Bài giảng Vi sinh vật học đại cương - Chương 3 Virus học đại cương

VIRUS HỌC ĐẠI CƯƠNG Lời cảm ơn Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS. TS. Nguyễn Bá Hiên, Trưởng bộ môn Vi sinh vật – Truyền nhiễm, Khoa Thú y, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã dày công biên soạn bộ bài giảng này! 1. Khái niệm . Năm 1891 người ta vẫn cho vi khuẩn là dạng sống đơn giản nhất. . Năm 1892, quan điểm này thay đổi sau phát minh của nhà bác học Nga Ivanopski khi ông nghiên cứu bệnh đốm ở cây thuốc lá và phát hiện ra tác nhân gây ra bệnh là một VSV có kích thước vô cùng nhỏ bé, chui qua màng lọc ngăn vi khuẩn và ông gọi là siêu vi khuẩn . Sau đó các nhà bác học trên thế giới đã phát hiện ra nhiều loại siêu vi khuẩn gây bệnh ở động vật và thực vật . Ngày nay số lượng siêu vi khuẩn được xác định lên tới hàng ngàn loại,chủ yếu gây ra các bệnh truyền nhiễm nguy hiểm ở người, động vật và thực vật .Người ta đã thống nhất dùng một danh từ chung để gọi các vi sinh vật loại này là virus - xuất phát từ tiếng La tinh virus có nghĩa là chất độc. Nhà vius học nổi tiếng Lvop đã đưa ra một kháI niệm nổi tiếng : Virus is a virus. Một kháI niệm khác dễ hiểu : Virus là một thể dưới tế bào, có chức năng của một cơ thể sống, có thể gây bệnh cho hầu hết các loài sinh vật. Bệnh do virus gây ra rất khốc liệt, hiểm nghèo và thường không có thuốc điều trị. Sinh vật bị bệnh khỏi thường để lại di chứng nặng nề. ĐẬU MÙA AIDS BỆNH DẠI Human Papiloma virus (Ung thư cổ tử cung) herpessimplex . Năm 1898 Loefler và Frosch phát hiện ra virus LMLM. Đây là virus gây bệnh cho động vật đầu tiên được phát hiện . Sau đó trong vài chục năm , nhiều loại virus của động vật, thực vật, vi khuẩn, nấm, nguyên sinh động vật được phát hiện: - 1899 phát hiện ra virus dịch tả trâu bò -1901 phát hiện ra virus gây bệnh sốt vàng - 1902 phát hiện ra virus đậu mùa - 1903 phát hiện ra virus dại - 1917 phát hiện ra virus của vi khuẩn - 1940 mới thừa nhận có virus của côn trùng (Bergold 1958) - 1962 phát hiện ra virus của nấm(Hollings 1962) - 1972 phát hiện ra virus của nguyên sinh động vật (Dicemond 1972) Chỉ trong một thời gian ngắn virus học phát triển nhanh chóng nhờ: - Kính hiển vi điện tử r đời - Máy siêu ly tâm - Kỹ thuật nuôi cấy tế bào tổ chức - Phát hiện cấu trúc phân tử A D - Công nghệ gen học Virus học đã trở thành một nghành khoa học hoàn chỉnh Các bệnh do virus gây ra đang là mục tiêu nghiên cứu quan trọng nhất trong y học, thú y học , bảo vệ thực vật.. 2. Đặc tính của virus Virus có đặc tính cơ bản sau: + Có kích thước vô cùng nhỏ bé, chỉ từ hàng chục đến hàng trăm nanomet (1nm = 10-9 m). Muốn quan sát chúng phải dùng kính hiển vi điện tử + Không có cấu tạo tế bào + Thành phần hoá học rất đơn giản chỉ bao gồm protein và một loại axit nucleic. + Do cấu trúc đơn giản nên virus không có khả năng sinh sản trong môi trường dinh dưỡng tổng hợp. + Sống kí sinh nội bào bắt buộc do không có hệ thống các enzim. Nếu tách khỏi tế bào kí chủ, virus không thể tồn tại. + Một số loài virus có khả năng tạo thành tinh thể. 3. Hình thái và kích thước của virus . Một virus thành thục, có cấu trúc hoàn chỉnh, có khả năng gây nhiễm được gọi là một hạt virus hay một virion. . Virus có nhiều hình dạng khác nhau: + Dạng hình cầu: Bao gồm phần lớn các virus gây bệnh cho người và động vật Ví dụ: Virus cúm, virus quai bị Virus gây ung thư ở người và gia cầm Loại này có kích thước khoảng 108 – 158 nm. + Dạng hình que: Gồm hầu hết các virus gây bệnh cho thực vật Ví dụ: Virus đốm thuốc lá, đốm khoai tây Loại này có kích thước: 15 nm x 250 nm. + Dạng hình khối: Gồm các virus hình khối đa diện có nhiều cạnh Ví dụ: Virus đậu (Poxvirus) Virus viêm gan vịt , enterovirus, Virus Gumboro (Birnaviridae) Kích thước vào khoảng 30 - 358 nm. + Dạng đặc biệt: Có hình giống một tế bào sinh dục đực (tinh trùng), đặc trưng cho các virus kí sinh trong các tế bào vi khuẩn và được gọi là các thực khuẩn thể hay bacteriophage Kích thước : Biến động từ 47 – 104 x 10 - 225 nm. Kích thước : - Phân tử al umin lòng trắng trứng: 10 nm - Virus lở mồm long móng : 10 – 20 nm - Virus viêm não nhật bản B : 22 nm - Virus viêm tuỷ xám : 27 nm - Virus dại : 250 nm - Virus đậu mùa : 260 x 300 nm - Vi khuẩn : 750 nm - Tế bào hồng cầu :7500 nm Kích thước của vi khuẩn, Chlamydia, Virus Hình thái của một số Virus Hình thái virus • ha Virus LMLM (Aphthvirus) Virus Newcastle Virus dại 4. Cấu trúc của virus Virus có cấu trúc rất đơn giản, bất kỳ một virus nào cũng có 2 thành phần chính: - Vỏ protit - Axit nucleic 4.1. Vỏ protit (Capxit): . Là lớp vỏ trực tiếp bao bọc axit nucleic của virus . Bản chất là protein . Capxit được cấu tạo bởi các tiểu phần sau: - Đơn vị cấu trúc: Đó là các phân tử rotein có phân tử lượng 18.000 - 38.000. - Đơn vị hình thái (Capxome): Các đơn vị cấu trúc tập hợp lại với nhau thành những đơn vị có phân tử ượng cao hơn gọi là capxome hay đơn vị hình thái. . Các capxome lại liên kết với nhau tạo thành một cái vỏ bao bọc nhân của virus gọi là capxit. . Tuỳ theo kiểu sắp xếp của capxome mà virus có 3 kiểu cấu trúc sau: + Cấu trúc xoắn ốc: Nhóm virus có cấu trúc xoắn bao gồm virus đốm thuốc lá, virus sởi, virus cúm, virus Newcastle, virus quai bị,virus dại.. Capxit được cấu trúc như một ống rỗng Thành ống bao gồm nhiều capxome liên kết với nhau tạo thành nhiều vòng theo hình xoắn ốc Các vòng xoắn này lại gắn chặt với nhau để tạo ra một ống dài. Bên trong ống dài là phân tử axit Nucleic nhân của virus. Dạng cấu trúc này làm cho đa số các virus có cấu trúc hình que + Cấu trúc đối xứng hình khối: . Là những virus hình khối đa diện . Có nhiều góc cạnh đối xứng nhau rõ rệt . Nhân là axit nucleic nằm cuộn tròn chính giữa . Các capsome sắp xếp chặt chẽ tạo thành các mặt đa diện (thường là đa diện tam giác đều) bao xung quanh Hầu hết các virus cầu được nghiên cứu từ trước tới nay đều thuộc loại có cấu trúc đối xứng hình khối 20 mặt tam giác. Ví dụ: Virus viêm não Virus đường hô hấp, Virus đường ruột Virus gây khối u,... Cấu trúc hình xoắn • Cấu trúc xo Cấu trúc hình xoắn • Đối xứng khối Cấu trúc hình khối Khooi Cấu trúc khối • ha + Cấu trúc phức tạp: Kiểu cấu trúc phức tạp gồm có virus đậu mùa và các bacteriophage Ví dụ: Thực khuẩn thể T2 của E.coli có dạng hình tinh trùng - Đầu: Dạng hình lăng trụ 6 cạnh Vỏ đầu có cấu tạo là protein Bên trong có chứa một phân tử ADN xoắn kép. - Đuôi: . Là một ống rỗng hình trụ, đường kính 2,5 – 3 nm. Để thực khuẩn thể có thể bơm axit nucleic nhân vào tế bào . Bao bên ngoài là lớp vỏ có, bản chất protein có khả năng đàn hồi . Đầu mút đuôi có một cấu trúc 6 cạnh gọi là đĩa gốc, đĩa gốc có 6 gai đuôi và 6 sợi protein dài và mảnh gọi là lông đuôi, đó là cơ quan cảm nhận màng tế bào vi khuẩn để virus bám vào. Sơ đồ cấu trúc của Bacteriophage • ha Bacteriophage (KHV điện tử Chức năng của capxit: - Giữ cho virus có hình thái và kích thước ổn định - Bảo vệ axit nucleic khỏi tác động của enzym nucleaza và các chất phá huỷ khác - Protein của capxit tham gia vào sự hấp phụ của virus lên màng tế bào cảm thụ - Mang tính kháng nguyên đặc hiệu của virus 4.2. Axit nucleic của virus: - Nằm giữa hạt virus là hệ gen của virus - Virus chỉ chứa một loại axit nucleic hoặc là ADN hoặc là ARN - Virus có cấu trúc AND phần lớn mang sợi kép. Chỉ một số ít có chuỗi đơn như: Parvoviridea - Virus có cấu trúc ARN phần lớn là chuỗi đơn. Chỉ một số ít là chuỗi kép như: Reoviridea. - Các virus gây bệnh ở thực vật thường có nhân là ARN. - Các bactreriophage thường có nhân là ADN - Các virus gây bệnh cho người và động vật có thể có nhân là ADN hoặc ARN. .Axít nucleic của virus chỉ chiếm 1 – 2 % khối lượng của hạt virus . Nhưng có chức năng đặc biệt quan trọng: - Mang mật mã di truyền đặc trưng cho từng virus - Quyết định khả năng gây nhiễm của virus - Quyết định khả năng tái tạo của virus trong tế bào cảm thụ. - Mang tính bán kháng nguyên đặc hiệu của virus Virus có hệ gen là ARN Hệ gen của virus • AND ARN 4.3. Các cấu trúc khác của virus: 4.3.1. Vỏ bọc ngoài: (Envelope) - ở một số virus ngoài các cấu trúc cơ bản trên, bên ngoài capxit còn có thêm một lớp màng bao gọi là vỏ bọc ngoài - Có bản chất lipoprotein, glucoprotein - Lớp màng này thường do màng nhân hoặc màng của tế bào cảm thụ có những biến đổi đặc trưng với virus tạo thành. - Virus có vỏ bọc ngoài: virus đậu, virus dại, virus cúm - Chức năng: . Tham gia sự hấp phụ của virus lên màng tế bào chủ . Tham gia vào việc giải phóng virus ra khỏi tế bào . Giúp virus giữ tính ổn định về kích thước . Tạo nên KN đặc hiệu của virus trên bề mặt 4.3.2. Tiểu thể bao hàm: - Đối với một số virus, trong NSC hoặc trong nhân của tế bào sinh vật bị nhiễm virus, thường hình thành những hạt rắn chắc và có kích thước khá lớn có thể quan sát bằng kính hiển vi quang học - Người ta gọi những hạt đó là thể bao hàm hay thể ấn nhập - Tiểu thể bao hàm có thể là tập hợp của những hạt virus không giải phóng ra khỏi tế bào, hoặc có thể là những phần biến đổi của tế bào - Tiểu thể bao hàm có hình dạng, kích thước đặc biệt, có tính chất bắt màu đặc trưng cho từng loại virus nên có ý nghĩa trong chẩn đoán. Ví dụ: Trong NSC tế bào thần kinh nhiễm virus dại có tiểu thể Negri. Kích thước 0,5 – 30 mm TIỂU THỂ NEGRI TRONG NÃO CHÓ BỊ BỆNH 5. Nuôi cấy virus - Virus là sinh vật ký sinh nội bào bắt buộc nên người ta chỉ có thể nuôi cấy nó vào các tổ chức sống. - Tuỳ từng loại virus mà lựa chọn phương pháp nuôi cấy cho phù hợp - Hiện tại, có 3 phương pháp nuôi cấy virus 5.1. Nuôi cấy virus trên động vật cảm thụ: .Đây là phương pháp cổ điển đã được sử dụng từ lâu, nay vẫn còn được ứng dụng .Với mục đích: . Phân lập virus . Nghiên cứu triệu chứng, bệnh tích do virus gây ra . Chuẩn độ virus . Chế tạo vacxin và kháng nguyên .Nhược điểm của phương pháp này: Mất nhiều thời gian, không kinh tế và đặc biệt là dễ gây ô nhiễm, lây lan bệnh. Để tiến hành nuôi cấy virus: + Chuẩn bị: - Hỗn dịch chứa virus: . Bệnh phẩm nghi ngờ hoặc tổ chức động vật có chứa virus . Nghiền thành huyễn dịch với nước sinh lý hoặc dung dịch PBS . Lọc hoặc ly tâm để lấy phần nước trong . Xử lý kháng sinh để diệt các tạp khuẩn rồi tiêm cho động vật cảm thụ. - Động vật cảm thụ: . Tuỳ từng loại virus, lựa chọn động vật thí nghiệm cho thích hợp. Ví dụ: Virus Newcastle : chọn gà giò Virus Gumboro : Dùng gà con 3 – 6 tuần tuổi Virus viêm gan vịt : Dùng vịt con 1 – 7 ngày tuổi Virus dịch tả lợn : Dùng lợn choai Virus viêm não : Dùng chuột nhắt trắng . Động vật thí nghiệm phải đạt tiêu chuẩn: . Phải khoẻ mạnh . Chưa tiếp xúc với virus định tiêm . Khi làm phản ứng HTH cho kết quả âm tính Lựa chọn đường đưa virus vào cơ thể cho phù hợp. - Virus đường hô hấp: nhỏ mũi, tiêm khí quản - Virus hướng thần kinh: tiêm vỏ não - Virus hướng nội bì: sát, khía trên da - Virus hướng tạng: tiêm xoang bụng, dưới da . Tiến hành tiêm virus cho động vật . Chăm sóc, theo dõi động vật thí nghiêm: Nếu trong bệnh phẩm có virus, sau khi tiêm một thời gian, động vật cảm thụ sẽ có các biểu hiện lâm sàng, bệnh tích đặc trưng của bệnh Căn cứ triệu chứng, bệnh tích đặc trưng của bệnh để có thể xác định sự có mặt của virus. Gà mắc bệnh Gumboro Gà bị Gumboro: ỉa phân loãng, màu trắng Gà bị Gumboro Túi fabricius sưng to, xuất huyết 5.2. Nuôi cấy virus trên phôi thai đang phát triển: - Virus có thể nhân lên trên phôi của nhiều loại động vật: phôi gà, phôi vịt, phôi ngan, phôi ngỗng, phôi người.. - Trong đó nhiều loai virus có khả năng phát triển thích nghi trên phôi gà - Do đó phương pháp nuôi cấy virus trên phôi gà được ứng dụng rộng rãi để phân lập, nghiên cứu virus, định loại virus chế tạo kháng nguyên và các loại vacxin. - Phương pháp này có các ưu điểm: .Thuận lợi, chính xác . Nhanh và tiết kiệm, cùng một lúc có thể cấy virus vào hàng loạt phôi gà và thu được một lượng lớn virus. . Để tiến hành nuôi cấy virus trên phôi gà: + Chuẩn bị: - Hỗn dịch chứa virus: - Trứng có phôi . Dùng trứng có phôi đạt tiêu chuẩn . Đem ấp . Đến tuổi phôi cần tiêm, soi trứng, chọn phôi khoẻ, đánh dấu buồng hơi, đầu thai . Tuỳ loại virus mà chọn tuổi phôi cho thích hợp. Ví dụ: Virus dại :Dùng phôi 7 ngày tuổi Virus Newcastle: phôi 9 - 11 ngày tuổi Virus đậu : phôi 13 ngày tuổi + Tuỳ loại virus, chọn đường tiêm virus vào các tổ chức khác nhau của phôi. Ví dụ: Virus dại tiêm vào túi lòng đỏ Virus Newcastle tiêm vào xoang niệu Virus đậu gà tiêm vào màng niệu đệm,... + Tuỳ loại virus, chọn liều tiêm phù hợp: Có 2 liều tiêm - Liêu tiêm thực tế: Thường là 0,1- 0,2 ml/phôi - Liều tiêm cần thiết: Theo đậm độ virus, thường biểu thị bằng độ pha loãng theo các chỉ số sinh học . ELD50 (50 percen Embryo Lethal Dose) . EID50 (50 percen Embryo Infective Dose)... +Tiến hành tiêm virus + Sau khi tiêm virus, đem trứng ấp tiếp . Ngày 2 lần soi trứng để theo dõi thời gian virus gây chết phôi. . Phôi chết đem cất vào tủ lạnh. Bảo quản ở 40 C/6 giờ . Cuối cùng mổ trứng, quan sát bệnh tích trên phôi. Mỗi loại virus sẽ gây những bệnh tích đặc trưng trên phôi như: xuất huyết, phù phôi, phôi còi cọc và có những biểu hiện bệnh lý trong tổ chức phôi,... dựa vào đó người ta đánh giá được sự hiện diện của virus. Nuôi cấy virus trên phôi Phương pháp mổ trứng Phương pháp mổ trứng 5.3. Nuôi cấy virus trên môi trường tế bào tổ chức - Đây là phương pháp nuôi cấy virus khoa học, tiên tiến và phổ biến trong nghiên cứu virus. - Phương pháp này hơn hẳn 2 phương pháp nuôi cấy trên - Trước hết người ta phải tạo ra các tế bào sống, phát triển trong môi trường nhân tạo - Người ta thường dùng các tế bào lấy từ các mô của người và động vật, cho vào môi trường dinh dưỡng và để ở nhiệt độ thích hợp. - Các tế bào này sẽ sống, sinh trưởng và phân chia tế bào tạo ra một lượng lớn tế bào. - Người ta sử dụng các tế bào này để gây nhiễm virus. - Có 3 loại tế bào: . Tế bào nguyên phát( Primary cell) . Tế bào thứ cấp ( Secondary cell) . Tế bào thường trực ( Dòng tế bào: Cell line) Ví dụ: Hella, Vero.. - Tuỳ từng loại virus ta chọn loại tế bào cho phù hợp Ví dụ: . Virus LMLM : BHK (Baby Hamster Kidney) Tế bào thận bê.. . Virus dại : BHK 21 Tế bào xơ phôi gà,tế bào thận chuột nhắt, thận chó Tế bào thường trực: tế bào Vero - Khi virus xâm nhập vào tế bào nuôi, chúng nhân lên gây huỷ hoại tế bào (CPE – Cyto Pathogen Effect). Có thể xác định CPE qua kính hiển vi quang học, căn cứ vào đó xác định được sự có mặt của virus Virus gây ra CPE của tế bào có thể có các dạng sau: - Dung bào: Tế bào bị tan rã hoàn toàn - Biến dạng: Tế bào co tròn, NSC tan rã, chỉ còn nhân tế bào - Tạo lên hợp bào (Syncytium): Nhân các tế bào tập trung lại và được bao bọc bởi một màng, chúng tạo ra một tế bào đa nhân khổng lồ. - Tạo nên tiểu thể bào hàm +Môi trường dinh dưỡng để nuôi cấy tế bào thường dùng: . Môi trường LH: (Lactoalbumin hydrolysat) . Môi trường Parker hay 199 . Môi trường Eagle Đa số tế bào cần 13 axit amin, 8 loại vitamin, glucoza, 6 nguyên tố khoáng: Na, K, Ca, Mg, P, Cl + Sử d ng huyết thanh bê tỷ lệ 5 – 10% .Mục đích cho tế bào bám vào đáy chai . Phương pháp nuôi cấy tế bào 1 lớp Phương pháp nuôi cấy tế bào treo CPE trên môi trường tế bào • Çh 6. Quá trình nhân lên của virus - Virus là loại ký sinh nôi bào tuyệt đối - Chỉ có khả năng nhân lên trong tế bào - Từ một virus ban đầu xâm nhập vào tế bào, sau một thời gian ngắn đã có hàng tỷ hạt virus mới được sinh ra - Quá trình nhân lên bắt đầu từ lúc virus hấp thụ lên bề mặt tế bào cho đến lúc virus thành thục chui ra khỏi tế bào. Toàn bộ quá trình này chia làm 5 giai đoạn: 6.1. Giai đoạn hấp phụ của virus lên bề mặt tế bào: - virus  máu hoặc dịch tiết  cơ thể - Do kích thước nhỏ nên chúng luôn chuyển động Brown và va chạm vào bề mặt tế bào - Nếu gặp những tế bào mà chúng thích ứng: . Receptor của virus phù hợp với receptor của tế bào . Virus sẽ hấp phụ lên bề mặt tế bào . Đây là quá trình tương tác đặc hiệu giữa receptor của virus với receptor của tế bào Điều này giải thích tại sao mỗi loại virus chỉ thích ứng với một số loại tế bào nhất định. Quá trình hấp phụ của virus lên màng tế bào Sự hấp phụ của phage lên màng tế bào 6.2. Giai đoạn xâm nhập của virus vào tế bào: Tuỳ loại virus mà có cơ chế xâm nhập khác nhau + Cơ chế ẩm bào: tế bào mọc chân giả bao lấy virus rồi đưa virus vào trong tế bào  nhờ enzym của tế bào phân huỷ protein capxit  giải phóng axit nucleic của virus + Cơ chế chủ động: . Xảy ra ở Bacteriophage . Virus dùng lông đuôi gắn lên bề mặt tế bào . Enzym lyzozim làm tan màng tế bào vi khuẩn .Dưới tác dụng của ATPaza  đuôi của phage co lại, trụ đuôi chọc thủng màng NSC của tế bào . Virus bơm axit nucleic vào tế bào, phần capxit nằm bên ngoài. 6.3. Giai đoạn tổng hợp các thành phần của virus . Ngay sau khi virus xâm nhập vào trong tế bào vật chủMọi quá trình sinh tổng hợp các thành phần tế bào vật chủ (sự tổng hợp protein, ADN và ARN) bị đình chỉ hoàn toànquá trình sinh tổng hợp các thành phần của virus theo mật mã di truyền của virus và nguyên liệu dùng cho quá trình này do tế bào cung cấp. . Quá trình này được chia làm 4 giai đoạn: 6.3.1. Giai đoạn sao chép thông tin (bước sao sớm) Axit nucleic của virus được làm khuôn để tổng hợp ARNm của virus + ở virus chứa ADN thì khuôn để tổng hợp ARNm là ADN. + ở virus chứa ARN : - Khuôn để tổng hợp ARNm là ARN. - Virus có ARN 2 sợi, chức năng ARNm là một sợi ARN mới được tạo thành. - ARNm đảm nhiệm 2 nhiệm vụ: . Làm khuôn để tổng hợp lên các axit nucleic mới . Điều khiển quá trình tổng hợp protein. 6.3.2. Giai đoạn tổng hợp protein sớm: Thông tin di truyền từ axit nucleic virus được ARNm chuyển sang riboxom của tế bào Quá trình sinh tổng hợp protein diễn ra tại đây Có 2 loại protein sớm được tổng hợp gồm: . Protein ức chế: làm nhiệm vụ kìm hãm và đình chỉ mọi quá trình tổng hợp của tế bào chủ. . Protein hoạt hoá: Là các enzim ADN polymeraza ARN polymeraza có tác dụng xúc tác trong quá trình tổng hợp axit nucleic của virus. 6.3.3. Giai đoạn tổng hợp axit nucleic của virus Tuỳ theo loại virus chứa ADN hay ARN mà quá trình tổng hợp này xảy ra khác nhau và tại các vị trí khác nhau trong tế bào. - Virus chứa ADN: Quá trình này diễn ra trong nhân tế bào chủ. Ngoại lệ: Virus đậu loại ADN lại tổng hợp tại NSC - Virus chứa ARN : Quá trình này diễn ra trong NSC tế bào chủ. Sự tổng hợp ADN: - Được xúc tác nhờ enzym ADN polymeraza - Sự tổng hợp ADN virus cũng theo nguyên tắc bổ sung từ 1 phân tử A N mẹ thu được 2 phân tử ADN con - Trong mỗi phân tử ADN ấy có một mạch ADN mẹ và một mạch mới được hình thành do cơ chế bổ sung: . Đầu tiên chuỗi ADN mẹ được tách làm đôi . Mỗi sợi ADN mẹ làm khuôn để tổng hợp ra một sợi ADN mới. . Mạch mới tạo ra xoắn vào mạch cũ để tạo thành một chuỗi ADN mới. Cứ như vậy, việc tổng hợp ADN được liên tục, từ một ADN ban đầu sẽ tạo ra vô vàn sợi ADN khác. Sự tổng hợp ARN: - Được xúc tác nhờ enzym ARN polymeraza - ARN của virus được làm khuôn để tổng hợp lên sợi mới - Sợi mới này được gọi là sợi âm còn sợi cũ là sợi dương, 2 sợi này xoắn lại gọi là ARN dạng tái tạo. - Từ ARN tái tạo, các sợi ARN dương mới được tạo thành. Những sợi ARN dương này được gọi là ARN dạng trung gian, nó có 3 nhiệm vụ: . Làm nhiệm vụ thông tin tổng hợp protein cấu trúc. . Làm khuôn để tổng hợp các ARN mới. . Là nhân của virus mới. Với virus ARN nhưng có enzym sao chép ngược: - Enzym sao chép ngược RT(Reverse Transcriptaza) là một ADN polymeraza phụ thuộc ARN - Từ ARN của virus tổng hợp nên ADN trung gian - Từ ADN trung gian làm khuôn tổng hợp ARN virus, và đây cũng là ARNm để tổng hợp nên cấu trúc khác của virus 6.3.4. Giai đoạn tổng hợp protein cấu trúc (protein muộn) - Gọi là protein muộn là vì đây là bước cuối cùng của quá trình tổng hợp các thành phần của virus - Protein cấu trúc được tổng hợp sau khi đã tổng hợp axit nucleic của virus - Quá trình này xảy ra tại riboxom của tế bào: . Với khuôn mẫu là ARNm của virus . Với các axit amin có trong tế bào đã được hoạt hoá và gắn với ARNt. .Quá trình sinh tổng hợp protein cấu trúc hoàn toàn giống với mọi quá trình sinh tổng hợp protein khác diễn ra trong tế bào 6.4. Giai đoạn lắp ráp virus: + Giai đoạn này xảy ra ở gần màng tế bào. + Axit nucleic và protein cấu trúc của virus được tổng hợp ở những nơi khác nhau trong tế bào Chúng được chuyển dịch lại gần nhau về phía màng Kết hợp với nhau tạo thành virus hoàn chỉnh. - Với virus dạng trần: . Các phân tử protein va chạm với nhau, khi có va chạm đúng chúng sẽ liên kết tạo thành vòng cung capxit . Axit nucleic được nhồi vào trong . Sau đó vòng cung capxit đóng lại tạo thành một hạt virus hoàn chỉnh Cùng một lúc có hàng vạn, hàng triệu virus mới được lắp ráp theo kiểu này. - Với những virus có vỏ bọc ngoài: Sau khi hình thành hạt virus, dưới tác động của virus màng nhân tế bào hoặc màng tế bào có những biến đổi đặc trưng của virus rồi tạo ra vỏ virus. 6.5. Giai đoạn giải phóng virus ra khỏi tế bào: Virus mới được tạo ra rời khỏi tế bào theo 2 cơ chế: + Cơ chế nổ tung: Màng tế bào bị vỡ ra do: . Enzym lyzozymlaza . Do tế bào chịu áp lực quá lớn Tế bào tan rã hoàn toàn, virus ồ ạt ra khỏi tế bào và tiếp tục xâm nhập vào tế bào khác. Nói chung các virus cường độc đều chui ra khỏi tế bào theo phương thức này. Điều này giải thích tại sao bệnh do virus gây ra thường phá hủy các tổ chức nó thích ứng rất nhanh chóng. + Cơ chế từ từ: . Virus tiết enzim chọc thủng một lỗ ở màng tế bào rồi theo đó từ từ chui ra. . Theo cơ chế này, tế bào nhiễm virus tồn tại một thời gian, các chức năng cơ bản của tế bào vẫn còn. + Cơ chế bắc cầu: . Ngoài hai cơ chế trên, một số loại virus có thể truyền từ tế bào bị nhiễm virus sang tế bào lành qua cầu nối NSC. .Cầu nối NSC như một ống dẫn và virus theo đó truyền qua Ví dụ: Hog cholera virus Quá trình nhân lên của virus ARN trong tế bào Quá trình nhân lên của Phage trong tế bào • ha Quá trình nhân lên của Phage trong tế bào Qua trình xâm nhập và nhân lên của virus Sự nhân lên của virus HIV Sự nhân lên của Bacteriophage 7. Hiện tượng cản nhiễm (Interference) - Năm 1937, Findlay : . Gây nhiễm cho khỉ bằng virus sốt vàng  khỉ chết . Gây nhiễm cho khỉ bằng virus sốt thung lũng Ript (Rift Valley Fever) gây nhiễm tiếp cho khỉ bằng virus sốt vàng với liều gây chết thì khỉ không chết. Như vậy có một cơ chế nào đó mà virus sốt thung lũng Ript đã ngăn cản virus sốt vàng gây bệnh. - Năm 1957, Isac và Linderman: . Gây nhiễm virus cúm bất hoạt vào phôi gà rồi gây nhiễm tiếp bằng virus cúm cường độc thấy virus cúm cường độc không thể nhân lên trong phôi gà. Như vậy virus cúm bất hoạt đã kích thích phôi hình thành một chất có khả năng ngăn cản sự gây nhiễm của virus cúm cường độc. Hiện tượng này gọi là hiện tượng cản nhiễm: - Hiện tượng cản nhiễm là hiện tượng xuất hiện nhanh khi 2 virus cùng gây xâm nhiễm vào tế bào theo một trình tự nhất định - Virus thứ nhất vào trước sẽ ngăn cản sự nhân lên của virus thứ hai vào sau trong một thời gian. Yếu tố vật chất gây lên hiện tượng cản nhiễm được gọi là interferon Cản nhiễm tố (Interferon) + Khái niệm: Interferon là chất do tế bào động vật sản sinh ra khi có sự kích thích của các nguồn thông tin ngoại lai như: - Virus - Vi khuẩn - Độc tố của vi khuẩn - Ricketsia... là yếu tố miễn dịch không đặc hiệu của cơ thể Cơ chế hình thành interferon: - Bất cứ tế bào nào cũng có gen cấu trúc chịu trách nhiệm tổng hợp lên interferon. - Trong điều kiện bình thường, các gen này bị kìm hãm. Do đó tế bào bình thường không có interferon - Khi virus hoặc các thông tin ngoại lai xâm nhập tế bào, chúng giải toả và hoạt hoá gen cấu trúc này nên interferon được tổng hợp. - Sau khi sinh ra một phần interferon ở lại trong tế bào còn phần lớn ngấm qua màng tế bào ra ngoài rồi ngấm vào tế bào khác và bảo vệ các tế bào này Tính chất của interferon: - Interferon có bản chất là protein - Bền với axit (chịu được pH = 2) - Bị men phân giải protein phân giải - Mất hoạt tính ở 600C – 700C/ 1 giờ, 1000 C/ 5 phút. - ở âm 400C bảo quản nhiều tháng, đem đông khô sẽ tồn tại lâu hơn. - Tính chất sinh học: . Interferon không có tác dụng đặc hiệu với virus . Interferon có tác dụng đặc hiệu loài theo tế bào sinh ra nó. Ví dụ: Interferon do tế bào chuột sinh ra chỉ bảo vệ được tế bào của chuột, không có tác dụng bảo vệ tế bào gà Cơ chế tác động của Interteron: - Sau khi tế bào bị nhiễm virus, nó sinh ra interferon. - Interferon 1 phần ở lại tế bào, 1 phần ngấm sang tế bào bên cạnh chưa nhiễm virus. ở đó interferon hoạt hoá một đoạn gen của tế bào này, tổng hợp ra một protein kháng virus (AVP - anti viral protein). - Chính AVP này cản trở sự tổng hợp ARNm của virus. - Khi không có ARNm sẽ không có quá trình tổng hợp các thành phần khác của virus. Như vậy interferon chỉ có tác dụng gián tiếp lên virus, chỉ có tác dụng ở bên trong tế bào Nhờ có hiện tượng cản nhiễm mà khi tiêm vacxin virus nhược độc cho động vật, trạng thái miễn dịch được thành lập nhanh chóng do xuất hiện interferon. Trong thực tế, ứng dụng hiện tượng này để ngăn chặn dịch bằng cách tiêm thẳng vacxin vào ổ dịch. Cơ chế tác động của Interferon(IF) . Cơ chế tác động của Interferon(IF) 8. Sức đề kháng của virus Do virus có cấu tạo đơn giản nên có sức đề kháng yếu với các tác nhân lý, hóa học và sinh vật học. Tác nhân vật lý + Nhiệt độ: .Virus không chịu được nhiệt độ cao vì protit capxit dễ bị đông vón. Đa số các virus bị tiêu diệt ở 550C – 600 C /5 - 30 phút Một số chịu được nhiệt độ 600C – 800C/ 30 phút. . Tất cả các virus đều ưa nhiệt độ thấp Người ta sử d ng các thiết bị lạnh sâu bảo quản virus âm 860 độC. + Tia bức xạ: Các tia X, tia tử ng ại, ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp đều có thể tiêu diệt virus dễ dàng . Tia X tác động trực tiếp vào axit nucleic, phá vỡ cầu nối đường và photphate . Tia tử n oại tác động trực tiếp vào axit nucleic làm thay đổi cấu trúc phân tử a it nucleic -- > virus không nhân lên được. Chất kháng sinh: .Không có tác dụng với virus . không dùng kháng sinh để phòng trị các bệnh do virus Tác nhân hóa học - Nhiều chất hóa học có thể tác động tới axit nucleic, làm đông vón protein của virus Như: . Muối kim loại nặng (HgCl2) . Các chất oxy hóa mạnh , Clo và dẫn xuất của nó,... Vì vậy người ta thường dùng các chất này làm chất sát trùng,tiêu độc, tẩy uế, thanh lý các ổ dịch do virus. Yếu tố sinh học + Nếu virus được nuôi cấy vào động vật cảm thụ, độc lực của virus sẽ tăng cường. + Nếu nuôi cấy virus vào động vật không cảm thụ nhiều lần thì độc lực của nó giảm dần với động vật cảm thụ, người ta gọi đó là quá trình làm nhược độc virus và ứng dụng để chế tạo vacxin nhược độc. Ví dụ: Tiêm virus cường độc dịch tả lợn liên tiếp 150 đời cho thỏ sẽ tạo được giống virus vacxin nhược độc dịch tả lợn. 9. Phân loại virus Khi phân loại virus người ta dựa vào các nguyên tắc sau làm cơ sở + Dựa vào vật chủ mang mầm bệnh: Năm 1948 Holmes dựa vào vật chủ mang mầm bệnhchia virus làm 4 nhóm - Virus thực vật - Virus động vật - Virus vi khuẩn - Virus côn trùng Phương pháp phân loại này quá đơn giản, không hợp lý + Dựa vào tính hướng tổ chức bị virus tác động: Topley và Wilsion chia virus làm 4 nhóm - Nhóm A: virus hướng thượng bì - Nhóm B: virus hướng thần kinh - Nhóm C: virus gây viêm - Nhóm D: Virus gây khối u 3. Dựa vào tính chất dịch tễ học và lâm sàng của bệnh: Năm 1950, các nhà virus học chia virus làm 5 nhóm - Virus truyền lây qua đường hô hấp - Virus truyền lây qua đường đường ruột - Virus gây nhiễm qua da - Virus truyền lây do côn trùng - Virus có nhiều cơ chế truyền lây 4. Dựa vào đặc tính hạt virus : Năm 1952 dựa vào đặc tính hạt virus, xếp virus vào các nhóm rồi đặt tên latinh gồm một tiền ngữ đã lựa chọn cộng với từ virus - Nhóm Herpesvirus - Nhóm Myxovirus - Nhóm Poxvirus - Nhòm Reovirus - Nhóm Picornavirus Đến năm 1975, Hội đồng phân loại virus quốc tế đã đưa ra một bảng phân loại virus, chia ra các họ dựa vào: + Đường kính virion + Vỏ bọc của virion + Cấu trúc của nhân (ADN, ARN, sợi đơn, sợi kép) + Vị trí nhân lên của virus trong tế bào (nhân, NSC). .Ví dụ: .Họ: Rhabdoviridae có Lyssa virus Retroviridae có HIV Paramyxoviridae có Newcastle virus Câu hỏi ôn chương III 1. Anh chị hãy trình bày khái niệm về virus, các đặc tính cơ bản của virus ? 2. Trình bày hình thái , kích thước và cấu trúc của virus ? 3. Các phương pháp nuôi cấy virus? 4. Quá trình xâm nhập và nhân lên của virus ? 5. Thế nào là hiện tượng cản nhiễm? 6. Interferon là gì? Sự hình thành, bản chất và cơ chế tác động của interferon ?