Giáo trình Vi sinh học - Chương 2: Cấu trúc và chức năng của tế bào vi sinh vật

255 trang ngocly 2500

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Vi sinh học - Chương 2: Cấu trúc và chức năng của tế bào vi sinh vật", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_vi_sinh_hoc_chuong_2_cau_truc_va_chuc_nang_cua_te.pdf

Nội dung text: Giáo trình Vi sinh học - Chương 2: Cấu trúc và chức năng của tế bào vi sinh vật

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2 Cấu trúc và chức năng của tế bào vi sinh vật I. Sinh vật nhân sơ 1. Các phương pháp và kỹ thuật nghiên cứu 1.1. Phương pháp quan sát tế bào Nhờ kính hiển vi quang học (kính hiển vi thường) với độ phóng đại 1500 - 2000 lần, đặc biệt nhờ kính hiển vi điện tử thường (TEM) và kính hiển vi điện tử quét (SEM) mà khoa học có thể thấy được tế bào, cấu trúc siêu hiển vi của vi khuẩn với đường kính khoảng 1μm. - Quan sát vi sinh vật trên tiêu bản sống: vi sinh vật ở giữa lam và lamella, nhuộm mực nho để thấy rõ màng nhầy (capsule), đây là phương pháp hay dùng cho những vi sinh vật nuôi cấy trên môi trường lỏng với kính hiển vi thường, quan sát được khả năng vận động của chúng. Bảng 2.1: Một số phương pháp nhuộm màu và nguyên tắc sử dụng Phươg pháp nhuộm màu Nguyên tắc sử dụng +Nhuộm đơn (xanh Dung dịch rượu hoặc nước của các kiềm, dùng để methylene, carbolfuchsin, quan sát hình dạng vi sinh vật, cách sắp xếp tế bào tinh thể tím, safranin ) +Nhuộm phân ly Với các phản ứng khác nhau với thuộc nhuộm có thể phân biệt được chúng - Gram Chia các vi khuẩn thành 2 nhóm lớn: Gram dương giữ màu tinh thể tím, Gram âm mất màu khi tẩy do đó sẽ nhuộm màu phụ hồng safranin - Ziehl - Nielsen Dùng để phân biệt các loài Mycobacterium và một số loài Nocardia. Vi khuẩn acid nhuộm với carbolfuchsin và xử lý với dung dịch rượu acid, vẫn giữ màu đỏ. Vi khuẩn không acid sẽ mất màu do đó sẽ nhuộm màu phụ là xanh methylene. +Nhuộm đặc biệt Dùng để phát hiện sự có mặt của màng nhày, bởi vì polysaccharide màng nhầy không bắt màu thuốc nhuộm - Nhuộm âm (negative) bao quanh tế bào vi khuẩn nhuộm màu Sử dụng để phát hiện bào tử vi khuẩn. khi dùng thuốc -Nhuộm nội bào tử nhuộm lục malachite với tiêu bản có đun nóng, thuốc (endospore) nhuộm sẽ thâm nhập vào nội bào tử và làm chúng nhuộm màu lục, khi bổ sung bằng đỏ safranin sẽ làm phần bao quang bào tử nhuộm màu đỏ hồng. -Nhuộm tiên mao (flagella) Dùng để phát hiện tiên mao ở vi khuẩn, sử dụng thuốc làm phồng tiên mao rồi sau đó nhuộm bằng carbolfuchsin
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Quan sát vi sinh vật trên tiêu bản cố định và nhuộm màu: Phương pháp nhuộm Gram và Ziehl - Nielsen cho phép nhận biết 2 nhóm vi khuẩn Gram dương va Gram âm, hình dạng của bào tử, các vật thể ẩn nhập như hạt dự trữ polyphosphate (hạt dị nhiễm sắc, hạt volutin), các giọt mỡ, glycogen Những tiêu bản cố định này được quan sát ở bội giác lớn X 90 hoặc X 100 (bội giác dùng dầu, vật kính có vòng đen). Tham gia vào cơ chế nhuộm màu có cấu trúc của thành tế bào và bản chất các hợp chất của sinh chất khác nhau ở hai loại vi khuẩn. Để quan sát những cấu trúc siêu hiển vi người ta dùng kính hiển vi điện tử TEM và SEM, có thể thấy được những cấu tạo rất nhỏ với độ lớn vài nanometre. Những vi khuẩn Gram+ có mối liên hệ chủng loại phát sinh gần gũi nhau, ở đây người ta chia thành hai nhóm phụ: nhóm có hàm lượng (G + X)% cao hơn 50% như các Actinomycetales, Corynebacterium, Cellulomonas và nhóm có (G + X)% thấp hơn 50% như Clostridium, Bacillus, Staphylococcus, Những vi khuẩn Gram- có mối quan hệ chủng loại phát sinh cách xa nhau và ở đây người ta phân ra rất nhiều nhóm phụ. Bảng 2.2: Một số tính chất khác biệt giữa vi khuẩn Gram dương và Gram âm Tính chất Gram dương Gram âm Phản ứng với hóa chất giữ màu tinh thể tím, mất màu tím khi tẩy nhuộm Gram do đó tế bào có màu rửa, nhuộm màu phụ tím hoặc tía đỏ safranin hay Fuchsin Lớp peptidoglucan dày, nhiều lớp mỏng, chỉ có một lớp Acid techoic có không có Lớp phía ngoài thành không có có Lớp lipopolysaccharide rất ít hoặc không có nhiều, hàm lượng cao Hàm lượng lipid và thấp (vi khuẩn acid có cao (tạo thành lớp lipoprotein lớp lipid mỏng liên kết ngoài thành) với peptidoglucan) Cấu trúc gốc tiên mao hai vòng ổ đĩa gốc bốn vòng ổ đĩa gốc Tạo độc tố chủ yếu là ngoại độc chủ yếu là nội độc tố tố (exotoxins) (endotoxins) Chống chịu với tác nhân khả năng chống chịu khả năng chống chịu vật lý cao thấp Mẫn cảm với lysozyme rất mẫn cảm, dễ bị tan ít mẫn cảm (cần phải với enzyme này xử lý để phá lớp màng ngoài của peptidoglucan) Mẫn cảm với Penicillin và cao thấp sulfonamide
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Mẫn cảm với thấp cao Streptomycine, Chloramphenicol, Tetracycline Kết hợp với thuốc nhuộm cao, chặt chẽ thấp, lỏng lẻo kiềm Mẫn cảm với các chất tẩy cao thấp anionic Chống chịu với muối Natri cao thấp Chống chịu với khô hạn cao thấp 1.2. Phương pháp tách ly các thành phần của tế bào Khi cần nghiên cứu các thành phần riêng biệt của tế bào, người ta phải tách ly các thành phần này nhờ siêu âm, enzyme làm tan thành, các kháng sinh tác động vào thành, dùng áp suất thẩm thấu gây co nguyên sinh, dùng sức ép cơ học, dùng siêu li tâm hoặc li tâm trong đường gradient Nhờ các máy đo quang phổ (Spectrophotometer) chúng ta biết rõ ràng và nhanh chóng số lượng tế bào trong dịch huyền phù. Nhờ phương pháp sắc ký giấy hoặc sắc ký cột chúng ta có thể thu được các hợp chất riêng biệt. 2. Hình dạng vi khuẩn và vi khuẩn cổ Hình dạng vi khuẩn khác nhau giữa loài này và loài khác, đối với những vi khuẩn đa hình (polymorphysme) thì hình dạng có thể khác nhau trong các giai đoạn sống khác nhau của chu kỳ sinh trưởng. Những hình dạng chính của vi khuẩn: - Cầu khuẩn (Coccus): Khi phân chia theo một phương và dính nhau ta có song cầu khuẩn (Diplococcus), hoặc liên cầu khuẩn (Streptococcus), phân chia hai phương và dính với nhau ta có tứ cầu khuẩn (Tetracoccus), phân chia 3 phương và dính nhau ta có bát cầu khuẩn (Sarcina) hoặc phân chia theo nhiều phương ta có tụ cầu khuẩn (Staphylococcus). - Trực khuẩn: bao gồm trực khuẩn không sinh bào tử (như E.coli ) và trực khuẩn sinh bào tử như Bacillus, Clostridium với kích thước khoảng 2-3 x 1μm. - Xoắn khuẩn: Spirillum, Campylobacter, xoắn thể với các vòng khác nhau: Spirochaeta, Leptospira với kích thước 1 x 5-500μm. - Xạ khuẩn: gồm những vi khuẩn thuộc bộ Actinomycetales trong đó có các giống quan trọng như Streptomyces, Micromonospora , có kích thước 1-2 x 100-500μm.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hình 2.1: Các nhóm hình thái chính của vi khuẩn - Vi sinh vật hình sao như giống Stella và vi sinh vật hình vuông như giống Haloarcula, một loại "vi khuẩn" ưa mặn thuộc vi sinh vật cổ.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3. Sơ đồ cấu tạo tế bào vi khuẩn Nhờ kính hiển vi điện tử khoa học đã biết rất rõ các tổ chức dưới mức tế bào của vi khuẩn như lớp màng nhầy, thành tế bào, màng sinh chất, chất nguyên sinh và các thành phần quan trọng khác. Hình 2.2: Mô hình và sơ đồ cấu trúc tế bào vi khuẩn 1. Thành tế bào, 2. Màng sinh chất, 3. Thể nhân, 4. Mexosome, 5. Chất dự trữ, 6. Sinh chất, 7. Bào tử, 8. Tiên mao, 9. Khuẩn mao, 10. Khuẩn mao giới tính, 11. Bao nhầy, 12. Tầng dịch nhầy, 13. Ribosome, 14. Thể ẩn nhập, 15. Plasmid. 3.1. Màng nhầy (capsule) Nhiều vi khuẩn được bao bọc bên ngoài bàng một lớp màng nhầy có bản chất hóa học là polysaccharide của một loại gốc đường (homopolysaccharide) hoặc của nhiều gốc đường khác nhau (heteropolysaccharide), ở một số vi khuẩn trong vỏ này còn chứa một ít lipoprotein. Khi làm khô, người ta xác định được 90 - 98% trọng lượng của màng nhầy là nước. Màng nhầy có tác dụng hạn chế khả năng thực bào, do đó tăng cường độc lực đối với vi khuẩn gây bệnh, do cấu trúc hóa học của màng nhầy là polysaccharide và ít lipoprotein nên có liên quan đến tính kháng nguyên của vi khuẩn gây bệnh. Mặt khác, khi môi trường nghèo chất dinh dưỡng màng nhầy có thể cung cấp một phần các chất sống cho tế bào, trong trường hợp đó màng nhầy teo đi. Một khuẩn lạc gồm các vi khuẩn có màng nhầy nhìn thấy dạng nhẵn bóng - dạng S (smooth), còn khuẩn lạc gồm các vi khuẩn ít hay không hình thành màng nhầy sẽ có dạng nhăn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - nheo - dạng R (rough), đối với những vi khuẩn trong điều kiện môi trường quá dư thừa carbon, như ở rảnh các nhà máy đường , thì màng nhầy rất dầy và tạo ra khuẩn lạc nhầy nhớt - dạng M (mucoid). Ví dụ ở nhà máy đường thường gặp Leuconostoc mesenteroides có nhiều màng nhầy dày gấp 20 lần chiều ngang của tế bào vi khuẩn. Những màng nhầy như vậy được gọi là những màng nhầy lớn (macrocapsule) còn những màng nhầy nhỏ hơn 0,2μm (nghĩa là không nhìn thấy trên kính hiển vi thường, mà chỉ nhìn thấy trên TEM hay SEM) được gọi là màng nhầy nhỏ (microcapsule). Có những vi khuẩn chỉ hình thành màng nhầy trong các điều kiện nhất định, ví dụ Bac. anthracis (vi khuẩn gây bệnh nhiệt than) chỉ hình thành màng nhầy trong môi trường có protein động vật, Diplococcus pneumoniae (gây bệnh viêm màng phổi) chỉ hình thành màng nhầy khi xâm nhập vào cơ thể người và động vật. Muốn quan sát màng nhầy người ta làm tiêu bản âm với mực nho hoặc nhuộm đơn bằng thuốc nhuộm kiềm. 3.2. Thành tế bào Ngày nay khoa học đã biết khá rõ về thành tế bào các cơ thể nhân sơ. Dựa vào sự nghiên cứu cấu trúc phân tử của thành tế bào, kiểu trao đổi chất mà ta có thể xếp chúng vào hai giới: vi sinh vật cổ với loại thành tế bào đặc biệt và kiểu trao đổi chất khác thường và vi khuẩn với ba nhánh tiến hóa: nhánh có thành tế bào dày là các vi khuẩn Gram dương, nhánh có thành tế bào mỏng là các vi khuẩn Gram âm và nhóm tiêu giảm, không có hay thành tế bào rất mỏng. Nhờ các phương pháp tách ly tế bào như lắc dịch huyền phù vi khuẩn với các hạt thủy tinh có đường kính 0,1 mm hoắc ép dịch huyền phù qua màng có lỗ nhỏ hơn đường kính tế bào, hoặc đưa tế bào vào môi trường ưu trương để gây co nguyên sinh rồi sau đó qua siêu ly tâm, người ta có thể thu được lớp thành tế bào khá tinh khiết. Thành tế bào của các vi sinh vật cổ rất khác biệt với thành tế bào của vi khuẩn và hoàn toàn khác với cơ thể nhân chuẩn. Đối với vi khuẩn, thành tế bào chiếm khoảng 20 - 30% trọng lượng khô của tế bào, đặc biệt ở Corynebacterium diphteria thành tế bào chiếm tới 76 - 78% trọng lượng khô của tế bào. Thành tế bào vi khuẩn Gram dương dày 150 - 800A0 Còn ở vi khuẩn Gram âm lớp thành murein mỏng hơn: từ 50 - 180A0. Hợp chất cơ bản của thành tế bào vi khuẩn là hai chất dị cao phân tử (heteropolyme): glucopeptid và acid teichoid. Glucopeptid (hay còn gọi là peptidoglucan, mucopeptid, murein) là khung rắn chắc giữ vững hình dạng vi khuẩn, khi thủy phân glucopeptid ta sẽ đựoc 2 hợp chất với số phân tử
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Gram như nhau là: N-acetyl glucosamin và acid N- acetyl muramic, chúng liên kết với nhau qua liên kết 1,4 ß glucozid. Enzyme lysozim cắt liên kết glucozid giữa C1 còn lại của acid N- acetyl muramic và C4 còn lại của N-acetyl glucosamin (liên kết ß – 1,4). Các gốc N- acetyl muramic liên kết với nhau qua dây nối peptid, tạo ra mạng lưới chằng chịt như tổ ong, trong thành phần của N- acetyl muramic có mặt của các acid amin với trọng lượng phân tử Gram: 2 D.L.alanin, 1 D. glutamic và 1 acid diamin. Acid diamin này ở Sta. aureus là lizin, ở E.coli là acid L – diaminpimelic (ADP), các acid diamin này có thể kết hợp với mạch peptid của chuỗi bên, do đó mà hình thành một mạng lưới murein chắc chắn. Đối với nhóm vi khuẩn tiêu giảm thành tế bào (Mycoplasmatales, Mollicustes, Tenericutes) người ta không tìm thấy hợp chất murein, những vi khuẩn này không có thành rắn chắc cho nên chúng có thể thay đổi hình dạng, phần lớn chúng là những cơ thể đa hình như các dạng PPLO, Mycoplasma (vi khuẩn nhỏ nhất có thể nuôi cấy trên môi trường). Trong thành tế bào vi khuẩn còn có một loại hợp chất đặc biệt đó là acid teichoic, hợp chất thấy nhiều ở vi khuẩn Gram dương (có thể chiểm tới 50% trọng lượng khô của thành), ở vi khuẩn Gram âm hiện chưa tìm thấy hợp chất này. Acid teichoic liên kết với acid muramic qua mạch phosphodieste. Acid teichoic có hai loại ribiteichoic và glycerin teichoic. Thành tế bào vi khuẩn có chức năng quan trọng là giữ hình dạng ổn định của tế bào , tham gia vào việc duy trì áp suất thẩm thấu, sư phân bào, tham gia vào quá trình nhuộm Gram Vi khuẩn Gr+ Vi khuẩn Gr- Hình 2.3: Mô hình cấu trúc thành tế bào vi khuẩn Gram(+) và Gram(-)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3.3. Màng sinh chất Màng sinh chất của vi khuẩn và các vi sinh vật cổ có thể thấy được nhờ co nguyên sinh, lớp màng này dưới kính hiển vi đối pha là lớp có độ dày khoảng 7,5nm, nằm ngay dưới lớp thành hoặc các lớp màng ngoài, nó bao bọc toàn bộ khối chất nguyên sinh. Khoa học gọi nó là màng cơ sở vì có cấu tạo giống hầu hết các màng trong tế bào như màng nhân, màng ty thể, lục lạp, màng lưới nội chất, màng bào tương Phân tích hóa sinh cho thấy màng sinh chất gồm 3 loại phân tử: lipid (chủ yếu ở dạng phospholipid - chiếm khoảng 30 - 40%), protein (gồm rất nhiều hệ enzyme, trong đó có các hệ permease, thành phần protein này có thể chiếm tới 60 - 70%) và một ít hợp chất glucid.Các phospholipid có thể là phosphatidiglycerol và/hoặc là phosphatidylethanolamin. Các phospholipid dưới kính hiển vi điện tử gồm 2 lớp nằm ở giữa, trong suốt trong khi các lớp protein bên ngoài có màu đậm tối. Các phân tử phospholipid có đầu ưa nước (hydrophyle) gồm có choline - phosphate và glycerol còn đuôi kỵ nước (hydrophone) là các phân tử acid béo. Do cấu trúc các phân tử phospholipid như trên nên chúng phải sắp xếp các đuôi kỵ nước với nhau và đầu ưa nước quay ra phía ngoài và phía trong sinh chất, chính cách sắp xếp này có lợi nhất cho chức năng vận chuyển các chất (đưa các dòng proton nhờ các enzyme), chức năng hô hấp Chức năng chủ yếu của màng sinh chất là tấm bình phong ngăn trở dòng các chất ra cũng như cho đi qua các hợp chất từ phía ngoài vào. Nó đảm bảo tế bào hấp thụ được các chất dinh dưỡng, các nguyên tố có lợi cho quá trình trao đổi chất. Nó lựa chọn cho đi qua cả các phân tử chất hữu cơ loại nhỏ đồng thời ngăn cản các hợp chất phân tử lớn. Đối với các phân tử bé kị nước như O2, N2, CH4, N2O, H2 hoặc các phân tử có cực nhưng không tích điện như H2O, urea, CO2, màng sinh chất thể hiện như một màng vật lý cho đi qua theo quy luật vật lý học. Đối với các phân tử có kích thước lớn quan trọng đối với tế bào và ưa nước thì màng cho đi qua theo cơ chế khuếch tán theo nồng độ chất hòa tan, có thể là khuếch tán thụ động từ nồng độ cao đến nồng độ thấp hoặc khuếch tán tích cực chủ động nhờ các enzyme vận chuyển permease, nhờ đó mà cơ thể tập trung vào trong các hợp chất cần thiết cho tế bào.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Có một cách vận chuyển khác là do sự thay đổi vị trí các nhóm chức năng, ví dụ khi phân tử glucose đi vào đã được phosphoryl hóa và giải phóng vào bên trong màng tế bào là hợp chất glucoso - phosphate. Màng sinh chất chứa các enzyme sinh tổng hợp kiểm soát các khâu kết thúc tổng hợp lipid của màng và các hợp chất kiến tạo thành tế bào. Cuối cùng, màng sinh chất là nơi định vị của nhiều enzyme tham gia tổng hợp ATP. Ở các cơ thể nhân chuẩn, các enzyme này có mặt trong ty thể. Các chuỗi hô hấp của màng sinh chất của vi khuẩn và vi sinh vật cổ làm chức năng tương tự như màng trong của ty thể. 3.4. Sinh chất và Ribosome Sinh chất của cơ thể nhân sơ gồm có 80 - 90% là nước, nước có thể ở trạng thái tự do (chiếm phần lớn) làm nhiệm vụ hòa tan các chất và tạo nên dung dịch keo với các chất cao phân tử. Nước ở trạng thái kết hợp (chiếm phần nhỏ) thường liên kết trong các vi cấu trúc như protein, lipid và hydratcarbon. Phần còn lại của sinh chất là lipoproteid (chiếm 10 - 20%). Hệ keo của sinh chất bao gồm 2 pha: pha thứ nhất là dung dịch muối khoáng và các hợp chất hòa tan có bản chất là lipoproteid, pha thứ 2 là pha huyền phù gồm các hạt nucleoprotein, lipid và nhiều loại hạt có kích thước rất khác nhau. Khi còn non, đang sinh trưởng, chất nguyên sinh có cấu tạo đồng nhất và bắt màu giống nhau. Khi trưởng thành, trong chất nguyên sinh xuất hiện các vật thể ẩn nhập, không bào khí làm cho sinh chất có dạng huyền phù lổn nhổn, bắt màu không đồng đều và có tính chiết quang khác nhau. Sinh chất của vi khuẩn có pH bình thường là 7 - 7,2. Để nghiên cứu sinh chất, người ta dùng siêu li tâm cao tốc để tách chất nguyên sinh và các cấu trúc siêu hiển vi riêng ra. * RNA và Ribosome Một tế bào vi khuẩn chứa trung bình khoảng 18.000 ribosome, hạt 70S (S là chữ đầu của Sverberg - 10-3 cm/giây trong siêu li tâm) với đương kính từ 10 - 30nm, trọng lượng phân tử 3.106 daltons. Mỗi ribosome, khi giảm nồng độ Mg2+ của dung dịch sẽ tách ra thành 2 tiểu phần trong siêu li tâm: tiểu phần lớn (50S) và tiểu phần be (30S). tiểu phần lớn liên kết với tiểu phần bé bàng mối liên kết trung gian RNA - protein và protein - protein. Các ribosome chứa phần chủ yếu là RNA (63%) và phần kia là protein (37%). Ngoài RNA và protein, ribosome có thể còn chứa một lượng nhỏ lipid và enzyme ribonuclease, lepxinaminopeptidase, galactosidase và một ít chất khoáng giàu Mg và nghèo Ca.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Sự tổ hợp của tiểu phần lớn vào tiểu phần nhỏ bởi liên kết bên trong ribosome, liên kết RNA - protein, ở đây có 2 site (chốt) đặc biệt có vai trò quan trọng trong quá trình dịch mã (translation) từ chuỗi RNA sang protein. Các site này gọi là site "P" (như peptidyl) và "A" (như aminoacyl). Ribosome là cơ quan tổng hợp protein của tế bào, nhưng chỉ có một số nhỏ ribosome (khoảng 5 - 10% tổng số ribosome) ở dạng liên kết với RNAm đòi hỏi phải có sự tham gia của nhiều yếu tố làm dài chuỗi polypeptide. Một trong các yếu tố đó là EF-2 thường thấy ở các vi sinh vật cổ và cơ thể nhân chuẩn, nhưng không thấy ở vi khuẩn, các yếu tố này thay đổi vị trí phiên âm của histidine (cho diphtamide) làm mẫn cảm với độc tố diphteria, đây là một sự khác biệt nữa giữa các vi sinh vật cổ và vi khuẩn. 3.5. Các hạt dự trữ ở vi khuẩn Ở cuối pha trưởng thành, trong tế bào vi khuẩn xuất hiện những hạt có độ lớn và thành phần hóa học khác nhau. Kích thước và số lượng các hạt này tùy thuộc vào loài vi khuẩn và điều kiện nuôi cấy chúng. Trong khi sinh trưởng, vi khuẩn tích lũy dần các chất dự trữ hữu cơ và vô cơ, các chất dự trữ này đạt đến kích thước nhất định thì hình thành nên hạt dự trữ (vật thể ẩn nhập) có thể thấy dưới kính hiển vi. Các chất dự trữ carbon o vi khuẩn thường thấy là glycogen, tinh bột, poly-β- hydroxy butyrate Các hạt dự trữ carbon dễ dàng nhìn thấy khi nhuộm bằng dung dịch có iod, hợp chất này nhuộm các chất đang trung hợp (polymer) không phân nhánh của glucose (tinh bột) thành màu xanh thẩm và các hydratcarbon phân nhánh (glucogen) thành đỏ nâu. Các hợp chất poly-β- hydroxy butyrate được nhuộm màu bởi Soudan đen như màu các giọt mỡ. - Các hạt dị nhiễm sắc (metachomatic granulation) hay hạt volutin được tìm thấy lần đầu ở xoắn khuẩn Spirillum volutans. Chúng bắt màu với thuốc nhuộm kiềm như xanh methylene, xanh toluidine thành màu đỏ tía trong khi sinh chất của vi khuẩn lại có màu xanh. Các hạt volutin có dạng hình tròn, đường kính có thể đạt tới 0,3μm, có thể tan trong nước nóng 800C, trong dung dịch kiềm hoặc dung dịch NaCl 5%, trong dung dịch HCl 1N không tan trong rượu, ester, chlorofor. Hạt volutin là những hạt dự trữ polyphosphate vô cơ. - Các vi khuẩn Chromatium, Beggiatoa có thể tích lũy lưu huỳnh bên trong tế bào do oxy hóa H2S giải phóng ra S. Các vi khuẩn oxy hóa sắt có thể tích lũy sắt trong sinh chất dưới dạng Fe3O4.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Các hạt carboxysome thường thấy ở Cyanobacteria, ở một số vi khuẩn màu tía, vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn oxy hóa lưu huỳng như Thiobacillus, đó là những hạt ribulose diphosphat carboxylase (hay carboxydis mutase) được bao bọc bởi sự gấp nếp của màng sinh chất, có đường kính khoảng 50 - 100nm. - Tinh thể diệt côn trùng thường thấy ở một số loài vi khuẩn sinh bào tử như Bacillus thuringiensis, Bacillus dechrolimus, tinh thể này xuất hiện khi hình thành bào tử, chúng có bản chất là protein và ngày nay được dùng để diệt sâu hại. 3.6. Các thể mang màu và sắc tố Ở vi khuẩn quang hợp cơ quan thực hiện quá trình quang hợp là các thể mang màu (chromatophores) (ở tảo và thực vật là lục lạp - chlorophaste) vì cấu trúc siêu hiển vi của các thể mang màu khác với lục lạp. Mặt khác bản chất của các sắc tố quang hợp cũng khác biệt, ở tảo và thực vật là diệp lục tố (chlorophyll) trong khi ở vi khuẩn quang hợp là các sắc tố gần với chlorophyll mà người ta gọi là khuẩn diệp lục tố (bacteriochlorophyll). Halobacterium halobium (cơ thể sống trong môi trường mặn) có chứa bacteriorhodopsine ở màng sinh chất, sắc tố gần giống với sắc tố võng mạc mắt. Ngoài ra, chúng ta có thể gặp các sắc tố sau: - Vitamine K2 (hợp chất quinon) ở Bacillus subtilis và Bacillus cereus. - Sắc tố carotenoid chống tia tử ngoại ở Corynebacterium. - Pyocyanine, violaceine ở Chromobacterium violaceum, sắc tố có hoạt tính kháng sinh. - Một số sắc tố tạo thành màu đặc trưng của khuẩn lạc như zeaxanthine (carotenoid), sắc tố vàng ở Staphylococcus aureus; xanthophyll và sarcinaxanthine (carotenoid) là loại sắc tố đỏ ở Sarcina. - Sắc tố pyocyanine xanh pyoverdine xanh lục huỳng quang ở P. aeruginosa. - Dẫn xuất sắc tố pyrolic đỏ ở Serratia marcescens. 3.7. Không bào khí Đây là một loại túi chứa đầy khí thường gặp ở nhiều loài thuộc 3 nhóm vi khuẩn quang hợp: vi khuẩn lam (Cyanobacteria), vi khuẩn tía và vi khuẩn lục. Không bào khí giúp vi khuẩn quang hợp trôi lơ lửng trong nước và nổi lên mặt nước.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3.8. Chất nhân của vi khuẩn DNA của tế bào vi khuẩn chiếm khoảng 1 - 2% trọng lượng khô của chúng, đó là hợp chất chứa thông tin di truyền chủ yếu của tế bào. Chất nhân của vi khuẩn không có màng bọc, hình dạng rất khác nhau và chỉ có 1 sợi gồm 2 mạch DNA. Chiều dài của nó trong tế bào E.coli đo được là 1mm, tức là gấp 500 - 1000 lần chiều dài của vi khuẩn. Vòng thể nhiễm sắc được định vị tại một điểm trên màng sinh chất lúc sắp phân chia. Độ lớn DNA vào khoảng 5.106 pb (cặp base nitơ) với trọng lượng phân tử vào khoảng 3.109 dalton (4,5.108 đối với Mycoplasma, 1.109 đối với Acholeplasma). Khong thấy protein histone kiểu tế bào nhân chuẩn mà chỉ có các polyamine như specmidin và specmine làm chức năng củng cố ổn định DNA. Tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây cho thấy ở Thermoplasma (một loại vi sinh vật cổ - Archaea) đã tìm thấy histone. Vòng DNA xoắn kép của vi khuẩn thường được gọi là thể nhiễm sắc vi khuẩn hay genophore. Những nghiên cứu trên kính hiển vi điện tử cho thấy genophore của vi khuẩn có nhiều vòng, mỗi vòng nhỏ có khoảng 400 cặp base nitơ, nhiều vòng tạo thành búi xoắn. Ở E.coli có 50 búi xoắn và có gần 500 vòng trong một búi, điều đó giải thích tại sao chuỗi DNA của vi khuẩn dài tới 1mm và gồm khoảng 5.106 pb. - Ở E. coli đã tìm thấy ít nhất là 4 loại protein liên kết với DNA, đó là những protein kiềm, bền nhiệt nên rất gần gũi với histone của các sinh vật nhân chuẩn: + Hu được hình thành bởi 2 tiểu phần α và β (nhị phân protein ProteinII) nên rất gần với histone H2B. + H gần giống với histone H2A. + H1 và HLP1, những protein liên kết DNA này có chức năng điều hòa không đặc hiệu trong quá trình sao mã. Sự có mặt của các protein trên làm cho cấu trúc thứ cấp DNA của E. coli vững chắc hơn. Mặc dù chỉ có một thể nhiễm sắc đối với một tế bào vi khuẩn, nhưng trong môi trường nuôi cấy liên tục khi có sự sinh sản nhanh, có thể dẫn tới sự có mặt của 2 thậm chí 4 thể nhiễm sắc trong một tế bào vi khuẩn đang phân chia. - Ba loại DNA polymerase đã được chiết từ E. coli: + DNA polymerase I: làm chức năng khôi phục, sửa chữa bổ sung, xúc tác bổ sung desoxyribonucleotide vào đầu của chuỗi DNA. Phản ứng chỉ xảy ra khi DNA đã được đinh vị ở màng sinh chất.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + DNA polymerase II có hoạt tính ngoài nhân, nó cần thiết cho hoạt động của RNAm. + DNA polymerase III là loại có hoạt tính nhất trong 3 loại polymerase. - Các DNA-ligase xúc tác hình thành các đầu nối 2 mạch DNA - cầu phosphodiester giữa nhóm hydroxyl 3' ở đầu mạch và nhóm phosphate 5' ở đầu mạch kia. DNA-ligase có thể thực hiện các chức năng sau: + Sửa chữa, cắt bỏ một đoạn của mạch trong DNA xoắn kép. + Đóng và tạo thành vòng các phân tử DNA xoắn kép mạch thẳng. + Hàn các đoạn DNA trong quá trình tái tổ hợp di truyền. + Tham gia vào quá trình nhân DNA cùng với DNA polymerase. Các enzyme tháo mạch của chuỗi xoắn kép làm cho các mạch DNA trong chuỗi xoắn kép được tách ra để nhân lên. từ hai mạch làm khuôn tổng hợp hai mạch mới bổ sung để tạo thành hai chuỗi DNA xoắn kép hoàn toàn giống nhau. Đấy là cơ chế nhân đôi DNA bảo đảm tính di truyền của các thế hệ vi khuẩn. Các thông tin di truyền từ DNA được sao mã (transcription) sang mRNA và sau đó được dịch mã (translation) thành chuỗi polypeptide hay enzyme. Bằng phương pháp phóng xạ tự ghi (autoradiogragh) khoa học cỏ thể chụp được quá trình nhân lên của nhiễm sắc thể ở E.coli và nhiều cơ thể nhân sơ khác. DNA của cơ thể có cấu tạo đặc trưng, số lượng adenine bằng số lượng thymine và số lượng guanine bằng số lượng cytosine. Tỷ lệ (G+X)/(A+T) là một chỉ số sinh hóa quan trọng giúp phân loại đến giống và loài trong phân loại sinh hóa (Chemotaxonomy), ví dụ chỉ số Chargaff của Micrococcus luteus là 4 và của Clostridium perfringens là 0,34. 3.9. Plasmid Ngoài các gen nằm trong genophore ra, tế bào vi khuẩn (và một số loài nấm men) có thể chứa các yếu tố di truyền ngoài thể nhiễm sắc, chúng có thể tự nhân lên. Vì vậy mà năm 1952, Lederberg đã gọi chúng là plasmid để chỉ tính chất độc lập của chúng với các gen nằm trên thể nhiễm sắc. Khái niệm vật chất di truyền ngoài thể nhiễm sắc bao gồm DNA của các ty thể, lục lạp (nếu có), các plasmid, các yếu tố giới tính, các yếu tố "diệt", một số prophage Khoa học đã xác định plasmid có ở rất nhiều loài vi khuẩn như E. coli, các trực khuẩn đường ruột và vi khuẩn Gram âm, tụ cầu khuẩn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Staphylococcus aureus, xạ khuẩn Streptomyces coelicolor và ở Rhizobium melitoli Plasmid là phân tử DNA vòng kín 2 mạch, hiếm thấy 2 mạch thẳng, nằm ngoài thể nhiễm sắc, có kích thước nhỏ (bằng khoảng 1/100 thể nhiễm sắc của vi khuẩn, gần giống một prophage), có khả năng tự nhân lên độc lập với tế bào và chúng được phân sang các tế bào con khi nhân lên cùng với sự nhân lên của tế bào. Các plasmid có thể tăng lên hoặc giảm đi khi có yếu tố bất lợi như nhiệt độ, thuốc màu, kháng sinh, các chất dinh dưỡng Các plasmid có thể ở trạng thái cài vào thể nhiễm sắc, có khả năng tiếp hợp hoặc không tiếp hợp, có thể có một hoặc nhiều bản sao cùng loại ngay trong một tế bào vi khuẩn. Các plasmid không phải là yếu tố nhất thiết phải có đối với sự sống tế bào, nhưng khi có mặt, chúng đem lại cho tế bào nhiều đặc tính chọn lọc quý giá như có thêm khả năng phân giải một số hợp chất, chống chịu với nhiệt độ bất lợi, chống chịu với các kháng sinh Thường thì các plasmid nhân lên khi tế bào nhân lên hay tế bào tiếp hợp, nhưng không có nghĩa sự nhân lên của plasmid phụ thuộc vào sự nhân lên của tế bào. trong trương hợp cùng nhân lên, chắc phải có cơ chế kiểm soát đảm bảo đồng thời sự nhân lên, số lượng bản sao và sự phân chia đồng đều các bản sao cho hai tế bào con, cho đến nay cơ chế này còn chưa sáng tỏ. Có những plasmid có thể chuyển từ tế bào cho sang tế bào nhận nhờ tiếp hợp (tiếp hợp được), ngược lại có plasmid không tiếp hợp được. Các plasmid qua tụ cầu khuẩn Staphylococcus chỉ có thể chuyển sang tế bào nhận nhờ tải nạp. Một số plasmid (ví dụ yếu tố giới tính F) có thể xâm nhập vào thể nhiễm sắc ở vị trí đặc biệt có trật tự nucleotide bổ trợ với đoạn nucleotide trên plasmid, những site như vậy gọi là những yếu tố gia nhập (IS), những IS này gồm khoảng 1000bp và thấy ở E. coli như IS 1 (768bp) và IS 2 (1327bp). Như vậy, các yếu tố gia nhập (yếu tố điền vào - IS) là đoạn nucleotide nhỏ (700 - 1500bp) thường chỉ mã hóa sự chuyển vị (transposition) (tạo ra các site - tự cắt đứt trước của DNA). Các yếu tố di truyền vận động (Transposon - Tn) là những đoạn nucleotide dài hơn (vài ngàn đến vài vạn bp) mã hóa khả năng thay đổi tính chất (như chống chịu) thường định vị bên cạnh IS. Các gen vận động này có thể di chuyển trong nôi bộ một thể nhiễm sắc hoặc giưa các thể nhiễm sắc. Các yếu tố Tn thấy ở E.coli như Tn5 (5700bp) chống chịu Kanamycine, Tn681 (2100bp) sinh độc tố ruột, Tn2571 (23000bp) chống chịu Chloramphenicol, Tn3 (4597bp) chống chịu Ampicillin. Tần số của sự chuyển vị (Transposition) cũng như tần số của các đột biến tự phát ngẫu nhiên (10-5 - 10-7).
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3.10. Tiên mao (Flagelles), tiêm mao (Cils) và nhung mao (Pili) Tiên mao thường thấy ở Vibrio, Spirillum và nhiều loài vi khuẩn Gram âm. Số lượng tiên mao có thể từ 1 - 30 sợi tùy thuộc vào loài vi khuẩn. Một tiên mao có chiều dài từ 6 - 30μm và đường kính 10 - 30nm (12nm ở Proteus, 20 - 25nm ở Vibrio và Pseudomonas). Khi tiên mao ngắn thì người ta thường gọi là tiêm mao. Tiên mao có cấu tạo từ một loại protein gần với Keratin mà người ta gọi là flagelline, protein có trọng lượng phân tử khoảng 40.000 (trong đó có các acid amin chủ yếu là arginine, lysine, acid aspartic, acid glutamic và tyrosine), những protein này có tính kháng nguyên (H, kháng nguyên ứng nhiệt). Tiên mao giúp cho vi khuẩn chuyển động, khi vi khuẩn di động tiên mao xoáy vào nước hoặc môi trường lỏng (có thể tới 100 vòng trong 1 giây), trong khi tiêm mao chuyển động như que gạt. Mặc dù vậy, trong vi sinh học người ta thường dùng tiên mao và tiêm mao với cùng một nghĩa, chúng khác với nhung mao (pili) là những sợi mảnh và ngắn hơn nhiều, thường có xung quanh tế bào Gram âm và ít thấy ở tế bào vi khuẩn Gram dương. Người ta chia nhung mao (pili hoặc fimbria) làm 2 loại: loại nhung mao phổ thông (Type I) và loại nhung mao giới tính (Type II). Loại nhung mao phổ thông phân bố với số lượng lớn trên bề mặt tế bào vi khuẩn (vài trăm), người ta cho rằng loại nhung mao này có liên quan đến tính chất kết dinh máu của vi khuẩn, loại nhung mao này ngắn hơn nhung mao giới tính (loại II có thể dài tới 10μm), số lượng nhung mao giới tính rất ít, khoảng 1 - 4, ở đầu cùng có chổ phình ra, nhung mao loai II có vai trò quan trọng trong quá trình tiếp hợp (conjugation) giữa 2 tế bào vi khuẩn. Trong số các sợi (tiêm mao và nhung mao) trên bề mặt tế bào vi khuẩn thì tiên mao được nghiên cứu kỹ hơn và người ta chia chúng làm 2 nhóm phân bố: phân bố ở cực (polaire) và phân bố xung quanh (peritriche). Sự chuyển động của tế bào vi khuẩn có thể đạt tới 10μm/s (tức là trong 1 giây vi khuẩn có thể đi được khoảng cách dài gấp 10 lần nó) nên đòi hỏi một năng lượng rất lớn (khoảng 2% năng lượng trao đổi chất của tế bào). Bộ máy xoay tiên mao ở gốc nằm trong màng sinh
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - chất và thành tế bào gồm 2 vành khuyên, vành trong gồm 16 đơn phần protein có thể dịch chuyển rất nhanh nhờ dòng proton (H+) đi vào. Cách sắp xếp tiên mao là một tiêu chuẩn trong phân loại hình thái (Morphology taxonomy) vi khuẩn: - Đơn mao ở cực (Monotriche polaire hay parapolaire) đặc trưng cho nhiều loài Vibrio hoặc chùm mao ở cực (Lophotriche) đặc trung cho nhiều loài Pseudomonas, Chromatium và Thiospirillum. - Lưỡng cực (Amphitriche hay Cephalotriche) có thể chùm mao ở lưỡng cực như các loài Spirillum. - Chu mao (Peritriche) hay tiên mao sắp xếp xung quanh thân tế bào vi khuẩn đặc trưng cho nhiều loài Prote 3.11. Nội bào tử vi khuẩn (Endospores) Một số vi khuẩn ở cuối giai đoạn sinh trưởng, khi chất dinh dưỡng ở môi trường cạn kiệt và chất qua trao đổi độc hại quá nhiều, hoặc do có sự thay đổi đột ngột các điều kiện sinh trưởng có khả năng hình thành bào tử ở bên trong tế bào, được gọi là nội bào tử (endospores). Mỗi tế bào vi khuẩn chỉ tạo một nội bào tử nên loại bào tử này không phải là bào tử sinh sản, khác với các loại đính bào tử (conidiospores), bào tử túi (ascospores) hay bào tử đảm (basidiospores) ở nhiều loài nấm, chúng là những bào tử sinh sản vô tính hay hữu tính. Những vi khuẩn có khả năng hình thành nội bào tử gồm nhiều loài thuộc các giống Bacillus, Clostridium, Desulfotomaculum, Sporosarcina, Sporolactobacillus, Thermoactinomyces. Vỏ bào tử đặc trưng bằng sự có mặt của acid dipicolinic (dưới dạng dipicolinate calcium), hợp chất này có thể chiếm tới 10 - 15% trọng lượng khô của bào tử. Vai trò của hợp chất dipicolinate calcium làm cho bào tử chống chịu được nhiệt độ cao, khi thí nghiệm người ta đã thay calcium bằng strontium thì khả năng chịu nhiệt của bào tử thu được kém đi. Một hợp chất khác của vỏ bào tử mới tìm thấy là acid L.N-succinyl- glutamic không có trong tế bào sinh dưỡng và chỉ được tổng hợp khi hình thành bào tử, ngay giai đoạn đầu khi hình thành vách ngăn DNA mới với một ít nguyên sinh chất, hợp chất này giúp cho bào tử bền nhiệt. Khi hình thành bào tử, tế bào có thể mất đi đến 70% nước. Một số vi khuẩn khi hình thành bào tử có thể tồn tại rất lâu trong tự nhiên, ví dụ Bac. anthracis có thể sống tiềm sinh trong nhiều năm. Trong một số chất độc tế bào vi khuẩn bị chết rất nhanh nhưng bào tử có thể tồn tại được khá lâu, ví dụ trong phenol có thể vẫn sống trong 15 ngày, trong HgCl2 1% tồn tại
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - trong 2 ngày. Thời gian để hình thành bào tử khác nhau tùy loài (từ vài giờ đến 20 giờ). Khi đưa bào tử vào môi trường thuận lợi để phát triển, bào tử sẽ có hàng loạt thay đổi tích cực và mọc mầm, quá trình mọc mầm gồm 3 giai đoạn chủ yếu: hoạt hóa, nứt vỏ và mọc ra. muốn quan sát được bào tử người ta dùng phương pháp nhuộm đơn hoặc kép. 4. Xạ khuẩn và vi khuẩn nội bào Những vi khuẩn thuộc bộ Actinomycetales (nhóm bậc thấp và bậc cao) là những vi khuẩn có hình sợi Gram dương, sợi có thể phân nhánh, thường gặp chúng trong đất và nước. Nhưng xạ khuẩn rất gần với nấm về hình dạng hệ sợi phát triển trong cơ chất như bộ "rễ" hấp thụ chất dinh dưỡng, hệ sợi mặt có chất tạo nên khung của khuẩn lạc và hệ sợi khí sinh tận cùng bằng những cuống mang bào tử. Đó là những loài thuộc giống Streptomyces, một giống đã khai thác được khoảng 50% số kháng sinh hiện biết, đường kính sợi khoảng 1- 2μm (nhỏ hơn nhiều so với đường kính sợi nấm 7 - 9μm). Xạ khuẩn cũng giống như vi khuẩn là chưa có nhân được bao bọc bằng màng, thành tế bào xạ khuẩn khong chứa cellulose hay chitine mà chứa hợp chất điển hình của vi khuẩn là glucopeptide. Xạ khuẩn cũng có quá trình sinh sản phân bào theo kiểu amitose (phân bào không tơ), loại vi khuẩn này cũng chưa có giới tính, nghĩa là chưa có sự phân hóa thành tế bào đực, cái và có thể hình thành hợp tử từng phần nhờ tiếp hợp, tải nạp và biến nạp, xạ khuẩn cũng bị phage tấn công và gọi là Actinophage. Streptomyces là một giống xạ khuẩn bậc cao được Waksman và Henrici đặt tên năm 1943. Chúng có vị trí tiến hóa cao trong số các giống thuộc vi khuẩn Gram dương, có trị số % mol Guanine và Xytozin rất cao (69 - 77% (G + X) trong DNA). Xạ khuẩn sinh sản vô tính bằng bào tử. Trên đầu sợi khí sinh của Streptomyces hình thành cuống bào tử và chuỗi bào tử. Sợi mang bào tử có những hình dạng khác nhau tùy theo loài: thẳng-lượn sóng (Retiflexibilis), xoắn (Spirales) hoặc có móc, vòng (Retinaculiaperti) đoạn tận cùng của cuống mang bào tử bằng phương pháp cắt khúc (segmentation) hay kết đoạn (fragmentation) mà hình thành nên chuỗi bào tử. Bào tử xạ khuẩn (Arthrospores bào tử đốt) hình bầu dục, hình lăng trụ hoặc hình cầu với đường kính khoảng 1,5μm. Màng bào tử xạ khuẩn có thể nhẵn (smooth), gai (spiny), tóc (hairy), khối u (warty), nếp nhăn (rugose) tùy thuộc vào loài xạ khuẩn. Những tiểu tiết này có thể thay đổi theo quy luật trên môi trường nuôi cấy, thường thì xạ khuẩn có tiểu tiết
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - có thể có màng nhẵn trên môi trường có nguồn nitơ hữu cơ, trên môi trường có đạm vô cơ và glucose các bào tử dễ biểu hiện các tiểu tiết rõ nhất. Màu sắc của khuẩn lạc và hệ sợi khí sinh cũng rất khác nhau tùy theo nhóm Streptomyces, màu sắc này cũng có thể biến đổi khi nuôi cấy trên môi trường khác nhau, chính vì vậy mà ủy ban quốc tế về phân loại xạ khuẩn (ISP) đã nêu ra các môi trường chuẩn và phương pháp chung để phân loại nhóm vi sinh vật này. Hiện nay khoa học đã mô tả được khoảng 600 loài xạ khuẩn bậc cao này. - Rickettsia là một giống của Rickettsiaceae, Rickettsiales, đây là vi khuẩn ký sinh nội bào, có 3 nhóm (Tribus): Rickettsiae, Ehrlichiae và Wolbachiae với 2 giống chủ yếu là Rickettsia và Coxiella, ký sinh ở động vật có xương. Những vi khuẩn này cũng có 2 loại acid nucleic, thành tế bào cũng có hợp chất đặc trưng của thành tế bào vi khuẩn, sinh sản bằng cách chia đôi khi ở trong tế bào động vật. - Chlamydia là một giống của Chlamydiaceae, thuộc bộ Chlamydiales, là những vi khuẩn ký sinh bắt buộc, Gram âm và có nhiều điểm giống Rickettsia, trong động vật có xương sống chúng không tạo ra ATP riêng mà sử dụng ATP của vật chủ, kích thước của chúng rất nhỏ (0,3 - 0,45μm) vì thế trong một thời gian dài trước đây người ta coi chúng là một loại virus (virus kiềm tính Van Royen). - Mycoplasma thuộc họ Mycoplasmaceae, họ độc nhất của bộ Mycoplasmales (đôi khi là Mycoplasmatales - Freundt, 1955). Chúng là những vi khuẩn không có thành tế bào, thân mềm dễ biến hình, bất động. Trong bộ Mycoplasmales có các dạng vi khuẩn Mycoplasma dạng L và PPLO. Đây là những vi khuẩn thuộc Tenerecutes, lớp Mollicutes, đó là lớp vi khuẩn tiêu giảm thành, vi khuẩn có kích thước nhỏ nhất khoa học hiện biết (0,1 - 0,3μm) vì vậy chúng dễ qua màng lọc vi khuẩn, chúng là tác nhân gây các bệnh hô hấp, tiết niệu - sinh dục. 5. Vi sinh vật cổ (Archaea) Các vi sinh vật cổ mà trước đây gọi là các vi khuẩn cổ (Archaeobacteria) là nhóm cơ thể nhân sơ có sớm nhất (khoảng 4 tỷ năm trước đây), được Woese R. và Woese C.R. tách ra thành một nhánh tiến hóa riêng. Những cơ thể còn lại hiện nay thường sống trong các điều kiện khác thường. Những nghiên cứu gần đây về nhiệt độ và pH tối ưu của vi khuẩn ưa nhiệt và Archaea cho phép chia vi sinh vật cổ thánh 2 nhóm: Crenarchaeota và Euryarchaeota. Nhóm Crenarchaeota là những vi sinh vật cổ kị khí bắt buộc, ưa nhiệt và ưa acid (Thermoacidophiles, Thermophiles anaerobies stricts).
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nhóm Euryarchaeota là những vi sinh vật cổ ưa mặn, sinh methane (methanogenes) và một vài loài kị khí ưa nhiệt. Bảng 2.3: So sánh một số tính chất giữa vi khuẩn và vi sinh vật cổ Tính chất Bacteria Archaea Thành phần thành tế bào Murein Pseudomurein, protein, polysaccharide Lipid của màng Glycerol, acid Glycerol, ete béo, aster isopranyl Hình dạng tế bào có loại - + (hoặc không) hình vuông và dẹt Nội bào tử (endospore) + (hoặc không) - Chất "ở nhánh" của RNAt Ribothymidine Pseudouridine hoặc L.methylpseudouridine Hình thành chất kích thích + - methyonyl RNAt Các intron trong gen - + Có Polymerase - RNA loại - + nhân chuẩn Có coenzyme đặc biệt - + Nhiệt độ sinh trưởng tối đa 900C 1100C Có quang hợp phức tạp Có thể - Có thể sinh methane - + Chu trình Calvin được sử Có thể - dụng khi cố định CO2 Những vi sinh vật cổ (số liệu chủ yếu dựa trên methanogenes) là những đơn bào nhỏ khoảng 1μm có thành tế bào gồm những hợp chất đặc biệt (thay vì murein ở đây có acid talosaminuronic, ester của acid béo mạch không thẳng và glycerol, sự phân nhánh của chuỗi dang ether (-O-) mà không phải dạng ester (-CO-O-) (lipide ether-phytanyl), có nhiều liên kết muối và hydro trong protein, có pseudouracil ở vị trí uracil trong RNAt, không có dihydrouracil, thymine trong vòng bên của RNAt, chất nhân phân tán trong sinh chất với lượng nhỏ (chỉ bằng khoảng 1/3 so với chất nhân của E.coli). DNA của chúng giàu hàm lượng G + X (mối liên kết 3 hydrrogen), ribosome loại cơ thể nhân sơ, có intron, có coenzyme đặc biệt (M), hầu như không có sự ổn định về quinon và cytochrome. Chính những đặc điểm đó đã giúp cho vi sinh vật cổ sống trong những điều kiện khác thường: nhiệt độ cao (có loài sống được ở 2500C) dưới 265 atm, chống chịu với lysozyme Có 3 nhóm sinh lý và sinh thái quan trọng là: * Các cơ thể sinh methane (methanogenes), đây có lẽ là nhánh cổ xưa nhất, ở các lớp nước sâu, ở đáy, kị khí, một số loài tìm thấy trong
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - đường tiêu hóa của động vật nhai lại. Phân loại cơ thể sinh methane dựa chủ yếu vào khả năng và cơ chế sinh methane của chúng, gồm có 5 bộ: - Methanobacteriales, có các loài: Methanobacterium ivanovii, M. thermoautotrophicum, M. smithii, M. fervidus, M. sociabilis. - Methanococcales, có các loài Methanococcus voltae, M. vannielii, M. thermolithotrophicus. - Methanomicrobiales, có loài Methanomicrococcus sp. - Methanosarcinales, có các loài Methanosarcina mazeii, M. barkeri, M. thermophila, M. acetivorans, Methanothrix sp. - Methanopyrales có loài Methanopyrus sp. Những cơ thể sinh methane có thể thực hiện những cơ chế khác nhau tùy theo loài (hầu hết là cơ thể kị khí bắt buộc): 10 CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O (ΔG = -135,4 KJ/mol) 10 CH3COOH → CH4 + CO2 (ΔG = -32,5 KJ/mol) HCOOH + 3H2 → CH4 + 2H2O 10 CH3OH + H2 → CH4 + H2O (ΔG = -112,5 KJ/mol) CH3NH2 + H2 → CH4 + NH3 (CH3)2S + 2H2 → 2CH4 + H2S Người ta cho rằng những cơ thể sinh methane cùng với cơ thể dinh dưỡng methane (methanotrophes) đã làm tuần hoàn nguyên tử carbon trong thời kỳ khí quyển không có hoặc rất ít oxy. Sự biển đổi từ CO2 thành CH4 được biết ở vi sinh vật cổ có 4 giai đoạn: 2H+ 2H+ 2H+ 2H+ - - - - 2e 2e 2e 2e CO2 HCOOH HCHO CH3OH CH4 acid formic H2O formandehyde methanol H2O Trong khi đó, quá trình oxy hóa methane ở cơ thể dinh dưỡng methane (methanotrophes) được thực hiện theo cơ chế như sau: CO2 CH4 CH3OH HCHO HCOOH CO2 + + + + + - 2H H PQQ PQQH2 NAD NAD+H NAD NAD+H 2e Cơ thể đồng hóa
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - * Các cơ thể ưa mặn (halophiles) như Haloarcula, Halobacterium. Những cơ thể này sống trong môi trường có nồng độ muối cao (ở biển, ở các mỏ muối), hấp thu chất dinh dưỡng chủ yếu là do chênh lệch gradient nồng độ muối tạo ra, quá trình quang hợp ở đây khá đặc bieet nhờ Bacteriorhodopsine, hợp chất liên kết trong màng sinh chất chứ không phải là khuẩn diệp lục tố (bacteriochlorophyll). * Các cơ thể ưa nhiệt, ưa acid (Thermoacidophiles), là những cơ thể sống ở nguồn đất - nước nóng, ở vùng núi lửa, chúng là những cơ thể hiếu khí hoặc hiếu kị khí.Ví dụ: Sulfolobus acidocaldaricus có nhiệt độ sinh trưởng tối đa là 900C và tối ưu là 750C, ở pH tối ưu là 2,5. Thermoplasma acidophilum có nhiệt độ sinh trưởng tối đa là 650C và tối ưu là 600C, ở pH tối ưu là 1,5. 6. Nguyên tắc phân loại cơ thể nhân sơ Cơ thể nhân sơ ngày càng được phát hiện nhiều hơn, vì vậy để nhận biết và sử dụng chúng ta cần phải đặt tên cho nó và phải phân loại chúng. Taxonomy là khoa học nghiên cứu sự đa dạng của vi sinh vật và mối liên hệ vốn có tồn tại giữa chúng. Khoa học định loại này bao gồm 3 lĩnh vực khác nhau: Classification (xếp loại), Nomenclature (đặt tên) và Identification (nhận biết). Bảng 2.4. Bảng định loại các nhóm lớn cơ thể nhân sơ (Dựa chủ yếu vào Gergey's Manual, 1984, tên siêu giới đã được đề xuất) Tên định loại Nhóm cơ thể + Siêu giói nhân sơ (Super Cơ thể nhân chưa có màng kingdom procaryote) A. Giới vi khuẩn (Kingdom Cơ thể có thành tế bào với hợp chất murein Bacteria) I. Ngành I: Gracilicutes Cơ thể nhân sơ có thành đặc trưng vi khuẩn Gram âm Lớp 1: Scotobacteria 1. Vi khuẩn hóa dưỡng vô cơ (Chimiolithotrophes) 2. Myxobacteria 3. Vi khuẩn có bao (Trichome). 4. Vi khuẩn dính kết và vi khuẩn có chồi 5. Spirochaete 6. Vi khuẩn Gram âm, hiếu khí và vi hiếu khí 7. Vi khuẩn Gram âm, kị khí không bắt buộc
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 8. Vi khuẩn Gram âm, kị khí bắt buộc 9. Rickettsia và Chlamydia Lớp 2: Vi khuẩn quang hợp 10. Vi khuẩn quang dưỡng không thải oxy (Onoxyphotobacteria) Lớp 3: Vi khuẩn quang hợp thải 11. Cyanobacteria oxy (Oxyphotobacteria) II. Ngành II: Firmicute Cơ thể nhân sơ có thành vi khuẩn gram dương Lớp 1: Fimibacteria 12. Vi khuẩn Gram+, không sinh bào tử 13. Vi khuẩn Gram+, sinh bào tử Lớp 2: Thallobacteria 14. Vi khuẩn tia và chỉ (Actinomycetales) (xạ khuẩn) III. Ngành III: Tenericutes 15. Mycoplasmes B. Giới sinh vật cổ (Kingdom Archaea) Mendosicutes Lớp 1: Archaea Cơ thể nhân sơ không có thành, hoặc có thành với hợp chất đặc trưng Pseudomurein, kiểu sinh lý rất đặc biệt. Đã từng chiếm đa số trên hành tinh cách đây 3 tỷ năm về trước, hiện nay chỉ còn lại vài nhóm: Methanogens, Halophiles và Thermoacidophiles Sự xếp loại (Classification) thiết lập các nhóm định loại (các taxon) căn cứ vào những tieu chuẩn hình thái và phân tử cấu tạo tế bào. Sự đặt tên (Nomenclature) là đưa ra một tên cho một nhóm, một cá thể theo nguyên tắc của Linaeus gồm 2 từ, một từ latin chỉ giống và từ kế tiếp chỉ loài. Ví dụ tên của trực khuẩn cỏ khô là Bacillus subtilis. Sự nhận biết (Identification) chỉ định các loài nghiên cứu vào một trong các loại (các taxon) đã mô tả. Phân loại học vi khuẩn ngày nay sử dung phương pháp định loại hình thái (Taxonomy phenetic), hay sử dụng phương pháp định loại số (Taxonomy numeric), phương pháp này sử dụng một lượng lớn các tính trạng và so sánh các tính chất để rút ra sự giống nhau giữa hai cá thể, trong đó chỉ số Jaccard là dễ hiểu và thông dụng nhất trong nghiên cứu đại cương. + nS SAB = hệ số giống nhau giữa A và B + SAB = nS = số các đặc điểm giống nhau nS+ + nd nd = số các đặc điểm khác nhau.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Vi khuẩn học còn sử dụng phương pháp định loại di truyền (Taxonomy genetic), 3 tiêu chuẩn được sử dụng ở đây là chỉ số (G + X)% (hệ số Chargaff), tử số lai DNA - DNA, số lượng và trật tự các nucleotide trong 16sRNAt và 5sRNAt. chỉ số lai DNA - DNA là một tiêu chuẩn bắt buộc để phân tích vị tría các loài vi khuẩn, cho đến nay các loài của họ vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae đã cho lai với nhau và thiết lập được mối liên hệ chủng loại phát sinh giữa chúng. Theo Woese (1981) trật tự nucleotide trong 16sRNAt là một chỉ số quan trọng xác định sự gần gũi của hợp chất protein và từ đó quy định mối quan hệ chủng loại phát sinh giữa các nhóm vi khuẩn. Chính nhờ phân tích 16sRNAt mà hình thành một hướng định loại mới - định loại chủng loại phát sinh (polygenetic taxonomy), nhờ đó có thể tách các vi sinh vật cổ ra khỏi vi khuẩn và chứng minh nó là nhánh tiến hoa độc lập khác xa xạ khuẩn. Các phương pháp định loại sinh hóa (chimiotaxonomy) ngày nay đã được sử dụng rộng rãi, như các hợp chất polymer của thành tế bào vi khuẩn (bao gồm vi khuẩn Gram dương, Gram âm và Cyanobacteria) là peptidogulcan (murein), hợp chất đặc trưng này không thấy ở nhóm vi khuẩn tiêu giảm thành Mycoplasmes và ở các vi sinh vật cổ. Các vi sinh vật cổ có hợp chất thành đặc trưng là pseudomurein, trong đó acid muramic được thay bằng acid talosaminuromic. Các mức đơn vị phân loại dùng trong vi sinh vật học là: Clone → biotype → species → genus → familia → order → classe → division → kingdom - Dòng tế bào (clone): là một quần thể vi khuẩn (hay vi sinh vật) có được từ một tế bào bố mẹ ban đầu nhờ sự phân chia vô tính. - Dạng (biotype): một nhóm cá thể có chung đặc điểm di truyền tuyển chọn và những đặ điểm chủ yếu, dạng có được từ tuyển chọn các dòng, đây là đơn vị hay dùng trong công nghệ vi sinh. - Chủng (nòi - souche): là từ thông dụng trong kỹ thuật thực hành, đó là taaoj hợp những cá thể có được do sự cấy chuyền từ một khuẩn lạc vi khuẩn. - Loài (species): tập hợp những cá thể giống nhau về hình dạng, cách sống, có thể sinh sản bình thường giữa chúng và thường không có khả năng này với các cá thể thuộc loài khác. - Giống (genus): tập hợp các vi khuẩn trong bảng xếp loại dưới họ, trên loài, tập hợp các loài rất gần nhau. - Họ (familia): tập hợp các giống có một số đặc điểm chung.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Bộ (order): một nhánh trong bảng xếp loại vi khuẩn, bao gồm một số họ gần nhau nằm dưới lớp. - Lớp (class): một nhánh trong bảng xếp loại vi khuẩn, bao gồm vi khuẩn trong một số bộ gần nhau. - Ngành (division): tập hợp các vi khuẩn ở một số lớp có chung một số đặc điểm cơ bản. II. Vi sinh vật nhân chuẩn. 1. Vi nấm Các cơ thể nấm với cấu tạo thành tế bào, kiểu trao đổi chất và hệ enzyme khác biệt với các cơ thể nhân chuẩn khác (thực vật, động vật) và khác xa với cơ thể nhân sơ nên từ lâu đã được xếp thành một giới riêng - đó là giới nấm (Kingdom Fungi). Có 3 danh từ thường dùng để chỉ nấm là: nấm men (Levures, Yeasts), nấm mốc (Moisissures) và nấm lớn hay nấm có quả thể. Trong vi sinh vật học, vi nấm được hiểu là các nấm có cơ thể hiển vi, bao gồm hai nhóm: - Nấm đơn bào hay nấm men. - Nấm sợi hay nấm mốc. 1.1. Nấm men (Levures, Yeasts) Nấm men là nhóm nấm cơ thể đơn bào, nhân chuẩn, hiển vi. Nấm men có thể thuộc về 3 lớp nấm là nấm túi (Ascomycetes), nấm đảm (Basidiomycetes) và nấm bất toàn (Deuteromycetes). Trong số 75.000 loài nấm hiện biết thì có hơn 500 loài nấm men thuộc khoảng 50 giống. Nấm men có hình trứng, quả dưa chuột đứng riêng lẻ hoặc tập hợp thành sợi dễ gẵy, kích thước tế bào từ 7 - 10μm. Trên môi trường sống, có những loại nấm men sinh các sắc tố đặc trưng như đỏ, vàng Nấm men sinh sản vô tính bằng đâm chồi hoặc phân chồi, giữa quá trình này có thể sinh sản hữu tính. Nấm men có 3 dạng chu trình sinh học: - Chu trình đơn bội - lưỡng bội như loài Saccharomyces cerevisiae. - Chu trình ưu thế lưỡng bội như loài Saccharomycodes ludgyzii. - Chu trình ưu thế đơn bội như ở loài Schizosaccharomyces octosporus. Nhờ kính hiển vi điện tử khoa học đã thấy có sự khác nhau về thời gian hình thành thoi vô sắc trong sinh sản vô tính ở nấm men phân đôi và nấm men đâm chồi.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nấm men nhân đôi thì trong chu kỳ phân bào cũng có các giai đoạn G1, S, G2 và M như sinh vật nhân chuẩn. Trong khi màng nhân chưa được phát tán, các thoi vo sắc của mitose được hình thành trong nhân và thể nhiễm sắc được đưa về hai cực, sau đó mới hình thành vách ngăn tạo thành hai tế bào riêng. Ở nấm men đâm chồi có các pha G1 và S bình thường, nhưng thoi vô sắc ở đây được hình thành rất sớm ngay cuối pha S làm cho pha G2 không bình thường (ngắn lại) và trong khi chưa hình thành hai nhân thành tế bào đã bắt đầu gấp lại. Cơ chế tách các thể nhiễm sắc ở phân bào có tơ của nấm men là nhờ các thoi vô sắc mà các thể nhiễm sắc trượt về hai đầu được diễn ra trong nhân. Trong khi ở phân bào vô tơ của các vi khuẩn, các thể nhiễm sắc con được hình thành vẫn đính lên màng sinh chất và chỉ được tách ra nhờ sự phát triển và phân vách của màng. So sánh cấu tạo tế bào nấm men và tế bào vi khuẩn ta thấy có sự tiến hóa nhảy vọt từ cơ thể nhân sơ chuyển thành cơ thể nhân chuẩn. Cùng với sự tiến hóa về nhân và cơ chế phân chia nhân (nhân có màng, có các thể nhiễm sắc, phân bào có tơ ) ở cơ thể nhân chuẩn xuất hiện nhiều cơ quan tử không thấy ở các cơ thể nhân sơ như ty thể, lục lạp (ở cơ thể nhân chuẩn quang hợp) Nghiên cứu các đặc điểm của cơ quan tử ta thấy rất nhiều điểm giống cơ thể nhân sơ như DNA mạch vòng (DNA nhân mạch thẳng), không có protein histone (thể nhiễm sắc trong nhân có histone), ribosome 70 S (trong tế bào là 80S) và phân bào trực phân trong khi tế bào phân bào gián phân. Mặt khác, khoa học còn tìm thấy một ít loài động vật nguyên sinh như Microsporidia và Giardia là những đơn bào nhân chuẩn kị khí còn lại cho đến nay, không có ty thể, những cơ thể này đại diện cho một nhánh tiến hóa tiêu giảm không ty thể của các cơ thể nhân chuẩn, kị khí so với nhánh tiến hóa phát triển của các cơ thể nhân chuẩn hiếu khí. Con đường tiến hóa hình thành ty thể trong các cơ thể nhân chuẩn hiếu khí được thúc đẩy nhanh hơn khi hàm lượng oxy trong khí quyển tăng lên. Người ta cho rằng một con đường tiến hóa để hình thành ty thể trong tế bào nhân chuẩn là do sự tiếp xúc của các vi khuẩn nội cộng sinh (endosymbiotic bacteria), những tế bào nhân chuẩn mang trong mình vi khuẩn hiếu khí nội cộng sinh, sau những thời kỳ nội cộng sinh kéo dài, có sự chuyển gen từ vi khuẩn vào nhân và chỉ còn lại một số gen tự trị trong ty thể, đó là tế bào nhân chuẩn hiếu khí mang ty thể như ngày nay. Ngoài những cấu tạo đặc biệt của nấm men so với vi khuẩn, thành tế bào của nấm cũng là một nét rất đặc trưng. Thành tế bào nấm có đến 80%
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - là polysaccharide mang tính kháng nguyên, trong đó các hợp chất mannan, glucan và chitine là rất quan trọng, phần còn lại là protein có thể đến 10 - 20%, trong đó gần một nữa là mannoprotein, chúng tạo thành 3 lớp của thành tế bào nấm men. Các polymer của thành tế bào có thay đổi chút ít phụ thuộc vào từng nhóm nấm. Bảng 2.5: Bảng phân nhóm đơn giản các nấm men Lớp Bộ Họ Họ phụ Giống (Classes) Saccharomycetaceae Schizosaccharum Schizosaccharo- vcetoideae myces Nadsonioideae Hanseniaspora Lipomycetoideae Lipomyces Saccharomycetoi- Debaryomyces deae Hansenula Kluyveromyces ) Ascomycetes Pichia Spermophthoraceae Sacharomyces m túi ( ấ m túi Endomycetales Endomycetales N Coccidiascus m Ustilagi Filobasidiaceae Filobasidium đả -nales Leuvures Leucospiridium Tremell- Sirobasidiaceae Sirobasidium ấ m ales N Basidiomy - Tremellaceae Tremalla cetes ) ( Cryptococcaceae Cryptococcoideae Brettanomyces Candida ) Cryptococcus ấ t toàn Torulopsis Rhodotoruloideae Rhodotorula Trichospororoideae Trichosporon ấ m b N Blastomycetales Deuteromy-cetes Sporobolomycetaceae Sporobolomyces ( Nấm men chiếm một vị trí đặc biệt trong công nghiệp thực phẩm: làm nở bột mì, nấu rượu, làm rượu vang, làm pho mát, sản xuất sinh khối để chế protein (trong nấm men có thể chứa đến 40% đạm của trọng lượng khô). Riêng sản xuất bánh mỳ hằng năm thế giới đã tiêu thụ 1,7 triệu tấn nấm men bánh mỳ.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1.2. Nấm mốc Nấm mốc là loại nấm sợi điển hình. Cũng như nấm men, nấm sợi là những cơ thể dị dưỡng, một số sống cộng sinh với thực vật, khi cộng sinh với tảo đơn bào hoặc tập hợp đơn bào thì hình thành địa y (Lichens). Một số nấm ký sinh trên động vật và thực vật gây nên các bệnh nấm rất khó chữa. Nhiều nấm sống hoại sinh sử dụng rác thải hữu cơ động vật và thực vật hoặc phá hoại thức ăn, vật dụng hằng ngày. Chúng thường có những enzyme phân giải rất mạnh như hệ enzyme phân giải cellulose, phân giải pectin, các enzyme amylase, protease, lipase Con người từ lâu đã biết sử dụng mặt có lợi của nấm mốc trong việc chế tương, nước chấm, sản xuất kháng sinh, tạo các enzyme Bảng 2.6: Bảng phân loại đơn giản một số giống nấm mốc Ngành Ngành phụ Lớp Bộ Giống Amastigo- Zygomycotina Zygomycetes Mucorales Mucor mycota (Zygomycetes) Rhizopus Ascomycotina Plectomycetes Eurotiales Emericella (A. nidulans) Pyenomycetes Spahaeriales Neurospora (N. grassa) Hemiascomycetes Endomycetales Eremothecium (nấm men) Basidiomycotina Hemibasidiomycetes Urenidales Puccinia (Basidiomycetes) Ustilaginales Ustilago Candida Geotrichum Deuteromycotina Hyphomycetes Aspergillus (Deuteromycetes) (dạng nấm men = (A. flavus, A. Blastomycetes) niger) Hyphomycetes Moniliales Penicillium P. votatum, P. camenbertii, P. roquefortii) Sợi nấm có thể có vách ngăn như các lớp nấm bậc cao (Ascomycetes, Basidiomycetes, Deuteromycetes) hoặc hình ống trong đó sợi có nhiều nhân mà người ta gọi là sợi cộng bào (coenocytis). Những loài nấm sợi không vách ngăn thuộc về các nấm bậc thấp như Oomycetes
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - và Zygomycetes. Các vách ngăn không ngăn cách hoàn toàn giữa các tế bào của sợi mà chúng thường liên hệ với nhau qua lỗ vách. Một bào tử khi rơi vào môi trường thuận lợi sẽ nảy mầm và tạo thành khuẩn lạc gồm hệ sợi phát triển sâu vào cơ chất để hút thức ăn (sợi cơ chất - SM), sợi cơ chất tạo thành khung của khuẩn lạc và sợi khí sinh mang các cuống bào tử (sợi khí sinh - AM) Các nấm bậc thấp có thể sinh ra các động bào tử một roi (chytridiomycetes) hoặc hai roi (Oomycetes) trong chu trình sinh sản của mình. Các nấm bậc cao như loài Aspergillus và Penicillium có thể hình thành cầu tiếp hợp giữa hai tế bào của hai sợi (+ và -), đó là hiện tượng sinh sản cận tính. Các cuống mang bào tử phát triển từ một loại sợi khí sinh, có thể phân nhánh hoặc không, trên đầu cuống bào tử có thể hình thành túi mang bào tử (Mucor, Rhizopus) với các bào tử túi sinh sản vô tính hoặc trên đầu cuống bào tử bằng phương pháp đâm chồi mà sinh ra các bào tử đính (conidie hay conidiospore), các cuống sinh bào tử có thể tập hợp lại thành thừng hay khoang đính bào tử (pycnide). Đôi khi các bào tử được hình thành bằng cách phân đốt của sợi (Geo trichum) mà người ta gọi là bào tử đốt (athrospore). Các bào tử hữu tính được hình thành nhờ quá trình hữu tính kết hợp các tế bào đực và cái (các giao tử) hoặc các sợi khác giới tính, hoặc do sự hợp nhất hai nhân trong sợi cộng bào (coenocytis) để hình thành hợp tử, sau đó nhờ giảm nhiễm mà hình thành các túi bào tử với các bào tử túi. Ở các nấm đảm (Basidiomycetes) quá trình hình thành đảm và các bào tử đảm là giai đoạn cuối cùng, quả thể nhìn thấy được bằng mắt thường, trong khi phần lớn chu trình phát triển ở dạng sợi mốc. Ở các loài nấm đảm quá trình hợp nhân xảy ra muộn hơn so với quá trình hợp chất nguyên sinh. Giai đoạn sợi lưỡng nhân (một tế bào có 2 nhân) tồn tại khá lâu, chỉ ở giai đoạn hình thành đảm mới có tế bào có nhân là 2n. * Tổng quát về nấm: Bảng 2.7: Các lớp nấm thường gặp Lớp nấm Loại sợi Bào tử vô tính Bào tử hữu Nới sống Ví dụ tính chính Oomycetes không có bào tử chuyển động Oospora thủy sinh, Allomyces vách ngăn nhiều loài gây (coenocytic) bệnh cho cá, mốc sương khoai tây Zygomycetes coenocytic bào tử túi, đôi khi bào tử Zygospora đất, phân giải Mucor, đính (conidia) (bào tử tiếp chất hữu cơ Rhizopus hợp) thực vật
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ascomycetes có vách đính bào tử (đâm chồi) bào tử túi đất, phân giải Neurospora, ngăn, một số (ascospore) chất hữu cơ Saccharo- đơn bào thực vật myces, Morchella Basidiomycetes có vách Uredospora, conidia bào tử đảm đất, phân giải Agaricus, ngăn, một số (đâm chồi) (basidio- chất hữu cơ Amanita đơn bào spore) thực vật Deuteromycetes có vách bào tử đính, bào tử đốt chưa thấy đất, thực vật Candida, ngăn, một số (arthrospora) và trên cơ thể Trychophyton, đơn bào động vật Epidermo- phyton Bảng 2.8: Các kiểu bào tử nấm Ví dụ giống nấm Kiểu bào tử Tính chất Saprolegnia Bào tử vô tính (động bào Bào tử đơn, có roi, chuyên động tử) Zoospores) Aspergillus, Đính bào tử (Conidiospore) Bào tử đơn hoặc tập hợp thành Penicillium chuỗi được hình thành trên cuống bào tử (Conidiospore) Mucor, Rhizopus Bào tử túi vô tính Bào tử được hình thành trong túi (Sporangiospores) (bào tử vô tính) Coccidioides Bào tử đốt (Arthrospores) Bào tử được hình thành bằng cách chia đốt các sợi khí sinh Candida Bào tử dây Thành dày, bào tử đơn, được hình (Chlamydospore), bào tử thành bằng phân đôi hay chồi giống mầm (Blastospore) nấm men Saccharomyces, Bào tử túi Được hình thành trong túi (bào tử Neurospora hữu tính), thường 4 - 8 bào tử trong một túi Agaricus Bào tử đảm Phát triển ở tận cùng của đảm (Basidiospores) (thường 4 bào tử) Rhizopus Bào tử tiếp hợp Bào tử lớn được hình thành trong (Zygospores) một thành dày (bào tử hữu tính) Saprolegnia Bào tử noãn (Oospore) Bào tử phát triển trong Oogonium (nguyên bào trứng) Các loài nấm đảm ăn được như các giống nấm mỡ (Agaricus bisporus), nấm rơm (Volvariella volvacea), mộc nhĩ (Auricularia), nấm hương (Lentinus), nhân nhĩ (Tremella) đang trở thành đối tượng chủ yếu trong công nghệ nuôi trồng nấm ăn. Phân loại nấm mốc chủ yếu dựa vào các tính trạng hình thái: cấu tạo sợi mang bào tử, cấu tạo bào tử và một số tính trạng sinh lý sinh hóa.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2. Vi tảo Vi tảo là tảo hiển vi có sắc tố quang hợp. Vi tảo đơn giản nhất là cơ thể đơn bào, hoặc tập hợp đơn bào, có thể có roi như Clamydomonas, Peridium và Euglena (tảo mắt), hoặc không có roi như Chlorella (tảo lục), Diatomia (tảo cát). Các vi tảo thường gặp hơn là các cơ thể đa bào hoặc tập hợp đơn bào, như các tập đoàn Volvox, Pediastrum, Scenendesmus (thuộc nhóm Archethalle) hoặc phức tạp hơn có bộ phận đính bám và bộ phận dựng đứng như các sợi mảnh phân nhánh hoặc không (có thể có vách ngăn tạo thành các tế bào tương đối độc lập hoặc không có vách ngăn như một ống cộng bào (coenocytic). Những tảo này sinh sản bằng cách phân chia những tế bào lạ ở giữa hoặc bằng cách rụng tế bào ở đầu cùng (Sphacelaria, Ectocarpus ), chúng sinh sản hữu tính bằng tiếp hợp đẳng giao (hai giao tử bằng nhau) hoặc dị giao (hai giao tử khác nhau). Các sắc tố quang hợp và hỗ trợ ở các nhóm tảo khác nhau thì khác nhau, hiện nay người ta đã biết 6 nhóm tảo với các sắc tố đã được nghiên cứu tương đối kỹ. Bốn giống tảo lục là Clamydomonas (đơn bào 2 roi), Gonium (tập hợp đơn bào 2 roi), Pandorina (tập hợp đơn bào, phía ngoài còn có 2 roi, phía trong mất roi) và Volvox (tập hợp đơn bào, phía ngoài có 2 roi làm chức năng di động cho cả tập đoàn, phía trong tế bào mất roi làm chức năng quang hợp, hô hấp) là một ví dụ rõ nét chứng minh sự tiến hóa từ tổ chức đơn bào lên tổ chức đa bào phân hóa thô sơ. Bảng 2.9: Sắc tố và một số tính chất của các nhóm tảo khác nhau Ngành Diệp Carote Oxycaroten Một số tính chất tảo lục -noid Lutein, Tế bào 2 roi, sinh sản vo tính t ít c) ộ Zeaxanthine, bằng chia đôi hoặc sinh sản hữu ụ β Neoxanthine, tính, chất dự trữ là tinh bột, o l a và b a và ả và m và Violaxanthine thành tế bào chủ yếu là cellulose (t α Chlorophy ta Astaxanthine, Đơn bào có 1 roi (một số có 2 - ắ t) Neoxanthine 3 roi), sinh sản vô tính bằng chia β o m đôi hoặc hữu tính, chất dự trữ là ả a và b a và (t mỡ và loại tinh bột paramylon, Euglenoph không có thành tế bào yta Lutein, Phần lớp là đơn bào, một số nhỏ Fucoxanthine, dạng sợi có 1 - 2 roi, sinh sản vô β Diadinoxanthine, tính hoặc hữu tính, chất dự trữ là a và c o vàng, ả o vàng, Diatoxanthine dầu và lecucosin với silic, thành (t Chrysophy ả o silic) tế bào thấm pectin, silica ta t
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Dinoxanthine, Đơn bào 2 roi ở bên, sinh sản a, ử Diadinoxanthine, vô tính bằng phân đôi, chất dự β Peridinine trữ là tinh bột, thành tế bào là a và c cellulosse ả o l Pyrophyta o giáp) ả o giáp) (T t Tucoxanthine, Đa bào, kích thước lớn, hai roi ả o Lutein, khác biệt ở bên, sinh sản vô tính (t Diatoxanthine, bằng động bào tử, sinh sản hữu β Xanthophylls tính bằng giao tử chuyển động, a và c chất dự trữ là Laminarian, thành tế bào có cellulosse và acid Phaeophyta alginic nâu) nâu) Phycocyanine, Hầu hết đa bào, kích thước lớn, Phycoerythrine, bất động, sinh sản vô tính bằng β Neoxanthine, Lutein, bào tử, sinh sản hữu tính bằng ) và Zeaxanthine, giao tử, chất dự trữ là tinh bột, a và d a và α đỏ Violaxanthine thành sinh chất chủ yếu là Rhodophyta ả o cellulosse (t 3. Động vật đơn bào Toàn bộ động vật được chia làm hai mức độ tổ chức: động vật đơn bào (Protozoa) và động vật đa bào (Metazoa) (theo phân giới truyền thống thì đó là hai giới phụ). Động vật đơn bào (đôi khi người ta gộp vào nhóm này cả những động vật hiển vi dạng sợi nhiều nhân) là những cơ thể đơn bào nhân chuẩn, thường dinh dưỡng hữu cơ, một số nhỏ quang dưỡng. Những động vật đơn bào đầu tiên đã được Leeuwenhoek A.V phát hiện ra ngay từ thế kỷ XVII nhưng được nghiên cứu vào thế kỷ XVIII bởi Joblot L. và nhiều tác giả khác. Theo hệ thống phân loại hiên nay thì động vật dơn bào được chia làm 4 nhóm: 1. Sarcomastigophora với các nhánh Sarcodina hay Rhizopodes (Rhizopodes và Actinopodes), nhánh Mastigophora hay Flagelles, nhánh Opalinata (cũng có tài liệu hợp nhất Rhizopodes và Flagelles vào dạng Rhizoflagelles). 2. Sporzoa (ký sinh trên động vật, một hoặc nhiều vật chủ). 3. Cnidospora (ký sinh trên động vật có xương và không xương). 4. Ciliophora hay cilie (roi ngắn - cils, có hai loại nhân: nhân to và nhân bé). Với hơn 30.000 loài được mô tả, động vật đơn bào sống ở đất và nước, nhiều động vật đơn bào có vai trò quan trọng ở các lớp bùn hoạt tính tại các trạm lọc nước thải.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bảng 2.10: Một số nhóm động vật đơn bào và tính chất của chúng Nhóm Một số tính chất Nơi sống Ví dụ Mastigophora Một hoặc nhiều roi Nước ngọt, ký sinh Trypanosoma, (flagella), tế bào có thể trên động vật Giardia, chia dọc. Leishmania Sarcodina Dạng amip, giả túc, Nước ngọt và mặn, Amoeba, không roi, chia đôi. ký sinh trên động vật Entamoeba Sporozoa Thường bất động, một số Ký sinh sơ cấp trên Plasmodium (gây có thể trườn, bò, chia động vật chân đốt, bệnh sốt rét cơn đôi, ký sinh động vật, sâu tác nhân truyền bệnh Malaria), bọ. ký sinh Toxoplasma Ciliophora Nhiều roi ngắn (tiêm Nước ngọt và mặn, Paramecium, mao-cilia), chia đôi ký sinh trên động vật, Balantidium ngang, mỗi tế bào trong dạ con của thường có 2 nhân, nhân động vật nhai lại lớn và nhân bé làm chức năng khác nhau. Cnidophora Hình thành chuỗi bào tử Ký sinh trên động vật Nosema gây bệnh nhờ sợi phình ra và cắt có xương và không tầm gai (Pebrina) khúc. xương. Sau đây là so sánh một số tính chất của các nhóm vi sinh vật Bảng 2.11: So sánh một số tính chất của các nhóm vi sinh vật Tính chất Vi khuẩn Nấm Tảo Động vật đơn Ghi chú bào Loại tế nhân sơ nhân chuẩn nhân chuẩn nhân chuẩn bào Kiểu dinh hóa dị dưỡng hóa dị dưỡng quang tự hóa dị dưỡng tính chất dưỡng (một số quang hữu cơ dưỡng hữu cơ số đông dưỡng) Đa bào, đơn bào đa bào (trừ một số đơn đơn bào đơn bào nấm men) bào và một số đa bào Cách sắp riêng lẻ, một đơn bào, sợi đơn bào, tập riêng lẻ, tập xếp tế bào số hình thành không vách hợp sợi và hợp tập hợp ngăn và sợi có bắt đầu hình vách ngăn thành mô Phương quang hợp, hấp thụ, thực tính chất pháp thu hấp thụ hấp thụ hấp thụ bào số đông nhận thức ăn Tính chất phân bào vô bào tử hữu sắc tố quang chuyển động đặc trưng tơ (trực phân) tính và vô hợp và sắc tố tính hỗ trợ Thành tế Murein Hemicellulose cellulose không có hoặc bào và chitine lipoproteid pH tối ưu 6,5 - 7,5 3,8 - 5,6 gần trung trung tính tính chất
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - tính số đông Nhu cầu kị khí đến hiếu khí hiếu khí hiếu khí tính chất O2 hiếu khí số đông Chất dự các loại poly- glucogen tinh bột glucogen và trữ chính saccharide nhiều loại poly- saccharide Số loài 4000 80.000 (tất cả 15.000 (chỉ 30.000 (chỉ hiện biết giới nấm) tính tảo đơn tính động vật bào) đơn bào) Câu hỏi ôn tập chương 2 1. Vẽ sơ đồ cấu tạo tế bào vi khuẩn, trong đó ghi rõ các cấu tạo bắt buộc phải có và cấu tạo không thường xuyên phụ thuộc vào nhóm vi khuẩn. 2. So sánh cấu tạo thành tế bào vi khuẩn và vi sinh vật cổ. Nói rõ vai trò của thành trong hoạt động sống và trong phương pháp nhuộm Gram. 3. Vẽ sơ đồ cấu tạo màng sinh chất của vi khuẩn, nói rõ chức năng vận chuyển các chất qua màng. 4. Bản chất của các vật thể ẩn nhập, cấu tạo của chúng và khả năng nhuộm màu. 5. Chất nhân của vi khuẩn, những phát hiện mới trong vấn đề genophore của cơ thể nhân sơ. 6. Plasmid ở cơ thể nhân sơ, vai trò và chức năng. 7. Màng nhầy và tiên mao, cấu tạo và chức năng các loại. 8. Nội bào tử, cấu tạo và nhuộm màu. 9. Nêu một số ví dụ vi khuẩn sinh bào tử và không sinh bào tử, ứng dụng của chúng trong công nghệ vi sinh. 10. Vẽ sơ đồ cấu tạo tế bào nấm men. 11. Cấu tạo thành tế bào nấm. 12. Các chu trình sinh học của nấm men, đại diện nấm mốc. 13. Nguyên tắc và phương pháp phân loại vi sinh vật. 14. Định nghĩa và cho ví dụ các khái niệm sau: bào tử vô tính, bào tử hữu tính, nội bào tử, bào tử đính, bào tử túi, bào tử đảm, sợi nấm có vách ngăn, sợi cộng bào, sợi hai nhân. 15. Nêu một số nấm có lợi và gây hại. 16. Các nhóm tảo, cấu tạo tế bào và thành tế bào. 17. Động vật đơn bào, cấu tạo đặc trưng khác với vi khuẩn. 18. So sánh tổng quát sự khác biệt của vi khuẩn, nấm, tảo đơn bào và động vật đơn bào.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 3 Các khái niệm cơ bản về virus Virus là các tác nhân rất nhỏ có thể gây bệnh ở mọi cơ thể sống. Do cấu tạo rất đơn giản nên muốn nhân lên chúng bắt buộc phải ký sinh trong tế bào và nhờ bộ máy tổng hợp của tế bào. I. Đặc điểm của virus Kích thước nhỏ. Virus có kích thước rất nhỏ từ 10nm đến 300nm trong khi kích thước của vi khuẩn khoảng 1000nm và kích thước của hồng cầu là 7500nm. Vì vậy virus chỉ có thể quan sát được trên kính hiển vi điện tử. Hình 3.1: Hình thái của một số virus 1.Đối xứng đa diện: [A] polio-, wart-, adeno-, rota-; [B] herpet. 2.Đối xứng xoắn: [C] khảm thuốc lá; [D] cúm;[E] sởi, quai bị, parainfluenza; [F] dại; 3.Đối xứng hỗn hợp:[G] poxvirus; [H] phage T chẵn • Genome virus chỉ chứa một loại acid nucleic, có thể là DNA hoặc RNA, có thể ở dạng thẳng hoặc khép kín, chuỗi đơn hoặc chuỗi kép. Genome phân đoạn hoặc không phân đoạn. Là dạng sống không có hoạt tính trao đổi chất. Virus không có ribosome hoạt động hoặc không có bộ máy tổng hợp protein. Cho nên mặc dù một số virus có enzyme riêng cuả mình nhưng virus chỉ có thể nhân lên
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - trong tế bào sống, điều khiển bộ máy tổng hợp của tế bào phục vụ cho mình để tạo thành các hạt virus mới. II. Cấu trúc virus Virus có cấu tạo rất đơn giản, bao gồm lõi là acid nucleic, tức genome nằm ở phía trong còn phía ngoài được bao bọc bởi vỏ protein, vỏ protein bảo vệ genome khỏi sự tác động của các yếu tố môi trường ví dụ như nuclease trong máu. Vỏ protein được gọi là capsid. Capsid được cấu tạo bởi các đơn vị hình thái là capsome. Capsome lại được cấu tạo bởi các đơn vị cấu trúc là protome. Protome có thể là monome (chỉ có một phân tử protein) hoặc polyme (nhiều phân tử protein). Capsid và acid nucleic được gọi là nucleocapsid. Hình 3.2. Cấu trúc cơ bản của virion Lõi là acid nucleic, vỏ là capsome là protein, hợp lại thành nucleocapsid. Nucleocapsid được bao bọc bởi lớp vỏ ngoài (lipoprotein) với các gai. A.Sơ đồ virus đa diện đơn giản nhất, mỗi mặt hình đa diện là tam giác đều. Đỉnh do 5 cạnh hợp thành. Mỗi cạnh chứa 3 capsomer B. Sơ đồ của virus hình que với cấu trúc đối xứng xoắn (virus khảm thuốc lá). Capsomer sắp xếp xoắn xung quanh sợi acid nucleic dạng xoắn ốc.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Một số virus còn chứa vỏ ngoài, bao bọc bên ngoài capsid. Vỏ ngoài có bản chất là lipoprotein chứa kháng nguyên của virus. Vỏ ngoài một phần bắt nguồn từ màng sinh chất của tế bào chủ khi virus chui ra ngoài theo lối nảy chồi. ở một số virus, vỏ ngoài có nguồn gốc từ màng nhân của tế bào. Hạt virus nguyên vẹn còn được gọi là virion. Virus có 3 kiểu cấu trúc • Cấu trúc hình khối. Capsid có cấu trúc hình khối 20 mặt tam giác đều. • Cấu trúc xoắn. Nucleocapsid dạng kéo dài. Các capsome sắp xếp xung quanh theo chiều xoắn của acid nucleic. Đa số virus có cấu trúc xoắn có vỏ ngoài bao bọc nucleocapsid xoắn. • Cấu trúc phức tạp. Cấu trúc hỗn hợp vùa dạng khối vừa dạng xoắn. Ví dụ phage có đầu dạng khối, đuôi dạng xoắn trông như con nòng nọc. III. Nuôi cấy virus Do virus chỉ sinh sản bên trong tế bào sống nên phải có các phương pháp đặc biệt để nuôi cấy chúng. Có 3 hệ thống chính dùng để nuôi cấy virus trong phòng thí nghiệm. • Nuôi cấy mô tế bào. Các tế bào có nguồn gốc từ các mô của người hay động vật đươc nuôi trong bình chứa môi trường nhân tạo, cho phát triển và dùng làm nguồn nguyên liệu để cấy virus. • Phôi gà. Một số virus có thể nhân lên trong tế bào phôi gà 6- 13 ngày. Ngày nay phương pháp nuôi này đã được thay thế bởi tế bào nuôi cấy mô. Tuy nhiên trong sản xuất một số loại vaccine, phương pháp này vẫn được sử dụng. • Động vật thực nghiệm. Trước đây phương pháp này được dùng phổ biến để phân lập và nghiên cứu virus. Các động vật được sử dụng là chuột, thỏ, khỉ, chồn Tiêm hỗn dịch nghi là có virus vào động vật và quan sát bệnh cảnh lâm sàng. Hiện nay phương pháp này vẫn được dùng để phân lập một số virus. IV. Ảnh hưởng của virus lên tế bào Virus có thể tác động lên tế bào theo 4 cách sau: • Gây chết tế bào. Kết quả của việc nhiễm virus là làm cho tế bào bị huỷ hoại, dẫn đến làm chết tế bào (CPE- Cytopathic effect).
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - • Chuyển dạng. Tế bào bị nhiễm virus nhưng không chết mà chuyển từ trạng thái bình thường sang trạng thái đặc biệt, thành các tế bào u hoặc ung thư. • Nhiễm tiềm tàng. Virus tồn tại bên trong tế bào ở trạng thái hoạt động tiềm ẩn nhưng không ảnh hưởng rõ rệt đến chức năng của tế bào. • Gây ngưng kết hồng cầu. Một số virus trên bề mặt vỏ ngoài có chứa protein gây ngưng kết hồng cầu (Haemaglutinin) gắn trên bề mặt các tế bào nhiễm. Khi thêm hồng cầu vào thì hồng cầu sẽ bị kết dính bởi các tế bào nhiễm. V. Phân loại virus Virus được phân loại dựa theo đặc điểm hình thái, bản chất của genome (DNA hay RNA), có hay không có vỏ ngoài, vị trí lắp ráp Uỷ ban quốc tế phân loại virus quy định: Họ virus có tiếp vị ngữ là - viridae, họ phụ – virinae và chi- virus. Sau đây là một số virus gây bệnh. Bảng 3.1. Virus gây bệnh chứa genome DNA Nhóm virus Tên virus Tên bệnh Pox Variola Đậu mùa Molluscum (u mềm) u mềm lây Herpes Herpes simplex Herpes Varicella zoster Thuỷ đậu zona (shingles) Cytomegalo Nhiễm trong thoả hiệp miễn dịch Bệnh bạch cầu đơn nhân lây nhiễm EB ( Epstein- Barr), Bệnh ngoại ban đột ngột HH6 Adeno Virus adeno Viêm họng Viêm kết mạc Hepadna Viêm gan B Viêm gan Papova Papiloma Mụn cóc Virus JC Viêm chất trắng não nhiều ổ tiến triển Parvo B19 Ban đỏ truyền nhiễm, cơn bất sản
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bảng 3.2. Virus gây bệnh chứa genome RNA Nhóm Tên virus Tên bệnh virus Orthomyxo Virus cúm Cúm Paramyxo Á cúm;Hợp bào hô hấp Viêm nhiễm đường hô hấp Sởi Sởi Quai bị Quai bị Corona Virus corona Gây nhiễm đường hô hấp SARS Rhabdo Virus dại Bệnh dại Picorna Entero Viêm não, bại liệt Rhino Cảm lạnh Viêm gan A Viêm gan Calici SRSV (virus có cấu trúc dạng Viêm dạ dày, ruột tròn nhỏ- small round structure virus) Toga Alpha (virus arbo nhóm A) Viêm não Rubi Sốt xuất huyết Rubeon (sởi Đức) Flavi Flavi (virus arbo nhóm B) Viêm não Sốt xuất huyết Viêm gan C Viêm gan Bunya Một số virus arbo Viêm não Sốt xuất huyết Sốt, viêm thận Reo Rota Bệnh đường tiêu hoá Arena Viêm màng não đám rối màng Viêm màng não mạch lympho bào Virus Machupo Virus Junin Virus lassa Sốt xuất huyết Retro HTLV-I, II Ung thư tế bào T U lympho Liệt HIV- 1, 2 AIDS Filo Virus Marburg Sốt Marburg Virus E bola Sốt xuất huyết Ebola VI. Ảnh hưởng của tác nhân vật lý, hoá học đến virus - Nhiệt độ cao: Đa số virus bị bất hoạt ở 560C trong vòng 30 phút, hoặc ở 1000C trong vài giây.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Nhịêt độ thấp: Đa số virus bền ở nhịêt độ lạnh nên có thể bảo quản lâu ở – 700C. Một số virus bị bất hoạt trong quá trình làm đông lạnh hoặc tan băng. - Khô hạn: Khả năng chịu khô hạn của virus khác nhau tuỳ loài. Một số sống sót, một số bị bất hoạt nhanh ở điều kiện khô hạn - Bức xạ tử ngoại: Virus bị bất hoạt bởi tia tử ngoại - Chlorofoc, ete và các dung môi khác: Các virus có vỏ ngoài chứa lipid sẽ bị bất hoạt, còn không chứa lipid sẽ bền vững. - Các chất oxi hóa và chất khử. Virus bị bất hoạt bởi dưới tác dụng của formaldehyt, clo, iot và H2O2. β- propiolacton và formaldehyd là các hoá chất được dùng để bất hoạt virus trong sản xuất vaccine, song đa số virus không bị bất hoạt bởi phenol. - Chất khử trùng virus: Tốt nhất là dùng dung dịch hypoclorua (một chất ăn mòn) và glutaraldehyt (là chất có thể gây mẫn cảm và kích thích gây khó chịu chảy nước mắt cho người dùng). VII. Các bệnh do virus Virus là tác nhân gây bệnh quan trọng cho người, động vật, cây trồng và vi sinh vật. Đa số các bệnh thường gặp ở người là do virus. Hầu hết chúng gây bệnh ở thể nhẹ, bệnh nhân tự bình phục sau một thời gian nhất định. Nhiều loại tồn tại thầm lặng trong cơ thể. Chúng nhân lên nhưng không gây bất kỳ triệu chứng nào. Tuy nhiên việc nhiễm virus thường ở thể nhẹ, nhưng đôi khi có thể gây bệnh trầm trọng ở những người mẫn cảm bất thường. Một số do virus gây bệnh rất nặng và thường có tỷ lệ tử vong cao. VIII. Con đường lây nhiễm của virus vào cơ thể Virus vào cơ thể theo 4 con đường chính: - Hít thở: Qua đường hô hấp - Ăn uống: Qua đường tiêu hoá (dạ dày- ruột) - Xâm nhập qua da, vết xước niêm mạc (qua quan hệ tình dục), truyền máu, tiêm chích, phẫu thuật cấy ghép hay do côn trùng hoặc động vật cắn. - Bẩm sinh: Do mẹ truyền qua nhau thai sang con
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - IX. Sự xâm nhập Cơ chế gây bệnh chủ yếu của virus là sự xâm nhập. Bệnh sinh ra do virus lan truyền trực tiếp tới các mô và cơ quan trong cơ thể. Sự sinh sản của virus trong tế bào sẽ giết chết tế bào (tuy nhiên có trường hợp không giết tế bào). Tác động gây huỷ hoại tế bào được gọi là CPE (cytopathic effect) sẽ dẫn đến tổn thương và huỷ hoại chức năng của các mô và cơ quan, rồi từ đó biểu hiện ra các dấu hiệu, triệu chứng. X. Các quá trình nhân lên của virus Virus không có hoạt tính trao đổi chất mà sử dụng bộ máy trao đổi chất của tế bào để tổng hợp các thành phần thiết yếu của mình, sau đó lắp ráp tạo ra các hạt virus con giống như nguyên bản. Vì vậy người ta thường sử dụng thuật ngữ nhân lên (nhân bản) của virus thay cho từ sinh sản. Sự nhân lên của virus có thể làm tan tế bào gọi là chu trình sinh tan hoặc có thể gắn genome của mình vào nhiễm sắc thể của tế bào, tồn tại lâu dài dưới dạng tiềm ẩn mà không là chết tế bào gọi là chu trình tiềm tan. Quá trình nhân lên của virus diễn ra theo 7 giai đoạn 1. Hấp phụ a. Gắn thụ thể đặc hiệu của mình lên thụ thể nằm trên màng sinh chất của tế bào. Vì có tính đặc hiệu cao nên chỉ có virus nhất định mới gắn lên được các tế bào nhất định. b. Sự hấp phụ được tăng cường khi có mặt của ion Mg2+ hoặc Ca2+ 2. Xâm nhập a. Thông thường virus xâm nhập vào tế bào theo cơ chế ẩm bào. - Virus không có vỏ ngoài : Màng tế bào lõm vào bao lấy virus tạo không bào tạm thời. Tiếp đó không bào dung hợp cùng với mạng lưới nội chất để giải phóng nucleocapsid. - Virus có vỏ ngoài: Vỏ ngoài của virus dung hợp với màng sinh chất rồi đẩy nucleocapsid vào trong mà không tạo không bào. Vỏ ngoài virus hoà với màng sinh chất mà không chui vào tế bào chất . - Màng tế bào lõm vào bao lấy virus cùng vỏ ngoài, tạo không bào. Sau đó màng không bào (có nguồn gốc từ màng tế bào) dung hợp với vỏ ngoài của virus rồi đẩy nucleocapsid vào tế bào chất.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hình 3.3: Các phương thức xâm nhập của virus vào tế bào 1-Virus có vỏ ngoài: a) Dung hợp với màng sinh chất, đẩy nucleocapsid vào tế bào. Vỏ ngoài virus nằm trên màng sinh chất (ví dụ virus paramyxo, herpes). b) Xâm nhập theo lối ẩm bào, tạo không bào. Dung hợp với màng lưới nội chất hoặc endosom tiêu hóa rồi giải phóng nucleocapsid (ví dụ virus cúm, toga và rabdo) 2.Virus không có vỏ ngoài. Xâm nhập theo lối ẩm bào, tạo không bào, dung hợp với endosom tiêu hóa, tiến hành cởi vỏ và giải phúng acid nucleic (ví dụ virus polio, adeno và reo). 3. Cởi vỏ Enzyme tiêu hoá của tế bào từ lysosome tiến hành phân giải vỏ protein cuả virus để giải phóng acid nucleic hoặc genome vào tế bào chất. 4. Phiên mã - Tạo thành mRNA của virus hoặc phân tử dạng sao chép của genome (RF- replicative form) - Thực hiện nhờ enzyme của tế bào hoặc của virus - Diễn ra theo cơ chế điều khiển phức tạp: • Kiểu phiên mã trước và sau khi sao chép acid nucleic hoàn toàn khác nhau.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - • Nhiều genome virus chứa promoter và enhancer có tác dụng kích thích quá trình phiên mã. • Bản phiên mã đầu tiên thường được cắt nối (splicing) để loại bỏ các đoạn intron nằm xen giữa các exon. • Phiên mã đôi khi xảy ra theo cơ chế chồng lớp. Trong cùng một gen có nhiều điểm khởi đầu và nhiều điểm kết thúc, nhờ đó tạo ra nhiều protein từ cùng một đoạn acid nucleic - Về cơ bản mRNA của virus có những đặc điểm sau đây (nhưng cũng có thể khác): • Chứa trình tự khởi đầu • Có gắn mũ ở đầu 5’ • Ở đầu 3’ có gắn đuôi polyA 5. Tổng hợp các thành phần của virus 5.1. Tổng hợp protein của virus mRNA của virus được phiên mã trên ribosome của tế bào tạo ra 2 loại protein - Protein cấu trúc là protein capsid, protein vỏ ngoài và protein trong lõi. - Protein khôngcấu trúc là enzyme cần cho sao chép genome. Protein không cấu trúc tìm thấy trong hạt virus, trừ một số trường hợp đặc biệt ví dụ enzyme phiêm mã ngược có trong virus HIV hoặc virus viêm gan B chứa DNA polymerase, một số virus RNA chứa RNA polymerase 5.2.Tổng hợp acid nucleic của virus - Genome của virus con được sao chép từ genome của virus mẹ. Trong trường hợp genome là mạch đơn thì khuôn là mạch bổ sung mới tạo thành của genome mẹ. - Phần lớn quá trình sao chép được thực hiện nhờ polymerase (replicase) do virus mã hoá. Đối với một số virus DNA thì quá trình tổng hợp được thực hiện nhờ enzyme của tế bào. 6. Lắp ráp - Genome và protein mới được tạo thành lắp ráp với nhau tạo nên hạt virus mới. Đa số trường hợp protein capsid lắp ráp tạo thành cấu trúc
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - rỗng gọi là tiền capsid (procapsid) sau đó do chuyển động Brao, acid nucleic chui vào cấu trúc này rồi hàn kín lại. - Lắp ráp có thể xảy ra trong nhân tế bào, trong tế bào chất hoặc ngay sát màng sinh chất (đối với đa số virus có vỏ ngoài). Màng sinh chất bao lấy nucleocapsid tạo vỏ ngoài. 7. Giải phóng Virus có thể làm tan tế bào để chui ồ ạt ra ngoài hoặc đối với virus có vỏ ngoài thì chui ra từ từ theo lối nảy chồi. XI. Genome virus • Có thể là DNA hoặc RNA mà không bao giờ chứa cả hai. • Có dạng chuỗi đơn hoặc chuỗi kép. • Dạng thẳng hoặc khép kín (đóng vòng). Virus chứa genome DNA kép thường có kích thước lớn, virus chứa genome DNA đơn thường có kích thước nhỏ. • Genome RNA kép tất cả đều phân đoạn (trong mỗi hạt virus có nhiều đoạn). Còn phần lớn genome RNA đơn không phân đoạn (trừ virus cúm và HIV). • Genome RNA đơn có trình tự nucleotit giống trình tự của mRNA thì được quy ước là genome (+), còn ngược lại được gọi là genome (-). • Genome của HepDNAaviridae (ví dụ virus viêm gan B) khi sao chép phải thông qua RNA trung gian (DNA – RNA- DNA). Acid nucleic của virus có kích thước lớn. • Có trọng lượng phân tử lớn. • Mã hoá cho nhiều protein. • Mã cho nhiều enzyme cần cho quá trình nhân lên. Acid nucleic của virus có kích thước nhỏ. • Có trọng lượng phân tử nhỏ. • Do dó khả năng mã hoá tạo protein hạn chế. • Nhiều trường hợp virus phải có gen chồng lớp. • Để nhân lên phải dùng một số enzyme của tế bào.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Khả năng gây nhiễm. • Đối với nhiều loại virus, acid nucleic chỉ có khả năng lây nhiễm khi đã được đưa vào trong tế bào. Ví dụ khi được giải phóng khỏi vỏ capsid, bản thân acid nucleic có thể tự thực hiện quá trình gây nhiễm tế bào, bắt đầu chu trình gây nhiễm hoàn chỉnh để nhân lên. • Genome của các virus chứa RNA (-) không có khả năng gây nhiễm. Muốn nhân lên chúng phải phiên mã thành RNA (+). XII. Protein của virus Tuỳ thuộc vào thời gian tạo thành mà protein của virus được chia làm 3 loại • Protein được tổng hợp ngay sau khi nhiễm được gọi là protein sớm tức protein không cấu trúc. Đây là enzyme cần cho sao chép acid nucleic . • Protein được tổng hợp muộn hơn gọi là protein muộn, thường là protein cấu trúc tạo capsid, vỏ ngoài và protein lõi. • Protein phân giải, thường là lyzozym giúp virus giải phóng ra khỏi tế bào. Ba loại protein được điều hoà tổng hợp một cách hợp lý. Protein sớm là enzyme xúc tác nên chỉ cần một lượng nhỏ, còn protein cấu trúc thì phải tổng hợp một lượng lớn. XIII. Các phương thức nhân lên của virus Quá trình nhân lên của virus trong tế bào hết sức phức tạp. Mỗi nhóm virus có cách nhân lên riêng. Virus được chia làm 6 nhóm dựa vào genome và cách thức tổng hợp mRNA. Sau đây là vài nét đơn giản hoá quá trình nhân lên để nêu bật sự khác nhau giữa các nhóm. Các virus có genome DNA 1. Nhóm 1. virus DNA kép Ví dụ virus vaccinia, herpes simplex, adeno, papiloma. 1.1. Dịch mã Có 2 loại mRNA được tổng hợp . • mRNA sớm: được tạo thành trước khi tổng hợp DNA virus, chủ yếu mã hoá cho các enzyme tham gia vào quá trình tổng hợp acid nucleic của virus,
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - • mRNA muộn: tạo thành sau khi tổng hợp DNA virus , chủ yếu mã hoá cho các protein cấu trúc như vỏ capsid, vỏ ngoài 1.2. Tổng hợp DNA virus - Các enzyme Enzyme sao chép DNA chủ yếu là DNA polymerase phụ thuộc DNA.Các virus có kích thước lớn hơn (ví dụ vaccinia, herpes simplex) thì tự tổng hợp DNA polymerase riêng cho mình.Các virus có kích thước nhỏ (ví dụ adeno, papiloma) thì sử dụng DNA polymerase của tế bào - Khuôn: DNA của virus con được tổng hợp trên khuôn genome DNA của virus mẹ. - Vị trí tổng hợp: trong nhân tế bào (trừ virus pox). - DNA mới tạo thành • Dùng làm khuôn để tạo mRNA muộn cần cho tổng hợp protein muộn. • Làm khuôn để tạo mạch tươngbù cần cho tổng hợp nhiều genome của virus mới. 1.3. Tổng hợp protein virus Quá trình gồm 2 giai đoạn tuỳ thuộc vào sự tổng hợp mRNA. - Tổng hợp protein sớm: Đây là các enzyme (DNA polymerase phụ thuộc DNA ) cần cho sao chép DNA. - Tổng hợp protein muộn • Diễn ra sau khi tổng hợp DNA • Chủ yếu là các protein cấu trúc để tạo vỏ capsid và vỏ ngoài • Vị trí tổng hợp : Protein được tổng hợp trên ribosome trong tế bào chất , sau đó được vận chuyển tới vị trí lắp ráp. 1.4. Lắp ráp Quá trình lắp ráp genome với protein để tạo thành hạt virus mới xảy ra ở các vị trí khác nhau bên trong tế bào. - Trong nhân tế bào: Ví dụ virus Herpes simplex, adeno, papiloma. Riêng virus herpes hình thành vỏ ngoài bằng cách nảy chồi qua màng nhân. Màng nhân trước đó đã được gắn glycoprotein do virus mã hoá tại
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - các vị trí đặc hiệu. Virus được bao bởi màng nhân khi ra khỏi nhân, sau đó kết hợp với mạng lưới nội chất sần hoặc bộ máy Golgi để ra khỏi tế bào. - Trong tế bào chất: Ví dụ virus vaccinia nhân lên hoàn toàn trong tế bào chất tại các cụm ribosome. 1.5. Virus có genome DNA kép đặc biệt Virus viêm gan B (HBV) có chu trình nhân lên đặc biệt và phức tạp. Genome gồm 2 mạch không bằng nhau. Mạch (-) dài, mạch (+) ngắn. Chứa enzyme DNA polymerase. Sau khi nhiễm, DNA được giải phóng vào nhân. Phiên mã xảy ra trong nhân nhờ RNA polymerase của tế bào để tạo ra nhiều loại mRNA trong đó có RNA kích thước lớn được coi là tiền genome – một dạng trung gian để tạo genome. Các RNA đi ra tế bào chất để tổng hợp protein của virus như protein lõi và polymerase. Enzyme này có 3 hoạt tính ( DNA polymerase, enzyme phiên mã ngược và ribonuclease H). Tiếp đó RNA tiền genome liên kết với DNA polymerase và protein lõi để tạo ra hạt lõi (virus chưa hoàn chỉnh). Enzyme phiên mã ngược tiến hành chuyển RNA tiền genome thành mạch DNA (-), sau đó hầu hết RNA tiền genome bị phân huỷ nhờ ribonuclease H. Chỉ một đoạn RNA được giữ lại dùng làm mồi cho DNA polymerase tổng hợp mạch DNA (+) từ khuôn DNA (-) để tạo chuỗi DNA kép. Tiếp đó là hoàn thiện nucleocapsid. 2. Nhóm 2. Virus DNA đơn. • Chỉ có một họ duy nhất là Parvoviridae. • Các virus chứa DNA đơn thường có genome nhỏ. • Tiến hành sao chép trong nhân nhờ DNA polymerase của tế bào để tạo DNA kép trung gian, gọi là dạng sao chép (RF-replicative form). • RF vừa dùng làm khuôn tổng hợp DNA đơn genome vừa dùng để phiên mã tạo mRNA sau đó dịch mã tổng hợp protein . • Một số virus có khiếm khuyết nên muốn nhân lên cần sự hỗ trợ của các virus khác. Các virus có genome RNA. Do vật liệu di truyền là RNA nên virus có cơ chế sao chép không giống với các cơ thể sống khác. Genome RNA của virus có các dạng phiên mã sau đây.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - RNA đơn, (+): Genome của virus chính là mRNA. - RNA đơn, (-): mRNA được phiên mã từ genome của virus mẹ . - RNA kép, phân đoạn: mRNA của virus được phiên mã riêng từ mỗi đoạn RNA genome của mẹ sử dụng transcriptase liên kết với mỗi đoạn. Virus RNA có các đặc điểm sau: • Do tế bào chủ không có RNA polymerase phụ thuộc RNA nên enzyme này bắt buộc phải được mã hoá bởi genome virus và thường có mặt trong hạt virus trưởng thành. • Gen mã hoá cho RNA polymerase thường là gen lớn nhất trong genome và độc lập hoàn toàn với nhân tế bào chủ trong sao chép và phiên mã. Do vậy khác với virus DNA gây nhiễm ở eucaryota, rất nhiều virus tiến hành nhân lên hoàn toàn trong tế bào chất. • Các enzyme RNA polymerase phụ thuộc RNA hoạt động không chính xác như polymerase phụ thuộc DNA và không có khả năng đọc sửa (proofreading), nên có tần số đột biến rất cao, khoảng 10-3- 10-4 base, qua mỗi chu kỳ sao chép xuất hiện một đột biến, gấp 3-4 lần so với virus DNA. Điều này dẫn đến 3 hệ quả: Tần số đột biến ở virus rất cao nên nếu virus có chu kỳ nhân nhanh thì sự biến đổi kháng nguyên cũng diễn ra nhanh, vì thế tính độc cũng phát triển rất nhanh. Điều này có được là do virus RNA thích nghi rất nhanh với sự thay đổi của điều kiện môi trường hoặc tế bào chủ. Một số virus RNA đột biến nhanh đến nỗi chúng tạo thành và tồn tại các quần thể chứa các genome khác nhau ngay trong một vật chủ. Việc xác định chúng ở mức độ phân tử chỉ có thể dựa vào các trình tự chiếm đa số hoặc trung bình. Do nhiều đột biến có hại cho sự nhân lên của virus, nên tần số đột biến đặt ở giới hạn cao hơn kích thước genome RNA, vào khoảng 10 nucleotit. Sau đây là một số ví dụ về quá trình nhân lên của virus RNA. 3. Nhóm 3. Virus RNA đơn, (+) Ví dụ virus gây bệnh bại liệt polio. Lúc đầu không có quá trình phiên mã, vì RNA genome có trình tự nucleotid giống với trình tự của mRNA nên làm luôn chức năng của mRNA.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Có khả năng gây nhiễm vì genome mã hoá được cho tất cả các protein cần thiết của virus. 3.1. Dịch mã Genome RNA (+), dùng làm mRNA để tổng hợp polypeptit tiền chất lớn sau đó nhờ protease phân cắt thành các phân tử nhỏ có chức năng khác nhau như: • Protein cấu trúc tạo capsid. • RNA polymerase phụ thuộc RNA cần cho quá trình sao chép (tế bào không có enzyme này) • Protease phân cắt peptit lớn. • Protein gắn vào đầu 5' của genome (thay cho mũ) gọi là protein VPg, cần cho khởi đầu sao chép. 3.2. Tổng hợp RNA của virus • Sự tạo thành genome mới xảy ra trên khuôn RNA dạng sao chép (RF). Dạng này được tạo thành bằng cách tổng hợp RNA (-) bổ sung trên khuôn RNA (+) mẹ. • Genome RNA (+) được tổng hợp trên khuôn RNA (-) của dạng sao chép RF Hình 3.3: Chu trình đơn giản hoá quá trình nhân lên của virus RNA (-), đơn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - • RNA polymerase phụ thuộc RNA tham gia tổng hợp cả RF và cả genome RNA (+) mới . • RNA (+) mới được tổng hợp có những chức năng sau: Làm khuôn để tổng hợp nhiều RF rồi từ đó tổng hợp nhiều RNA genome. Dùng làm genome cho các virus mới Dùng làm mRNA 3.3. Lắp ráp Protein được tạo thành sau khi phân cắt polypeptit tiền chất sẽ lắp ráp với RNA genome mới trong tế bào chất để tạo ra virus mới Với virus polio thì sự nhân lên hoàn toàn xảy ra trong tế bào chất 13.3.4. Giải phóng Virus phá vỡ tế bào đột ngột để ồ ạt ra ngoài . 4. Nhóm 4. Virus RNA đơn, (-) Ví dụ virus cúm hoặc á cúm. Chu trình nhân lên được minh hoạ ở hình 3.4 Hình 3.4: Chu trình đơn giản hoá quá trình nhân lên của virus RNA (+), đơn Đặc điểm quá trình phiên mã có thể tóm tắt như sau:
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - • Virus RNA (-) luôn mang theo RNA polymerase phụ thuộc RNA vì tế bào không có enzyme này. • mRNA được tổng hợp trong nhân tế bào từ genome RNA (-) của mẹ nhờ enzyme RNA polymerase phụ thuộc RNA có trong hạt virus . • Virus cúm chứa genome nhiều đoạn do đó mỗi mRNA tạo thành được dùng để tổng hợp một loại protein. 4.1. Tổng hợp RNA genome. Khác với phiên mã tạo mRNA, muốn tổng hợp genome RNA (-) trước hết phảI tổng hợp chuỗi RNA trung gian để làm khuôn. Quá trình này không cần mồi. Tiếp đó tổng hợp RNA (-) genome trên mạch khuôn trung gian. 4.2. Tổng hợp protein. Protein của virus bao gồm: Enzyme transcriptase (RNA polymerase phụ thuộc RNA ). Protein vỏ ngoài gồm 2 loại đều được gắn glucozơ (glycosyl hoá). Một loại có hoạt tính haemaglutinin hoặc neuraminidase và một loại có hoạt tính dung hợp hoặc tan máu. 4.3. Lắp ráp Nucleocapsid của virus được lắp ráp ở màng nhân tế bào và tạo vỏ ngoài khi nảy chồi qua màng sinh chất. Virus cúm là virus RNA nhiều đoạn, đơn. Mỗi đoạn phiên mã cho một m RNA riêng để từ đó tổng hợp thành các phân tử protein có chức năng khác nhau. RNA mới của virus được tổng hợp trong nhân tế bào. Quá trình này cần có sự tham gia phiên mã cuả tế bào chủ. Protein virus được tổng hợp trong tế bào chất rồi di chuyển tới bề mặt tế bào. Tại đây glycoprotein vỏ ngoài cũng được gắn vào các vị trí nhất định. Genome RNA mới được vận chuyển đến bề mặt tế bào và lắp ráp với protein mới tổng hợp của virus. Hạt virus được bao vỏ ngoài khi nảy chồi qua màng sinh chất 5. Nhóm 5. Virus RNA kép • Nhóm này bao gồm các virus Reo và Rota. • Tất cả các virus RNA kép đều có genome nhiều đoạn. • Mỗi đoạn phiên mã cho một mRNA để tổng hợp một protein riêng.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - • Hạt virus chứa RNA polymerase phụ thuộc RNA . • Phiên mã thực hiện theo cơ chế bảo thủ và không đối xứng, nghĩa là chỉ tạo thành mRNA. Mỗi mRNA lại được sao một lần để tạo chuỗi RNA kép, đó cũng chính là genome (sơ đồ nhân lên được minh hoạ ở hình sau ). Hình 3.5: Chu trình đơn giản hoá quá trình nhân lên của virus Retro (RT: Enzyme phiên mã ngược) Hình 3.6: Chu trình đơn giản hoá quá trình nhân lên của virus RNA kép (RdRp: Enzyme RNA polymerase phụ thuộc RNA)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 6. Nhóm 6. Virus Retro chứa genome DNA đơn, (+) Rất nhiều nhưng không phải tất cả virus retro có khả năng tạo khối u. Khi nhân lên không giết chết tế bào mà có thể chuyển dạng thành tế bào ung thư. Genome là 2 phân tử RNA đơn, (+), gắn với nhau ở phía đầu (dạng dime). Chứa 3 gen chính là gap (mã cho protein lõi), gen pol mã cho polymerase phiên mã ngược (RT) và gen env mã cho protein vỏ ngoài. Ngoài ra còn có một số gen điều hoà. 6.1.Quá trình nhân lên Picorma và flavivirus 1 Đối genome Genome RNA (-) 5 RNA (+) 2 6 Enzyme sao chép Tiền polyprotein 3 7 4 Protein cấu trúc 8 và không cấu Virus mới Hình 3.7. Sơ đồ nhân lên của virus RNA chuỗi dương, không tạo thành các mRNA genome. Sau khi xâm nhập và cởi vỏ (bước 1), RNA genome được sử dụng trực tiếp để tổng hợp các polyprotein kích thước lớn, các protein cấu trúc và không cấu trúc (bước 2 và 3). Protein không cấu trúc (enzyme) xúc tác để sao chép RNA thông qua sự tổng hợp RNA chuỗi âm (đối genome) (bước 5 và 6). Quá trình sao chép tạo ra nhiều genome RNA mới phục vụ cho tổng hợp các protein của virus (bước 6 và 7) và cho lắp ráp tạo virus mới (bước 8). Mũi tên đậm thể hiện sự tổng hợp ở mức độ cao hơn.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Gồm 2 giai đoạn: - Giai đoạn đầu • Phiên mã nhờ enzyme phiên mã ngược để tạo chuỗi lai RNA/ DNA. • Chuyển chuỗi lai RNA/DNA thành chuỗi DNA kép. Enzyme RT có hoạt tính ribonuclease H phân giải mạch RNA. Còn mạch cDNA dùng làm khuôn tổng hợp mạch DNA bổ sung. • Cài xen phân tử DNA kép mới tổng hợp vào nhiễm sắc thể của tế bào tạo ra provirus. - Giai đoạn hai. • RNA của virus phiên mã nhờ enzyme của tế bào. • Bản sao RNA có 2 chức năng: vừa là m RNA để tổng hơpj protein virus, vừa là genome của virus mới. 6.2. Tổng hợp protein mRNA được phiên mã từ DNA provirus tiến hành tổng hợp protein trên ribosome nằm trong tế bào chất, bao gồm: Enzyme phiên mã ngược, protein lõi, protein vỏ ngoài. 6.3. Lắp ráp Nucleocapsid được lắp ráp từ genome RNA mới tạo thành với protein đã di trú ra bề mặt tế bào. Vỏ ngoài được hình thành khi virus nảy chồi qua màng sinh chất.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Atro, calici, toga, corona và arterivirus 1 Dưới Đối genome Genome genome 5 mRNA 6 RNA (-) RNA (+) 7 2 9 Protein cấu trúc và tiền Enzyme sao Tiền polyprotein chép không cấu trúc polyprotein 4 3 10 8 Protein không cấu trúc Protein cấu trúc 11 Virus mới Hình 3.8. Sơ đồ nhân lên của virus RNA dương, kèm theo tổng hợp RNA dưới genome. Sau khi xâm nhập và cởi vỏ (bước 1), RNA genome được dùng trực tiếp làm mRNA để tổng hợp protein không cấu trúc, trong đó có enzyme RNA polymerase phụ thuộc RNA (RdRp) ( bước 2 và 3). RdRp xúc tác để sao chép RNA, tổng hợp chuỗi RNA âm (đối genome) có kích thước đủ (tương đương RNA genome) ( bước 4 và 5). Từ chuỗi âm làm khuôn tiến hành sao chép để tạo ra nhiều chuỗi RNA genome mới (bước 5 và 6). mRNA dưới genome (có kích thước nhỏ hơn genome) tiến hành dịch mã để tạo protein cấu trúc ( bước 7 và 8). Genome mới tạo thành tiến hành dịch mã để tạo nhiều protein không cấu trúc (bước 9 và 10) và sau đó lắp ráp với protein cấu trúc để tạo virus mới ( bước 11). Chú thích: Bước 7. Dịch mã của mRNA dưới genome; Bước 8. Phân cắt nhờ protease và xử lý sau dịch mã; Bước 10. Phân cắt nhờ protease
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Phabdo, filo, borna, paramyxo, orthomyxo và một số bunya 1 RNA (+) RNA đối genome 5 genome ỗ 2 6 Protein mRNA capsid và 7 3 4 Protein cấu trúc 8 và không cấu trúc Virus mới Hình 3.9. Sơ đồ nhân lên của virus RNA chuỗi đơn, âm . Sau khi xâm nhập và cởi vỏ một phần( bước 1), RNA tiến hành phiên mã nhờ RNA polymerase phụ thuộc RNA do virus mang theo để tạo mRNA (bước 2) cho tổng hợp protein cấu trúc và không cấu trúc (RdRp) ( bước 3). Enzyme RdRp tiến hành sao chép RNA thông qua bước trung gian là tạo RNA chuỗi dương (đối genome) (bước 4 và 5). Đối genome (chuỗi dương) được dùng làm khuôn để tổng hợp nhiều RNA genome (bước 5). Một phần RNA genome được dùng để tiến hành phiên mã mạnh, tạo ra mRNA cần cho tổng hợp protein (bước 7), một phần dùng để lắp ráp với protein để tạo virus mới (bước 8).
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Virus Reo và Birna 1 mRNA trong hạt Genome RNA kép trong dưới mức virus 9 hạt dưới mức virus 5 2 6 4 mRNA virus 8 3 7 10 Protein cấu trúc và không cấu trúc Virus mới Hình 3.10. Sơ đồ nhân lên của virus RNA chuỗi kép. Sau khi xâm nhập và cởi vỏ từng phần (bước 1), các đoạn RNA chuỗi kép vẫn nằm trong lõi tiến hành phiên mã nhờ enzyme RdRp gắn ở lõi để tổng hợp mRNA (bước 2) rồi từ đó tổng hợp protein (bước 3). Các protein này lắp ráp quanh mRNA để tạo hạt dưới mức virus (bước 4). Sau đó mRNA trong các hạt này tiến hành sao chép để tạo RNA genome chuỗi âm tham gia tạo thành RNA genome chuỗi kép (bước 5). Các hạt dưới mức virus được tạo thành lại tiếp tục tham gia vào quá trình tổng hợp m RNA (bước 6), tổng hợp protein (bước 7), sao chép (bước 8 và 9), lắp ráp với protein cấu trúc để tạo thành virus mới (bước 10) Chú thích: Bước 1. Xâm nhập và cởi vỏ Bước 10. Lắp ráp tạo virus mới. Bước 4. Lắp ráp tạo hạt dưới mức virus.