4.3.2.3 Màng bao Một số virut bên ngồi capsit cịn có màng bao (hình 50) cấu tạo photpholipit hay glycoprotein Màng bao thường màng nhân, màng tế bào chất màng không bào vật chủ bị virut cải tạo thành mang tính kháng nguyên đặc trưng cho virut (hình 51) Hình 51 Sự hình thành màng bao virut 4.3.3 Cấu tạo thể thực khuẩn Thể thực khuẩn virus vi khuẩn Cấu trúc thể thực khuẩn thường phức tạp cấu trúc virut Thể thực khuẩn thường có cấu trúc hình nịng nọc hay hình tinh trùng ví dụ thể thực khuẩn T4 cấu tạo ba phận: đầu, cổ đuôi Phần đầu bao gồm capsit axit nucleic virut khơng có màng bao Đầu nối với đuôi qua cổ Đuôi gồm có bao đi, ống đi, đĩa gốc, mấu ghim sợi đuôi Bao đuôi ống đuôi cấu tạo capsome Đĩa gốc tương tự đĩa cổ, mọc sợi mấu ghim Sợi đuôi cấu tạo phân tử protein (hình 56a) 4.3.4 Các dạng cấu trúc đối xứng virut Nucleocapsit virut ln có cấu trúc đối xứng xếp protein cấu trúc Virut thường có cấu trúc đối xứng xoắn, đối xứng khối đối xứng phức hợp Mỗi loại đối xứng lại phân thành loại có màng bao loại khơng có màng bao 4.3.4.1 Virut đối xứng xoắn Điển virut khảm thuốc (TMV) có hình que thẳng, dài 300nm TMV có vỏ protein capsit chứa 2130 capsome Mỗi capsome cấu tạo 158 gốc axit amin, khối lượng phân tử 17500 Các capsome có đối xứng xoắn bao quanh bám vào sợi ARN xoắn trơn ốc Hình 52 (a) Virut đối xứng xoắn (b) Virut khảm thuốc 44 (a) (b) (c) Hình 53.(a) Virut đối xứng khối; (b) Ảnh Adenovirus qua kính hiển vi điện tử (c) Cấu trúc Adenovirus (a) (d) (b) (c) (e) Hình 54 (a) Virut đối xứng xoắn có màng bao, (b) Virut đối xứng khối có màng bao, (c) Ảnh chụp Coronavirus qua kính hiển vi điện tử, (d) Ảnh chụp phức hợp Herpes virut qua kính hiển vi điện tử, (e) Ảnh chụp HIV qua kính hiển vi điện tử 45 TMV chứa 95% protein 5% chuỗi đơn ARN Có thảy 130 vịng xoắn Mỗi vịng xoắn dài 2,3nm, có trung bình 16,33 capsome Sợi đơn ARN có chứa 6390 đơn vị nucleotic, khối lượng phân tử 2*106 Cứ nucleotic kết hợp với protein, vịng có 49 nucleotic (hình 52) 4.3.4.2 Virut đối xứng khối Điển Adenovirus có hình cầu cấu trúc 20 mặt, gần giống hình cầu, khơng có màng bao, đường kính khoảng 70-80nm Adenovirus có tất 12 góc, 20 mặt, 30 cạnh Capsit cấu tạo 252 capsome, có 12 thể ngủ lân có khối lượng phân tử 70.000, phân bố 12 góc 240 thể lục lân có khối lượng phân tử 120.000, phân bố 20 mặt Thể ngủ lân cấu tạo monomer protein, cịn lục lân cấu tạo protomer Ở thể ngủ lân có sợi protein mọc thẳng đầu có hình cầu (như hình đinh ghim), sợi gọi sợi ADN xoắn kép Tất Adenovirus có 6.500 đơi nucleotic (hình 53) Ngồi đối xứng 20 mặt số virut cịn có đối xứng mặt đối xứng mặt Virut đối xứng xoắn virut đối xứng khối có có màng bao (hình 54) Trên thực tế kích thước hình thái virut đa dạng, tùy theo loại axitnuleic virut vật chủ virut (hình 55) (a) (b) Hình 55 (a) Hình thái virut ARN động vật; (b) Hình thái virut ADN động vật 46 4.3.4.3 Virut đối xứng phức hợp Điển thể thực khuẩn T4 vi khuẩn E coli Thể thực khuẩn T4 cấu tạo ba phận: đầu, cổ Đầu có cấu trúc 20 mặt cịn lại có cấu trúc đối xứng xoắn Chính mà người ta gọi đối xứng phức hợp (hình 56) Phần đầu dài 95nm, rộng 65nm, kính hiển vi điện tử thấy rõ 20 mặt Capsit có cấu tạo loại protein, lượng chứa protein chiếm tới 76-81% thể thực khuẩn Có thảy 212 capsome, capsome có đường kính 8nm Bên đầu có sợi ADN xoắn kép Phần cổ nối phần đầu với phần Đó đĩa hình lục giác tạo thành, đường kính 37,5nm, có tua cổ (cảnh tu) mọc từ cổ Phần gồm có bao đuôi, ống đuôi, đĩa gốc, mấu ghim sợi đi: (a) (b) (c) Hình 56 (a) Cấu tạo thể thực khuẩn, (b) Thực khuẩn T4 vi khuẩn E.coli, (c) Các dạng hình thái thể thực khuẩn 47 - Bao dài 95nm, có 24 vịng xoắn cấu tạo 144 capsome (mỗi capsome có khối lượng phân tử 55.000) cấu tạo nên Ống đuôi dài 95nm, đường kính 8nm, có lổ thủng đường kính 2,5-3,5nm Đây đường để dẫn ADN đầu thể thực khuẩn xâm nhiễm vào tế bào vật chủ - Ống đuôi cấu tạo 24 vòng xoắn, tương ứng với 24 vòng xoắn bao đuôi - Đĩa gốc tương tự đĩa cổ, đĩa hình lục giác, rỗng Đường kính đĩa gốc 30,5nm, mọc sợi đuôi mấu ghim - Mấu ghim dài 20 nm có chức hấp phụ Sợi dài 140nm gấp lại giữa, đường kính 2nm - Sợi cấu tạo loại phân tử protein lớn loại phân tử protein nhỏ Nó có tác dụng hấp thụ chuyên hóa vào vùng mẫn cảm bề mặt tế bào vật chủ Sau sợi đuôi hấp thụ đĩa gốc bị kích thích, dẫn đến việc co rút bao đuôi làm cho ống đuôi đâm vào tế bào chủ 4.4 CÁC HÌNH THỨC SAO CHÉP CỦA VIRUT 4.4.1 Sao chép virut động virut thực vật Ở virut động vật virut thực vật, hình thức chép có khác theo loại virut, nhìn chung trình chép diễn qua giai đoạn sau: 4.4.1.1 Giai đoạn hấp thụ bề mặt tế bào ký chủ Sự hấp thu virut lên bề mặt tế bào chủ thường xảy cách thụ động, ngẫu nhiên hay tác nhân lan truyền khơng phải virut chủ động Để virut hấp thu, bề mặt tế bào ký chủ phải có thụ thể phù hợp với loại virut tế bào chủ cịn phải có khả hỗ trợ cho trình chép virut sau 4.4.1.2 Giai đoạn xâm nhập vào bên tế bào chủ Virut có màng bao xâm nhập vào tế bào chủ hai cách: (1) Màng bao virut kết kết hợp với màng bao tế bào chủ vị trí thụ thể axit nuleic giải phóng vào tế bào chất tế bào chủ (hình 57a); (2) Virut xâm nhập thực ẩm bào nhờ màng tế bào chất tế bào chủ (hình 57b) Màng bao virut sau cởi bỏ nhờ enzim axit nuleic giải phóng vào tế bào chất tế bào chủ (a) 48 (b) (c) (d) Hình 57 (a&b) Sự xâm nhập virut khơng có màng bao; (c&d) Sự xâm nhập virut có màng bao Virut khơng có màng bao xâm nhập vào tế bào chủ hai cách: (1) Capsit virut kết hợp với màng tế bào chất tế bào chủ để đưa axit nuleic virut vào tế bào chất tế bào chủ (hình 57c); (2) Virut xâm nhập thực ẩm bào nhờ màng tế bào chất tế bào chủ Sau nhờ enzim, axit nuleic giải phóng vào tế bào chất tế bào chủ (hình 57d) 4.4.1.3 Giai đoạn tổng hợp thành phần virut Quá trình tổng hợp thành phần virut tiến hành nhờ vào hệ thống chuyển hoá tế bào chất tế bào chủ từ ribosomes, ARN vận chuyển, dưỡng chất, lượng enzim Hệ gen virut phiên mã thành ARN thơng tin (hình 58) ribosom tế bào chủ giả mã thành protein enzim virut Trong giai đoạn đầu trình chép hệ gen virut nhân lên hàng ngàn lần Ở giai đoạn sau, thành phần cấu trúc virut protien lõi protein vỏ enzim virut tổng hợp Cũng giai đoạn này, protein glycoprotein virut (trường hợp virut có màng bao) liên kết vào màng tế bào chất tế bào chủ 49 Hình 58 Sự phiên mã axitnucleic virut thành ARN thông tin; mạch (+) ARN dịch mã thành protein mạch (+) (-) mạch bổ sung 4.4.1.4 Giai đoạn lắp ráp Ở giai đoạn phần virut lắp ráp lại với tạo thành nucleocapsit (hình 59) Ở virut có màng bao, capsit bao lấy axit nucleic sau nuclecapsit tiến đến gần màng tế bào chất tế bào chủ để protein glycoprotein virut dạng kết hợp với màng nguyên sinh chất tế bào chủ bao lấy chúng hình thành virut có màng bao hồn chỉnh Ở virut khơng có màng bao, capsit bao lấy axit nucleic sau nuclecapsit tiến đến gần màng tế bào chất tế bào chủ để ngồi (a) (b) Hình 59 (a) Sự lắp ráp virut có màng bao, (b) Sự lắp ráp virut khơng có màng bao 4.4.1.5 Giai đoạn phóng thích Virut phóng thích theo ba cách: (1) tế bào chủ bị virut ngồi Trường hợp thường gặp virut khơng có màng bao (hình 60a), (2) virut tạo màng bao từ màng tế bào chất, màng nhân màng khác tế bào chủ theo phương thức nảy chồi (hình 60b), (3) Virut có màng bao ngồi vận chuyển kết hợp với màng nguyên sinh chất tế bào chủ (hình 60c) Một số virut sau lắp ráp chui từ tế bào sang tế bào khác mà khơng cần có phóng thích chúng ngồi môi trường Hiện tượng xảy nhờ vào tiếp cân tế bào bị nhiễm tế bào khơng bị nhiễm virut 50 (a) (b) (c) Hình 60 (a) Tế bào bị virut thoát ngồi, (b) Virut phóng thích theo phương thức nảy chồi, (c) Virut phóng thích nhờ vận chuyển màng nguyên sinh chất tế bào chủ 4.4.2 Sự chép thể thực khuẩn (phage) Các virut vi khuẩn có q trình sinh sản trải qua giai đoạn giồng virut động thực vật Các nghiên cứu phage ký sinh tế bào vi khuẩn E coli cho thấy chúng có chế sinh sản là: (1) chu trình tan (2) chu trình tiềm tan Ở chu trình tan thể thực khuẩn làm chết tế bào chủ nên gọi độc Ở chu trình tiềm tan virut sinh sản mà không làm chết tế bào chủ nên gọi ơn hịa 4.4.2.1 Các giai đoạn chu trình tan Giai đoạn hấp thụ phage lên bề mặt tế bào vi khuẩn: loại phage chì hấp thu lên bề mặt vài dịng lồi vi khuẩn định ((hình 61a) Sự hấp thụ phage phụ thuộc vào thụ thể bề mặt tế bào vi khuẩn Các thể thực khuẩn khác có vị trí khác điểm hấp thu Ví dụ thể thực khuẩn T3, T4, T7 vi khuẩn E.colli có điểm hấp thu lipopolisaccarit Thể thực khuẩn T2 T6 lại có điểm hấp thu lipoprotein Việc hấp thu chịu ảnh hưởng nhiều nhân tố nội ngoại cảnh số lượng thể thực khuẩn, ion dương, nhân tố bổ trợ triptophan xúc tiến hấp thu thể thực khuẩn T4, pH môi trường trung tính có lợi cho hấp thu, nhiệt độ thích hợp cho phát triển thích hợp cho hấp thu Giai đoạn xâm nhập: sau hấp thụ, đĩa gốc sợi đuôi nhận kích thích, làm cho capsome bao có vận động phức tạp Chúng co lại chiều dài đâm ống đuôi vào qua thành tế bào màng tế bào chất Trong trình men lizozim đầu ống có tác dụng làm hịa tan peptidoglican phận thành tế bào Phage không xâm nhập vào tế bào mà tiêm ADN chúng vào tế bào chất tế bào vi khuẩn (hình 61b) 51 Giai đoạn tổng hợp thành phần phage: phage cung cấp thông tin di truyền cho tế bào vi khuẩn bắt tế bào tổng hợp enzim thành phần phage dựa hệ thống trao đổi chất tế bào vật chủ (hình 61c) Giai đoạn lắp ráp: sau tổng hợp xong, thành phần phage lắp ráp lại thành thể thực khuẩn hồn chỉnh, thể thực khuẩn hệ “con” có kích thước (hình 61d) Giai đoạn phóng thích: Sau lắp ráp xong, phage tiết men lizozim làm vách tế bào vi khuẩn phage phóng thích ngồi (hình 61e) Mỗi tế bào vi khuẩn bị nhiễm phage phóng thích từ 50- 200 phage a b c d e Hình 61 (a) Phage hấp thu vào bề mặt thành tế bào vi khuẩn vị trí thụ thể, (b) phage tiêm axit nucleic vào tế bào chất tế bào vi khuẩn, (c) chép thành phần phage, (d) lắp ráp thành phần phage tạo nên phage con, (e) q trình làm tan tế bào phóng thích phage 4.4.2.2 Các giai đoạn chu trình tiềm tan Chu trình bắt đầu phage gắn vào bề mặt tế bào vi khuẩn tiêm ADN vào tế bào chất chúng tham gia vào chu trình tan gắn vào nhiễm sắc thể tế bào vi khuẩn để bước vào chu trình tiềm tan (hình 62) Có trường hợp ADN phage khơng gắn vào nhiễm sắc thể tế bào chủ mà chép độc lập giống plasmid Các giai đoạn chu trình sau: 52 Hình 62 Chu trình tiềm tan thể thực khuẩn ơn hịa Hấp thụ: phage hấp thụ vào bề mặt tế bào vi khuẩn vi trí thụ thể Xâm nhập: phage tiêm ADN vào tế bào chất vi khuẩn Sao chép giai đoạn sớm: hệ gen phage chép thành phần phage tổng hợp Sao chép giai đoạn sau: tiếp tục tổng hợp nên thành phần phage Lắp ráp: thành phần phage lắp ráp tạp phage hồn chỉnh Phóng thích: lysozyme phage phá lớp peptidoglycan làm tan tế bào vi khuẩn Hoặc Phage gắn ADN vào nhiễm sắc thể vi khuẩn (hình 63) Phage lúc gọi prophage Khi tế bào vi khuẩn sống sinh sản, prophage chép với nhiễm sắc thể vi khuẩn Vi khuẩn chứa phage tiềm tan bị tác động bị phá huỷ ADN, prophage tách khỏi nhiễm sắc thể chuyển sang chu trình tan sinh sản phage khỏi tế bào (xem hình 64) 53 Số lượng virut nhiễm vào tế bào vi khuẩn giai đoạn phát triển sinh chúng yếu tố định cho phage ơn hồ thực chu trình tan hay tiềm tan Tỉ lệ prophage tách khỏi nhiễm sắc thể chuyển sang chu trình tan (phần tỉ) (a) (b) Hình 63 (a) Phage gắn ADN vào nhiễm sắc thể vi khuẩn (b) Khi tế bào vi khuẩn sống sinh sản, prophage chép với nhiễm sắc thể vi khuẩn Hình 64 (a) Gen phage tách khỏi nhiễm sắc thể vi khuẩn, (b) gene phage chép tổng hợp thành phần phage nhờ (c) phage tiếp tục tổng hợp thành phần enzym (d) lắp ráp thành phage hoàn chỉnh (e) phage sử dụng enzym phá làm tan tế bào vi khuẩn ngồi Tài liệu tham khảo: Phạm Văn Kim, 2001 Giáo trình vi sinh đại cương Khoa Nông nghiệp, Đại học Cần thơ Nguyễn Lân Dũng, 2000 Vi Sinh Vật học Nhà xuất giáo dục Madigan, M.T., Martinko, J.M and Parker, J., 2002 Biology of Microorganisms Tenth edition, Prenhall Gary E K., 2002 Microbiology learning object 2: Fungi, protozoa, viruses, and the innate immune system Nguyễn Thị Chính Ngơ Tiến Hiển, 2001 Virut học Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà nội Alan J C., 2002 Principles of Molecular Virology Accademic Press Phạm Thành Hổ, 2001 Di truyền học Nhà xuất giáo dục 54 ... thước hình thái virut đa dạng, tùy theo loại axitnuleic virut vật chủ virut (hình 55 ) (a) (b) Hình 55 (a) Hình thái virut ARN động vật; (b) Hình thái virut ADN động vật 46 4.3.4.3 Virut đối xứng... (c) Ảnh chụp Coronavirus qua kính hiển vi điện tử, (d) Ảnh chụp phức hợp Herpes virut qua kính hiển vi điện tử, (e) Ảnh chụp HIV qua kính hiển vi điện tử 45 TMV chứa 95% protein 5% chuỗi đơn ARN... (b) (c) Hình 53 .(a) Virut đối xứng khối; (b) Ảnh Adenovirus qua kính hiển vi điện tử (c) Cấu trúc Adenovirus (a) (d) (b) (c) (e) Hình 54 (a) Virut đối xứng xoắn có màng bao, (b) Virut đối xứng