trong ống nghiệm B độ đục hầu như không thay đổi. a Chỉ rõ tác động của lysozyme? b. Giải thích kết quả quan sát được? c. Vai trò của thành tế bào đối với vi khuẩn? 14. Nghiên cứu sự kháng thuốc penicillin của tụ cầu vàng Staphyìococcus aurens, người ta thấy ờ Việt Nam có đến 70% số tụ cầu vàng mới phân lập có khả năng kháng kháng sinh penicillin gốc. a. Sự kháng thuốc này thường có nguồn gốc từ plasmid. Plasmid là gì? Vai trò của các loại plasmid? b. Sự có mặt của plasmid trong vi khuẩn cho phép nó sinh tổng hợp một loại phân tử mới, đó là phân tử gì? Hoạt động của phân tử này như thế nào? c. Người ta làm một kháng sinh đồ đối với tụ cầu vàng được phân lập từ một người bệnh chỉ chữa bệnh bằng kháng sinh penicillin. Chủng vi khuẩn này xuất hiện sự đề kháng đồng thời với kháng sinh penicillin và tetracyclin, biết rằng lúc đẩu khi chữa bệnh, các tụ cầu vàng là những chủng mẫn cảm với cả hai loại kháng sinh trên. Có thể giải thích hiện tượng trên như thế nào? Có thể sử dụng phương pháp điều trị nào để tránh hiện tượng trên? II. Câu hỏi trắc nghiệm Lựa chọn câu tra lời đúng nhất cho moi câu hỏi 1. Loại vi sinh vật nào sau đây thuộc nhóm nhân sơ A. Nguyên sinh động vật B. Nấm c. Tảo D. Vi khuẩn 2. Vi khuẩn có một chùm lông roi ờ một cực tế bào được gọi là A. Chùm mao B. Đơn mao c. Lưỡng cực mao D. Chu mao 3. Điều gì sau đây là đúng với thành tế bào của vi khuẩn A. Thành tế bào của vi khuẩn gram dương chứa các acid teichoic B. Thành tế bào của vi khuẩn gram dương chứa lipit A có thể gây ra những vấn đề nghiêm trọng trong các bệnh nhiễm khuẩn c . Peptidoglycan chỉ bao gồm các phân tử N-acetyl glucosamine và N-acetyl muramic D. Khoang chu chất là một đặc điểm của thành tế bào vi khuẩn gram âm 4. Tất cả các ý sau đây đều đúng khi nói về nhung mao, NGOẠI TRỪ A. Chúng ngắn hơn roi hoặc pili B. Chúng giúp vi khuẩn tạo nên các bioíĩm c . Chúng giữ vai trò quan trọng trong các bệnh ờ vi khuẩn D. Chúng giữ vai trò quan trọng trong tiếp hợp ở vi khuẩn 5. Tất cả các ý sau đây đều đúng, NGOẠI TRỪ A. Thành tế bào vi khuẩn gram dương có một lớp peptidoglycan trong và một lớp peptidoglycan ngoài B. Các cầu polipeptide tạo cho các phân tử peptidoglycan độ cứng c Peptidoglycan được cấu tạo chủ yếu bời sự lặp lại của các đơn vị monosaccaride D. Peptidoglycan không có mặt ở thành tế bào của vi khuẩn cổ 6. Khàng định nào sau đây là đúng A. Thành tế bào của vi khuẩn được cấu tạo từ peptidoglycan B. Peptidoglycan là một acid béo c . Thành tế bào của vi khuẩn gram dương chứa một lớp peptidoglycan khá mỏng được gắn vào màng tế bào chất nhờ acid teichoic D. Peptidoglycan gặp chủ yếu ờ thành tế bào của nấm, tảo và thực vật 7. Cấu trúc tế bào nào có tầm quan trọng ừong việc phân loại vi khuẩn là gram dương hay gram âm? A. Lông roi B. Thành tế bào c. Lông rung D. Glicocalix 8. Vi khuẩn gram dương có? A. Khoang chu chất B. Màng ngoài c. Lớp peptidoglycan dày D. Lipopolisaccarit 9. Xạ khuẩn giống nấm sợi cộng bào ờ chỗ A. Có cấu tạo thành tế bào B. Sợi không có vách ngăn c. Kiểu phân bào để hình thành bào tử D. Có màng nhân 10. Vi khuẩn gram âm có đặc điểm? A. Te bào bắt màu tím khi tiến hành nhuộm gram B. Là những vi khuẩn chiếm số đông trong các loài vi khuẩn c. Không chứa peptidoglycan trong thành tế bào D. Là nhóm cơ thể quang hợp 11. Xạ khuẩn có đặc điểm? A. Là nhóm vi sinh vật quan trọng tạo ra các chất kháng sinh B. Chúng thuộc về một loại nấm cộng bào c. Là vi sinh vật gây bệnh trên người D. Trong thành tế bào có nhiều acid teichoic 12. Đặc điểm không đúng đối với nhóm vi khuẩn Mycoplasma là? A. Sống được trên môi trường nuôi cấy có huyết thanh B. Mần cảm với kháng sinh tetracycline c. Có thể có nhiều hình thái D. Mần cảm với kháng sinh penicillin 13. Loài nấm men nào có thể hình thành hệ sợi giả và tạo ra bào tử A. Saccharomyces cerevisia B. Schizosaccharmyces octospora c. Ccmdida albicaiìs D Saccharomyces ludwigii 14. Khảng định nào sau đây là đúng đối với nội bào tử A Được hình thành từ virus B. Kích thước của nó lớn hơn tế bào sinh dưỡng c Không có murein, nhưng vỏ dày lại chứa canxi dipiolinat D pH của chất nội bào tử ờ vùng acid yếu 15. Giới Protista gồm A Các vi sinh vật là tảo đơn bào, tập hợp đơn bào B. Những vi sinh vật nhân thực c. Những vi sinh vật có chân giả D. Vi khuẩn, động vật nguyên sinh và tảo Chirong 3 VIRUS HỌC Chương "Virus học" trình bày một số vấn đề cơ bản sau: 1) Trình bày định nghĩa về virus, virion, viroid, prion; lịch sử nghiên cứu về virus; hình dạng và kích thước của virus, cũng như việc phân loại virus dựa vào kích thước; giới thiệu về cấu trúc hình thái của virus gồm virus có cấu trúc xoắn, virus đối xứng khối 20 mặt và virus có cấu trúc phức họp; giới thiệu các thành phần cấu tạo của virus gồm lõi acid nucleic, vỏ capsid, vỏ ngoài, tố gây ngưng kết hồng cầu và một số enzyme; giới thiệu về cách phân loại virus dựa vào khả năng gây bệnh và theo cấu trúc. 2) Trình bày chu trình sống của virus độc (giai đoạn hấp phụ, giai đoạn xâm nhập, giai đoạn sinh tổng họp các thành phần của virus, giai đoạn lắp ráp và giai đoạn giải phóng]; chu trình sống của virus ôn hòa; mối quan hệ giữa phage và tế bào chủ. 3) Giới thiệu về sự lan truyền virus gồm (1) nguy cơ tiềm ẩn dịch bệnh do virus (đột biến, sự lan truyền virus từ động vật sang người, sự phá vỡ cân bằng hệ sinh thái), (2) Sự lan truyền virus (phân biệt ổ chứa và vật chủ, sự lan truyền dọc và sự lan truyền ngang), (3) Virus và sự tạo interíeron (mối quan hệ giữa virus và sự tạo interíeron, định nghĩa, tính chất và cơ chế tác động của interíeron), (4) Bệnh virus thường gặp (virus gây bệnh đường hô hấp, virus gây bệnh đường tiêu hóa, virus gây bệnh qua da và niêm mạc, virus gây bệnh hệ thần kinh, virus gây bệnh đường sinh dục, virus gây bệnh suy giảm miễn dịch), (5) Các biện pháp phòng chống bệnh do virus gây ra. 1. KHÁI NIỆM VẺ VIRUS 1.1. Định nghĩa Virus là một dạng sống đơn giản nhất hiện nay chỉ chứa một loại acid nucleic nên hệ gen của chúng là ADN hoặc ARN, sống ki sinh bắt buộc trong tế bào chủ được gpi là hạt virus hay virion. Virion là các hạt virus được lắp ráp bên trong tế bào từ các cẩu phần đặc biệt, mang bộ gen virus. Các virion không tự phát triển hay phân chia và được coi như giai đoạn ngoài tế bào của virus. Có thể hình dung các virion như những con tàu vũ trụ mang bộ gen virus từ tế bào này sang tế bào khác đồng thời bảo vệ bộ gen virus trong một môi trường "không thuận tiện" mà ờ đó virus không thể nhân lên được. Viroid là những phân tử ARN kín, có tính cảm nhiễm cỡ 150 ribonucleotit, ờ dạng trần không có vò capsid, mạch đơn được phát hiện năm 1971, là tác nhân gây bệnh nhò nhất mà con người đã biết (Bệnh củ khoai tây hình thoi, bệnh lùn ờ thực vật, bệnh hại cây dừa...). Viroid thậm chí không mã hóa bất kì một protein nào và sự nhân lên của chúng phụ thuộc hoàn toàn vào sự hoạt động của enzyme tế bào chủ. Prion là dạng chì chứa thành phần protein và không chứa một loại acid nucleic nào. Trong cơ thể bỉnh thường có thể có sẵn các prion nhưng chúng không gây bệnh. Trong điều kiện nào đó prion có thể thay đổi cấu trúc và gây bệnh. Prion gây nhiều bệnh nguy hiểm ở động vật và người, gây thoái hóa hệ thần kinh trung ương và giảm sút trí tuệ như bệnh xốp não (còn gọi là bệnh bò điên). 1.2. Lịch sử nghiên cứu virus Tác giả đầu tiên đã nghiên cứu về virus ờ thực vật là nhà bác hpc người Nga Ivanopski. Năm 1892, ông đã nghiên cứu bệnh đốm thuốc lá và nhận thấy nếu lấy dịch ép của cây bị bệnh lọc qua màng lọc vi khuẩn, rồi chích dịch ép này vào cây thuốc lá lành thì cây này cũng bị bệnh đốm. Nếu cấy dịch ép lên môi trường nuôi cấy vi khuẩn thì không thấy mọc, nhìn dưới kính hiển vi chỉ thấy dịch trong suốt, ông gọi đó là yếu tố qua lọc. Năm 1898, Beỵịerinck đã phát hiện một hiện tượng tương tự ờ cây thuốc lá bị bệnh và ông đã chi ra các tác nhân gây bệnh đốm thuốc lá sẽ trờ nên không gây bệnh sau khi đun nóng ờ 100°c, dịch độc sống này chi gây bệnh trong mô sống của cây thuốc lá. ông đã gọi mầm bệnh khảm thuốc lá là chất dịch có hoạt tính truyền nhiễm, và gọi bằng tiếng Latinh là virus (mầm độc). Thuật ngũ virus được sử dụng từ đó. Năm 1935 Stanley đã phân tách và kết tinh được virus khảm thuốc lá. Năm 1970, Baltimo và Temin đã phát hiện ra enzyme phiên mã ngược trong các virus chi có một sợi đơn ARN. Nghiên cứu đã mở ra tương lai mới cho kĩ thuật di truyền trong sinh học phân tử và các ông đã được nhận giải Nobel vào năm 1975. 1.3. Hình dạng và kích thước 1.3.1. Kích thước Virus được coi là vi sinh vật có kích thước nhò nhất, chỉ có thể quan sát được bằng kính hiển vi điện tử và đều đi qua màng lọc vi khuẩn. Đơn vị dùng để đo kích thước virus là nm hoặc Ấ. Mỗi loại virus có kích thước nhất định và không thay đồi trong suốt quá trình phát triển. Có thể dựa vào tiêu chuẩn kích thước để chia virus thành 3 loại: Loại nhỏ: Là những virus có kích thước từ 10-70 nm (như virus bại liệt, virus viêm não). Loại trung bình: Là những virus có kích thước từ 100-150 nm (như virus cúm, sởi, quai bị). Loại to: Là nhũng virus có kích thước từ 250-300 nm (như virus đậu mùa) có thể quan sát bằng kính hiển vi quang hpc. 1.3.2. Hình thể Cấu trúc virus là bền vững làm cho phần lớn virus có một hình dạng nhất định, đặc trưng cho từng loài virus. Một số virus có thể thay đổi hình dạng trong điều kiện nuôi cấy. Một sổ dạng virus thường gặp như: Hình cầu (virus cúm, sởi, bại liệt); Hình khối đa diện (virus adeno, papova); Hình sợi (virus cúm khi nuôi cấy trên phôi gà); Hình que (virus khảm thuốc lá); Hình viên gạch (virus đậu mùa); Hình dùi trống (đinh ghim) như phage T2 của vi khuẩn E. coli. 1.4. Cấu trúc hình thái của virus 1.4.1. Virus cấu trúc xoắn Virus có cấu trúc xoắn là virus có lõi acid nucleic và vò protein sấp xếp dạng xoắn lò so hình que hay hình sợi. Tùy loài virus mà chiều dài, đường kinh và chu kì lặp của nucleocapsid là khác nhau. Gồm: Virus đối xứng xoan trụ ừần (như virus khảm thuốc lá) và virus có màng bao bọc (như virus cúm) (Hình 8). .__ ARNCapsom er V. u Ị ^ u u i r i I U U . lớp vô capsid Gíycopíotan Vó ngoai (•Ivirus khăm thuéc lá SOIKH M a (b)Virus adeno (c)Virus cúm Hình 8. M ột số dạng virus Ún* (d)Phage T-l Virus khảm thuốc lá: Là virus có lõi acid nucleic là phân tử ARN một mạch cuộn xoắn như hình lò xo, với trpng lượng phân tử là 3.106 Dal gồm 6400 nucleotit. Vỏ capsid có hình ống gồm 2100-2600 capsomer, mỗi capsomer có 158 gốc acid amin có trọng lượng phân tử khoảng 17.500dalton. Các capsid bám vào sợi ARN xoắn lò xo, có 130 vòng xoắn. Có chiều ngang từ 15-18nm và chiều dài khoảng 300nm, giữa ống là một trụ rỗng đường kính khoảng 4nm, nơi chứa ARN một mạch (Hình 9A). Virus cúm: Là virus có lớp vỏ bao ngoài nằm bao bọc lớp vỏ capsid và lõi ARN, trên lớp vỏ bao ngoài có lông kết dính hồng cầu (Hình 9B). ARN protein B A Hình 9. Virus khám thuốc ì á (A) và Virus cúm A (B) 1.4.2. Virus đối xúng khối 20 mặt Đặc trưng cho các loài virus đối xứng khối 20 mặt là virus adeno, reovirus, virus herpes,.. với các typ đối xứng bậc 2, bậc 3 và bậc 5. Virus adeno có cấu trúc 20 mặt: Là virus (1) Có dạng hình cầu, không có màng bao, đường kính khoảng 70-80nm, có cấu trúc đối xứng khối đa diện, gồm 20 tam giác đều, 30 cạnh, 12 góc và 12 đinh, mỗi đỉnh là nơi gặp nhau của 5 mặt. (2) Vỏ capsid được cấu tạo bời 252 capsomer, trong đó có 12 thể ngũ lân có khối lượng phân tử khoảng 70000 dalton phân bố ở 12 góc và 240 thể lục lân có khối lượng phân tử 120000 dalton, phân bố đều ờ Ưên 20 mặt. (3) Thể ngũ lân cấu tạo bời 5 monomer protein, còn thể lục lân cấu tạo bời 6 promoter. Ờ mỗi thể ngũ lân có một sợi protein mọc thẳng ra, đầu có đỉnh hình cầu, những sợi này được gọi là ADN xoẳn kép. Tất cả mọi virus adeno bất kể thuộc kí chủ nào hoặc có typ huyết thanh ra sao đều có 36500 cặp nucleotit (Hình 10). Đ ò ix ú n g b â c 2 Đ ói lư n g bạc 3 Đ ôi x á n g bậc ỉ Hình 10. Cấu trúc 20 mặt của virits adeno 1.4.3. Virus cấu trúc phức hợp Virus cấu trúc phức hợp còn gọi là bacteriophage hay là phage, là virus có cách đối xứng hai kiểu: đầu đối xứng khối, đuôi đối xứng xoắn trụ Đối tượng được nghiên cứu nhiều nhất là phage T4 (Hình 11). Hình 11. Cấu trúc cùa phage Đầu của phage T4 dài khoảng 95nm, rộng 65nm, có dạng hình lăng trụ 6 cạnh, v ỏ capsid được cấu tạo bởi 8 loại capsomer, đường kính 8nm, có 212 capsomer, lượng protein chiếm khoảng 71-86% trong phage. Bên trong đầu là ADN hai mạch có trọng lượng phân tử là 120.106dalton. Cổ của phage T4 là đĩa lục giác, đường kính 37,5nm, có 6 tua cồ (gọi là cảnh tu) mọc ra từ cổ. c ổ là nơi nối đầu với đuôi. Đuôi phage T4 có cấu tạo khá phức tạp, gồm: (1) Trụ đuôi là một ống nhỏ có đường kính 2,5nm, dài 95nm, tựa như kim tiêm, trích vào bên trong tế bào chù và tuồn ADN từ đầu vào tế bào. (2) Bao đuôi bao quanh trụ đuôi, do các đơn vị hình thái sắp xếp theo kiểu đối xứng trụ trần, có khả năng co lại khi có tác động của lực ion. Bao đuôi dài 95nm có 24 vòng xoắn, có trọng lượng khoảng 8 triệu dalton, gồm 144 capsome với trọng lượng khoảng 55000 dalton. (3) Đĩa gốc (gọi là bàn đuôi) tương tụ như đĩa cổ, đó là một đĩa hình lục giác, rỗng ờ giữa, đường kính 30,5nm, có 6 gai đuôi dài 20nm có chức năng hấp phụ và 6 sợi lông đuôi dài 140nm, có thể gấp lại ờ chính giữa. Trung tâm đĩa gốc có một iồ vơi đường kinh 80Ấ. Đầu mut cua các sợi lóng đuòi la điểm hấp phụ của phage có cấu tạo đặc biệt ứng vói từng phage và tương bù với các thụ thể trên thành tế bào vi khuẩn. 1.5. Cấu tạo của virus Virus chưa có cấu tạo tế bào, chỉ là một phần tử dưới te bào tương đương với một đại phân tử nucleoprotein. Mỗi virus được gọi là hạt virion (là một virus trường thành). Mỗi virus có một cấu trúc riêng biệt. Mọi virus đều có cấu trúc chung giống nhau, gồm lõi acid nucleic (ADN hoặc ARN) và vỏ protein. Một số virus còn có thêm một vài cấu trúc riêng (như bao ngoài, tố gây ngưng kết hồng cầu, một số enzyme) 1.5.1. Cấu tạo chung * Lõi acid nucleic Mỗi virus chi chứa một loại acid nucleic duy nhất là ADN hoặc ARN và được gọi là lõi acid nucleic. Acid nucleic của virus chi chiếm 1-2% trọng lượng phân tử của virus, nhưng đặc biệt quan trọng, là vật chất mang thông tin di truyền, là genom của virus và đóng vai t ò quyết định trong toàn bộ hoạt động gây nhiễm trùng của virus. Acid nucleic của virus khi xâm nhập vào tế bào sẽ kích thích hoạt động của tế bào để thực hiện quá trinh nhân lên của virus. Trong những điều kiện nhất định chi acid nucleic của virus cũng gây được nhiễm trùng. Acid nuđeic còn tham gia vào cấu tạo kháng nguyên của virus. Acid nucleic của virus được phân loại dựa trên các chỉ tiêu sau: (1) Là ADN hay ARN; (2) Là chuỗi đơn hay chuỗi kép; (3) Là dạng mạch thẳng hay mạch vòng. Thông thường, các virus ờ người và động vật có dạng ADN kép, dạng sợi và ARN đơn, dạng sợi là chính. Các virus thực vật có dạng ARN đơn là chính; còn thể thực khuẩn có dạng ADN kép là chính. * Vỏ capsid Vỏ capsid là lớp vỏ protein bao bọc bên ngoài lớp lõi acid nucleic. vỏ capsid được cấu tạo bời các tiểu đơn vị capsomer. Lõi và vỏ hợp lại thành nucleocapsid, là cấu trúc cơ bản của hạt virus. Ờ mỗi loại virus thường có một loại capsomer có hỉnh dạng và kích thước nhất định. Các capsomer được sắp xếp theo một trật tự không gian xác định, đặc trưng cho từng loài virus và tạo nên vỏ capsid của virus. Có hai kiểu sắp xếp của các capsomer: (1) sắp xếp đối xứng hình xoắn như virus khảm thuốc lá, virus cúm, virus sởi (Hình 12A) và (2) sắp xếp đối xứng hỉnh hộp như virus adeno, herpes, bại liệt (Hình 12B). acid nucleic acid nucleic —capsid capsomer -capsid capsom er Hình 12. Cách sắp xếp cùa capsomer: Đối xứng xoắn (A) và đối xứng khối (B) Cách sắp xếp của capsomer cũng là một tiêu chuẩn quan trọng để phân loại virus. v ỏ capsid có tác dụng bảo vệ lõi acid nucleic của virus. Đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn bám và xâm nhập vào tế bào của virus, nó cũng chứa kháng nguyên đặc hiệu quan trọng của virus. 1.5.2. Cấu tạo riêng, đặc biệt * Vỏ bao ngoài: Một số virus như herpes, HTV có thêm lớp vỏ bao ngoài là lớp ngoài cùng bao quanh vỏ capsid. v ỏ bao ngoài được cấu tạo bời protein, lipit và gluxit. Cấu trúc bao ngoài được hình thành từ màng bào tương hoặc màng nhân của tế bào chủ (tế bào bị nhiễm virus), do vậy chúng thương chứa các kháng nguyên của tế bào chủ. Hầu hết các virus này đều dễ bị bất hoạt bời các dung môi hòa tan lipit như ether, muối mật. Những virus không có vỏ bao ngoài gọi là virus trần. * Tố gây ngưng kết hồng cầu Nhiều loại virus có tố gây ngưng kết hồng cầu - Heinagglutinin (NKHC), là những protein nằm trên bề mặt của virus, có khả năng bám vào bề mặt hồng cầu của một số loài động vật và người. Trong nuôi cấy in vitro, các hồng cầu bị ngưng kết lại với nhau tạo thành một lớp dưới đáy ống nghiệm mà mắt thường có thể quan sát được. Hiện tượng này được ứng dụng để phát hiện sự có mặt của virus và chuẩn độ virus trong dịch nuôi tế bào, dịch niệu phôi gà,... gọi là phàn ứng ngưng kết tố hồng cầu. Tố gây ngưng kết hồng cầu là một kháng nguyên mạnh, có khả năng ki ch thích cơ thể hình thành kháng thể giúp ngăn cản hay ức chế ngưng kểt hồng cầu (gọi là kháng thể NNKHC). Kháng thể NNKHC có thể trung hoà khả năng gây NKHC của virus tương ứng. Phản ứng NNKHC được ứng dụng rộng rãi trong virus học để xác định chủng virus mới được phân lập hoặc chẩn đoán huyết thanh học cho bệnh nhân. Nguyên lý của phản ứng như sau: Virus + Hồng cầu -------► NKHC (+) Kháng thể NNKHC + Virus + Hồng cầu -------*■ NKHC (-) * Một số enzyme: Virus không có một hệ enzyme chuyển hóa hoàn chình như ờ vi khuẩn và không có hoạt động trao đổi chất với môi trương, Nhiều loài virus có chứa một vài loại protein có hoạt tính enzyme. 1.6. Phân loại virus Phân loại theo khả năng gây bệnh: Gồm virus đường hô hấp, virus đường tiêu hóa,...Tuy nhiên, cách phân loại này không chinh xác, vì một số virus có thể gây nhiều hội chứng lâm sàng khác nhau và ngược lại, một hội chứng lâm sàng có thể do nhiều virus gây ra. Phân loại theo cấu trúc: Cách phân loại này chính xác và được áp dụng nhiều hơn. Đặc điểm cấu trúc chính được dựa vào để phân loại là: (1) Acid nucleic là ADN hay ARN; (2) cấu trúc vỏ capsid có đối xứng khối, đối xứng xoắn hay cấu trúc hỗn hợp; (3) Vò bao ngoài có hay không có; (4) số lượng capsomer hay đường kính vòng xoắn là bao nhiêu. Các kết quả nghiên cứu sử dụng kĩ thuật chiếu xạ rơnghen và kính hiển vi điện tử cho thấy, các virion có ba dạng cấu trúc chính là cấu trúc đối xứng xoắn, cấu trúc đối xứng khối 20 mặt và cấu trúc hỗn hợp 2. CÁC KIÊU CHU TRÌNH SÓNG CỦA VIRUS Sự nhiễm virus vào tế bào chủ diễn ra theo hai hướng: (1) Hướng thứ nhất virus nhân lẽn trong tế bào chù và làm tan tế bào chủ. Đây là quá trinh gây nhiễm và làm tan. Những virus làm tan tế bào chủ gọi là virus độc và những tế bào bị tan gọi là tế bào sinh tan. (2) Hướng thứ hai là sau khi vào tế bào chủ, acid nucleic của virus gia nhập vào hệ gen của tế bào chủ. Đoạn gen của virus ừờ thành một bộ phận của nhiễm sắc thể tế bào chủ và được nhân lên khi genom của tế bào chủ nhân lên. Mối quan hệ giữa tế bào chủ và virus kiểu này gọi là quá trình tiềm tan. Những virus như vậy gọi là virus ôn hoà và tế bào chủ gọi là tế bào tiềm tan. 2.1. Chu trình sống của virus độc Chu trình sống của virus độc được bắt đầu từ khi nhiễm virus trên bề mặt tế bào chủ cho đến khi giải phóng các hạt virus ra ngoài để tiếp tục gây nhiễm cho tế bào khác cùng loài. Quá trình nhân lên của virus diễn ra gồm năm giai đoạn: Hấp phụ - xâm nhập - sinh tổng hợp - lắp ráp - giải phóng. 2.1.1. Giai đoạn hấp phụ Hấp phụ là sự kết hợp giữa thụ thể nằm trên tế bào chủ với các mút hấp phụ nằm ờ virus. Sự hấp phụ phụ thuộc vào các thụ thề nằm trên tế bào chù và các mút hấp phụ nằm trên tế bào virus. Khi có sự tương đồng giữa các thụ thể nằm trên tế bào chủ và mút hấp phụ trên bề mặt virus thì hai thụ thể gắn chặt vào nhau. Yếu tố quan trọng để quyết định gây nhiễm là tỉ số tương quan giữa lượng virus và tế bào chủ, gọi là ngưỡng gây nhiễm. Qua nghiên cứu cho thấy, để nhiễm virus vào tế bào thực vật cần khoảng 105 hạt virus, tế bào động vật cần khoảng 10-100 hạt, tế bào vi khuẩn cần khoảng 1-10 hạt. Mỗi loại vims chi hấp thụ lên bề mặt của một loại tế bào chủ. Đe quá trình hấp phụ của virus lên tế bào chủ có hiệu quả cao, trong môi trường thường chứa nhiều ion Ca2+, Mg2+ và các acid amin như triptophan,... 2.1.2. Giai đoạn xâm nhập Ngay sau khi hấp phụ, acid nucleic của virus lập tức xâm nhập vào tế bào chu, quá trình xâm nhập của virus diển ra theo các cách sau: Virus bom acid nucleic vào tế bào chủ: (1) Khi phage hấp phụ lẻn tế bào vi khuẩn ờ điểm thụ thể, thi đĩa gốc được cố định tại điểm đó nhờ 6 đầu mút hấp phụ của 6 sợi lông đuôi. (2) Enzyme lysozyme tiết ra để phàn giải peptidoglycan của vi khuẩn bằng cách cắt đứt các liên kết gỉycosid. Các ion Ca ~ được giải phóng làm hoạt hóa ATP của phần đuôi. (3) Bao đuôi co lại, trụ đuôi như một kim tiêm chọc thủng màng sinh chất, ADN của phage theo trụ đuôi được đưa vào trong tế bào chất của vi khuẩn. Virus xâm nhập nhờ CO’ chế côi áo: Một số virus không có cơ quan đặc biệt để bom acid nucleic vào tế bào chủ giống như phage, khi đó virus phải tiết ra một lượng lớn enzyme lysozyme để dung giải điểm hấp phụ to hơn, sau đó cả hạt virus sẽ chui lọt vào bên trong tế bào. v ỏ capsid của virus bị enzyme decapsidase của tế bào chủ phân hủy, giải phóng ra acid nucleic. Virus xâm nhập nhờ cơ chế thục bào hoặc ẩm bào: Sau khi virus hấp thụ lên bề mặt tế bào, tế bào mọc ra các chân giả bao lấy virus (giống amip bắt mồi) hoặc màng tế bào lõm vào tạo thành các không bào đưa virus vào tế bào. Các enzyme của tế bào chủ làm tan vỏ capsid và giải phóng acid nucleic vào tế bào. Acid nucleic sau khi vào tế bào chủ, chúng biến đổi chút ít mà không ảnh hường tới mã thông tin, làm tế bào chù không cảm thấy sự có mặt acid nucleic của virus. 2.1.3. Giai đoạn tổng hợp các thành phần của virus Sau khi nhiễm virus, sự tổng hợp protein, ADN và ARN đặc trưng cho tế bào bị đình chỉ hoàn toàn, thay vào đó là quá trinh tổng hợp các thành phần của virus. Quá trình tổng hợp acid nucleic cùa virus phức tạp hơn và phụ thuộc vào acid nucleic của virus. * Virus mang ADN Đại diện là các virus adeno, herpes. ADN của các virus này được sao chép trong nhân tế bào chủ, rồi qua chuyển hóa chín tạo ra mARN. Sự sao chép này cần ít nhất hai chu kì. Các polypeptid của virion được tạo ra từ mARN. ADNvirus ♦ mARN *■ Protein điều hoà mARN ♦ ADN polymerase ADNvirus > Protein vò capsid virus con Đầu tiên ADN mới của virus được tạo ra nhờ ADN polymerase của tế bào chủ và phiên mã thành mARN. mARN này dịch mã cho ra protein điều hòa (gọi là protein rất sớm). Protein này hỗ trợ phiên mã thành mARN và dịch mã cho ra ADN polymerase. ADN polymerase này sẽ sao chép genom của virus thành rất nhiều genom của virus con mà một phần trong đó có mARN dịch mã thành protein cấu trúc (tạo ra vỏ capsid). Protein cấu trúc này sẽ lắp ghép với genom cùa virus tạo thành virus hoàn chinh. * Virus mang ARN: Các virus mang ARN được chia làm 3 nhóm Nhóm 1: Virus chứa ARN không phụ thuộc ADN. ARN nhóm này ờ virus có hai chức năng: Vừa là mARN (sợi dương là sợi có trình tự trùng với trình tự của mARN) và vừa là khuôn để tổng hợp nên sợi bổ sung. Sau khi xâm nhập vào trong tế bào chủ, ARN của virus gắn vào ribosom và được dịch mã. Sản phẩm tạo thành là polypeptid và sau đó tạo thành các protein cấu trúc và các protein chức năng. Chức năng thứ hai là được dùng làm khuôn tổng hợp lên sợi âm với sự tham gia cùa ARN polymerase. Sau đó sợi âm được tạo thành lại dùng làm khuôn tổng hợp nên sợi dương mới. Sợi dương này lắp ghép với protein cấu trúc để tạo virion. Nhóm 2: Virus chứa ARN sợi âm (-). ARN nhóm này ở virus chi có chức năng làm khuôn cho quá trình sao chép, vì vậy chúng phải được sao chép để tạo ra mARN (tuy nhiên tế bào chủ lại thiếu các enzyme thích hợp). Toàn bộ sợi âm của virus cùng với enzyme sao chép có trong virion. Quá trình sao chép trải qua hai giai đoạn: Giai đoạn đầu tiên tạo ra mARN mà mỗi mARN chỉ mã hóa cho một chuỗi polypeptid; giai đoạn hai sẽ hình thành chuỗi đầy đủ và sợi dương. Sợi này dùng làm khuôn đẽ tòng hợp lên sợi âm con. Nhóm 3: Virus chứa ARN phụ thuộc vào ADN. Đầu tiên ARN ờ virus sử dụng enzyme sao mã ngược reverse transcriptase và mồi để tổng hợp nên sợi ADN đơn. Sợi này tông hợp sợi ADN bô sung và có thê cài xen vào NST của tế bào chủ. ADN trung gian này sẽ tiến hành phiên mã tạo nên ARN sợi dương và mARN. mARN sẽ giải mã tổng hợp nên protein cấu trúc. Protein cấu trúc cùng với ARN sợi dương tạo thành virus con. A R N v r (+) A R N m ồi và enzym phiên m ã ngược ▼ A D N * A D N trung gian (cài xen vào N ST) A R N (+ )(G enom eviruscon) m A R N * Protein 1 *--------------------------------------------------------- 1 v iru s con Sự tổng hợp các protein của virus được tiến hành theo cơ chế chung và được điều khiển bởi acid nucleic của virus. Quá trình tiến hành nhanh chóng vì có sẵn các acid amin của tế bào chù và tổng họp protein diễn ra tại ribosom của tế bào chủ. 2.1.4. Giai đoạn lắp ráp Khi các phân tử protein capsid và acid nucleic của virus được tồng hợp một lượng vừa đủ (khoảng 2-3 giờ sau khi xâm nhiễm) thì giai đoạn lắp giáp bắt đầu. Các protein capsid bao bọc một phần tử acid nucleic để tạo thành hạt virus hoàn chinh. Quá trình này chưa được nghiên cứu đầy đủ, tuy nhiên đây là quá trình lấp ráp không cần năng lượng. Quá trình lắp ráp có thể bị ngăn cản bởi một số chất, những chất này có khả năng gắn vào acid nucleic của virus hoặc làm hông cấu trúc của protein, kết quả tạo ra các hạt virus không hoàn chỉnh (chi có capsid mà không có lõi acid nucleic). Những virus này không có khả năng gây nhiễm, nhưng mang tính kháng nguyên đặc hiệu. Ờ phage nhận thấy sau 12 phút xâm nhiễm, trong tế bào vi khuẩn xuất hiện các hạt virion (khoảng 50-60 hạt), số lượng các phage được lắp giáp tăng thuận cho đến khi giải phóng các phage ra ngoài. Các phân tử ADN co lại và 76 được bao quanh bời các đơn vị hình thái tạo nên đẩu của phage. Các thành phần của đuôi phage với lực hấp dẫn phân tử sẽ quần hợp lại. 2.1.5. Giai đoạn giải phóng Sau khi lắp ráp thành các virus trường thành, các virus sẽ phá vỡ tế bào và giải phóng ra ngoài theo 2 cơ chế Cơ chế phá hủy màng tế bào (xảy ra ờ phage và một số virus trần): Các virus cùng lúc tiết ra enzyme lysozyme để phá hủy toàn bộ thành tế bào. Sau đó virus ồ ạt chui ra khỏi tế bào và hấp thụ vào tế bào khác. Hoặc các enzyme tiết ra phá hủy một vài điểm trên thành tế bào chủ và giải phóng lần lượt từng hạt virus qua các điểm đó. Cơ chế nảy chồi (xả ra ờ các virus có vỏ ngoài): Virus nảy chồi qua các vị trí đặc biệt ưên màng tế bào chủ do virus đọc mã. Như vậy virus dễ nhận lấy một phần màng của tế bào chủ với cơ cấu protein đặc trưng riêng mà virus gài vào. Sự nảy chồi có thể xảy ra dọc trên màng tế bào chủ, màng nhô ra phía ngoài cùng với nucleocapsid như nảy chồi và các enzyme đặc biệt trên cắt cho chồi rời ra. 2.2. Mối quan hệ giũa phage và tá bào chủ Trong một quần thể tế bào vi khuẩn bị nhiễm phage, sẽ có hai chiều hướng phát triển khác nhau (Hình 13). Trong nhiều tế bào, các phage phát triển sinh dưỡng, tạo ra hàng loạt phage dẫn đến làm tan vi khuẩn (quá trình ly giải). Những phage như vậy gọi là phage độc và quá trình nhân lên của phage độc diễn ra theo qui luật chung của virus gồm năm giai đoạn. Ở một số trường hợp khác các vi khuẩn không bị tan ra, tạo ra mối quan hệ mới giữa tế bào và genom của phage: mối quan hệ ôn hòa và tồn tại qua nhiều thế hệ vi khuẩn. Những vi khuẩn mang các mầm ôn hòa này gọi là tế bào tiềm tan, bời chúng có thể bị tan và giải phóng ra các phage bất cứ lúc nào khi điều kiện thuận lợi. Các mầm ôn hòa gpi là phage ôn hòa hay các prophage. Các tế bào tiềm tan sống và phân chia bình thường cân đối với các phage ôn hòa trong genom của mình. Dưới ảnh hường của các tác nhân cảm ứng, sự phân chia này bị phá vỡ và các prophage trờ thành các phage độc. - Phage gin vào N?f" P.r0Phaẵe cỏ thể bi cắt ADNcúaphage 0 r a chủ và ròi khỏi nhiễm sâc thế vi khuân ADN mới của phage và các proteỉn mới ADN cùa phage gẫu vào NST của được tổng hợp và lắp ráp thành virion V1 khuân trữ thanh proghage Hình 13. Sự nhiễm phage vào tế bào vi khuẩn Bản chất của hiện tượng tiềm tan cũng được nghiên cứu và chi ra rằng: rất hiếm khi các prophage lại biến thành các phage sinh dưỡng. Prophage trờ thanh một bộ phận của hệ gen ờ vi khuẩn và được di truyền qua các lần phân chia. Cơ chế để phage độc khi vào vi khuẩn lại mất tính độc trờ thành các prophage và gia nhập vào hệ gen của tế bào chủ có thể được giải thích như sau: Trong tế bào vi khuẩn đã xuất hiện một hợp chất protein mà người ta gọi là chất ức chế. Nếu tế bào tồng hợp được chất này thì tính độc của phage không được biểu hiện, các phage sau khi xâm nhập sẽ biến thành các prophage. Còn nếu tế bào không sinh ra chất ức chế hoặc sinh ra muộn sau khi nhiễm thì ngay lập tức phage biến thành phage sinh dưỡng. Như vậy ờ tế bào tồn tại hai loại phản ứng đối với sự nhiễm phage ôn hòa: loại phản ứng sinh tan và loại phản ứng tiềm tan. Có sự cạnh tranh nhau về tốc độ giữa hai loại phản ứng này. Trường hợp đầu thì các protein hợp phần của phage được tổng hợp trước và nhanh hơn các protein ức chế. Trường hợp sau thì các chất ức chế lại được tổng hợp sớm và nhanh hơn các protein hợp