Phương pháp phân loại virus và vi khuẩn

Chúng ký sinh bắt buộc trong tế bào sống, dựa vào sự hiệp trợ của hệ thống trao đổi chất của vật chủ mà sao chép axit nucleic, tổng hợp các thành phần như protein… sau đó tiến hành lắp n

ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA KHOA HỌC SỰ SỐNG - -

PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI VIRUS & VI KHUẨN Chuyên đề : 7

Môn: NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI SINH VẬT

Mục lục

I Virus

1 Đặc điểm cơ bản của virus

2 Đặc điểm phân loại virus trong phân loại đến loài

3 Hệ thống phân loại virus

4 Tên gọi virus

II Vi khuẩn

1 Đặc điểm cơ bản của vi khuẩn

2 Phân loại vi khuẩn

3 Đặc điểm phân loại để xác định loài vi khuẩn

4 Hệ thống phân loại vi khuẩn

5 Tên gọi của các taxon vi khuẩn

III Kết luận

I ĐẶT VẤN ĐỀ

 Trong thế giới tự nhiên có rất nhiều loài sinh vật có kích thước vô cùng to lớn nhưng cũng có loài sinh vật có kích thước vô cùng nhỏ bé nhưng sự ảnh hưởng của nó hay mức độ nguy hiểm của nó gây

ra vô cùng to lớn đối với thế giới này đó là loài vi sinh vật Vậy hôm nay chúng ta sẽ cùng nghiên

cứu về chúng vi rút ,vi khuẩn là gì và phương pháp phân loại vi rút và vi khuẩn ra sao ta cùng vào bài hôm nay

Bệnh viêm gan B Bệnh cúm gà

Bệnh AIDS

Virut là gì?

Phage T2

Virus là một sinh vật phi tế bào, siêu hiển vi, chỉ chứa 1 loại axit nucleic Chúng ký sinh bắt buộc trong tế bào sống, dựa vào sự hiệp trợ của hệ thống trao đổi chất của vật chủ mà sao chép axit nucleic, tổng hợp các thành phần như protein… sau đó tiến hành lắp nối để sinh sản; trong điều kiện ngoài cơ thể chúng có thể

tồn tại lâu dài ở trạng thái đại phân tử hóa học không sống và có trạng thái truyền nhiễm

GS Chu Đức Khánh – ĐH Phúc Đán, Trung Quốc

1 Đặc điểm cơ bản của virut

Vỏ protein (capsit )

Lõi( Axit nucleic)

Axit nucleic Capsit

–Virut có cấu tạo vô cùng đơn giản Bao gồm 2 thành phần cơ bản:

+ Lõi (genome) là axit nucleic

ở bên trong gọi chứa 1 trong 2 loại AND hoặc ARN dạng chuỗi đơn hoặc chuỗi kép

+ Vỏ protein bao bọc bên ngoài (capsit)

–Phức hợp gồm axit nucleic

và vỏ capsit được gọi là nucleocapsit

–Capsit là vỏ protein được cấu tạo bởi các đơn vị hình thái gọi

là capsome Capsit có khả năng chịu nhiệt, pH và các yếu tố ngoại cảnh nên nó có chức năng bảo vệ lõi axit nucleic

–Trên bề mặt capsit chứa các thụ thể đặc hiệu giúp cho virut bám vào bề mặt tế bào vừa chứa các kháng nguyên giúp kích thích hệ thống miễn dịch của tế bào nhiễm Kích thước và

cách sắp xếp các thành phần cấu trúc của vỏ capsit quyết

định hình dạng của các loài virut Có 3 kiểu cấu trúc chính:

Kiểu đối xứng xoắn, kiểu đối xứng hình khối, kiểu đối xứng

phức tạp

–Đặc điểm của genome virut là:

+ Genome ADN kép thường ở virut có kích thước lớn nhất,

genome ADN mạch đơn thường ở virut có kích thước nhỏ hơn

+ Gen ARN kép tất cả đều phân đoạn

+ Genome ARN đơn được quy định là genome (+) và genome (-) dựa theo trình tự nucleotit của mARN

+ Phần lớn genome ARN mạch đơn là genome không phân đoạn (trừ virut cúm HIV)

–Virut sống ký sinh bắt buộc trong tế bào vật chủ (động vật, thực vật, vi sinh vật)

2 Đặc điểm phân loại virut

 Đặc điểm hình thái:

– Kích thước: tuyệt đại đa số virut có kích thước rất nhỏ, có thể lọt qua các nến lọc vi khuẩn Chính vì thế mà không thể quan sát thấy virut qua kính hiển vi quang học Người ta

thường đo kích thước virut bằng đơn vị nanomet (nm, 1nm

= 10^9m ) Với kính hiển vi điện tử và các kĩ thuật phụ trợ, ngày nay người ta có thể đo đạc, quan sát tỉ mỉ hình thái

của từng loại virut

Virus đậu mùa (200x300nm) Virus khoai tây(480x500nm)

Virus cúm(80x200 nm)

–Hình dạng

+ Đối xứng xoắn.Vd: hình que Virut khảm thuốc lá

+ Đối xứng khối Vd: virut bại liệt (khối đa diện)

virut HIV (khối cầu)

+ Đối xứng phức hơp Vd: Thể thực khuẩn T2 của vi

–Ngoài ra còn có các đặc điểm: Có hay không có vỏ

ngoài,có hay không peplome, cấu trúc và kiểu đối xứng của capsome

không

với nhau

Có vỏ ngoài, có gai glicoprotein

Virut TKT T2 Đầu do các

capsome hình tam giác ghép lại

không

 Tính chất vật lý và lý hóa: – Khối lượng phân tử

– Mật độ nổi của virut

– Hệ số lắng của virut

– Độ bền pH

– Độ bền nhiệt

– Độ bền cation

– Độ bền với dung môi

– Độ bền với chất tẩy rửa– Độ bền phóng xạ

Vd: Virus cúm gia cầm vẫn có thể tồn tại trong nước cất hơn 100 ngày ở 28oC và 200 ngày ở 17oC và ở 4oC

được ước lượng là hơn 1300 ngày (Stallknecht,

1990) Virus vẫn có khả năng lây nhiễm sau khi ủ 20 ngày ở 4oC trong phân hữu cơ

– Phân cực sợi âm hay dương

– Số đoạn và kích thước các đoạn– Trật tự nucleotit

- Sự có mặt của các đoạn lặp lại

– Sự có mặt của isomer hóa

– Có hay không có mũ ở đầu 5’

– Có hay không có đuôi poly A ở đầu 3’

Kích thước genom có thể từ 3500 nucleotid (ở phage nhỏ) đến 560.000 nucleotid (ở virus herpes)

Vd:

 Đặc điểm protein:

–Số lượng, kích thước, chức năng của protein cấu trúc

–Số lượng, kích thước, chức năng của protein không cấu trúc

–Chi tiết về chức năng chuyên biệt của protein, đặc biệt là của enzyme phiên mã ngược

–Trình tự axit amin

–Sự glycosyl hóa và photphoryl hóa

 Đặc điểm của lipit :

–Hàm lượng và đặc tính của lipit

 Tổ chức genome và phương thức sao chép :– Tổ chức gen

 Đặc điểm sinh học :

– Loại vật chủ tự nhiên

– Phương thức lan truyền trong tự nhiên

– Mối quan hệ của vector

– Phân bố địa lý

– Khả năng gây bệnh

–Tính hướng mô, gây bệnh lý mô

Ví dụ: Virut N1H1 kí sinh trên gia súc, gia cầm

Virut HIV kí sinh trên người

3 Hệ thống phân loại virut

–Phân loại học virut mới chỉ phát triển ở mức độ phân loại vi

mô (phân loại bậc loài và dưới loài), phân loại vĩ mô mới chỉ đến bậc giống và họ, bậc bộ chỉ được đề cập sơ bộ Vì vậy, cho đến nay vẫn chưa có một hệ thống phân loại virut nào được chấp nhận rộng rãi

–Năm 1995, ICTV công bố hệ thống phân loại virut gồm 2 bộ,

71 họ, 164 chi với 4000 loài, bao gồm hàng trăm loài chưa được xác định chính thức

–Prescott (2002) đề xuất hệ thống phân loại theo vật chủ, chia thành 6 nhóm virut:

+ Nhóm virut vừa nhân lên trong tế bào ĐVCXS, vừa nhân lên trong tế bào của các sinh vật khác.

+ Nhóm virut chỉ nhân lên trong tế bào ĐVCXS

+ Nhóm virut chỉ nhân lên trong tế bào ĐVKXS

+ Nhóm virut chỉ nhân lên trong tế bào thực vật

+ Nhóm virut chỉ nhân lên trong tế bào tảo, nấm và động vật nguyên sinh

+ Nhóm virut chỉ nhân lên trong tế bào vi khuẩn

4 Tên gọi của virut

Trước đây tên gọi của virut được gọi dựa theo:

–Triệu chứng bệnh hoặc đặc điểm dịch bệnh do chúng

gây ra: Virut viêm gan – Hepadna, virut bệnh cúm –

Rubella, virut bệnh khảm thuốc lá – TMV, virut bệnh đốm đậu đũa – CPMoV…

–Tên cơ quan hoặc mô nhiễm bệnh: virut adeno (phân lập

ở tuyến hạch nhân – adenoid)

–Nơi phát hiện đầu tiên: virut Coxsackie (vùng Coxsackie –New York), virut Hanta (vùng sông Hantaan – Hàn Quốc).–Tên của người phát hiện: virut Epstein – Barr

+ Phản ứng với ete và các dung môi hòa tan lipit khác.+ Số lượng capsome.

+ Đường kính hạt virut

+ Kích thước axit nucleic

–Và quy định phần đuôi như sau:

o Tên giống (chi) + virus

o Tên họ + viridae

o Tên phân họ + virinae

o Tên bộ + virales

Vd: Tên họ virut có kích thước nhỏ - Picornaviridae

Tên họ virut gây bệnh viêm gan – Hepadnavidae

Tên họ virut có enzym phiên mã ngược – Retroviridae

–Đối với tên loài khuyến cáo không dung tên Latinh, không áp dụng nguyên tắc gọi tên hai từ và nguyên tắc ưu tiên như ở ICNZ và ICNB

–ICTV cũng đưa ra một số quy định về cách viết tắt tên virut thực vật như sau:

–WHO quy định cách viết tên virut cúm ở người gồm:

• (Type virut/ địa điểm phân lập/ năm phân lập/ kí hiệu gai trên vỏ virut H và N)

III Vi khuẩn

1 Đặc điểm cơ bản của vi khuẩn

–Vi khuẩn ( bacteria ) đôi khi còn được gọi là vi trùng, là nhóm hiện diện đông đảo nhất trong sinh giới Chúng hiện diện

khắp nơi trong đất, nước và ở dạng cộng sinh với các sinh vật khác Nhiều tác nhân gây bệnh là vi khuẩn

–Vi khuẩn là một nhóm sinh vật đơn bào, có kích thước nhỏ (kích thước hiển vi) và thường có cấu trúc tế bào đơn giản không có nhân, bộ khung tế bào (cytoskeleton) và các bào quan như ty thể và lục lạp

–Hầu hết vi khuẩn có kích thước nhỏ, thường chỉ khoảng 5,0 μm, mặc dù có loài có đường kính đến 0,3mm

0,5-–Chúng thường có vách tế bào, như ở tế bào thực vật và nấm, nhưng với thành phần cấu tạo rất khác biệt

(peptidoglycan)

–Nhiều vi khuẩn di chuyển bằng tiên mao (flagellum) có cấu trúc khác với tiên mao của các nhóm khác

–Vi khuẩn là sinh vật nhân sơ, có những đặc điểm khác với sinh vật nhân chuẩn:

+ Tế bào nhân chuẩn có

≠ Tiểu phần 50S gồm các lọa rARN là 23S và 5S

≠ Tiểu phần 30S chỉ có rARN 16S

–Vi khuẩn có nhiễm sắc thể vòng đơn, gồm một chuỗi kép AND không có màng bao bọc, tiếp xúc trực tiếp với màng sinh chất Thành phần cấu tạo của màng sinh chất có lipit liên kết este thực hiện chức năng vận chuyển, sản sinh năng lượng và chức năng sinh tổng hợp đăc biệt.

–Một số loài vi khuẩn có vỏ tế bào được cấu tạo bằng

peptidoglycan tạo nên hình dạng khác nhau của vi khuẩn như: hình cầu, hình que, hình xoắn ốc,…vv

–Cấu trúc và thành phần cấu tạo của vỏ tế bào vi khuẩn

là đặc điểm phân loại quan trọng để phân biệt vi khuẩn: Gram âm (-) và Gram dương(+)

2 Phân loại vi khuẩn

–Phân loại học vi khuẩn mới tập trung chủ yếu vào phân loại

vi mô,còn phân loại vĩ mô(thường chỉ chú ý đến các bậcgiống) gặp nhiều khó khăn do tính đặc thù của sinh vậtnhân sơ

–Phân loại vi mô trong phân loại vi khuẩn là phân tích ,xácđịnh các chủng vi khuẩn khác nhau và tập hợp nhữngchủng có nhiều đặc điểm giống nhau thành các loài

–Loài vi khuẩn là tập hợp chủng có nhiều đặc điểm chung vàphân biệt rõ ràng với các chủng khác

–Chủng là một tập hợp các chủng phân lập từ những vi

khuẩn phát triển từ một lạc khuẩn,nuôi cấy trong môi trường thuần khiết ,không có tạp khuẩn

–Đối với các tacxon bậc dưới loài ,thường áp dụng các

khái niệm type để xác định các chủng khác nhau

như:type hình thái,type huyết thanh,type bệnh lý,type

thực khuẩn,…

3 Đặc điểm để phân loại vi khuẩn

– Đặc điểm hình thái: Hình thái lạc khuẩn(là một nhóm tế bào sinh ra từ một tế bào trong quá trình nuôi cấy), những đặc điểm hình thái của lạc khuẩn như: kích thước, hình dạng,mùi vị, kiểu cấu trúc,mức độ bám dính vào môi trường nuôi cấy…được sử dụng để phân biệt và định loại các loài vi khuẩn

–Ví dụ:

Các loại hình dạng của vi khuẩn

Sự đa dạng về màu sắc khuẩn ti ở vi khuẩn

–Đặc điểm huyết thanh: Cấu trúc vỏ tế bào khuẩn lạcphản ánh thành phần kháng nguyên của khuẩnlạc,nếu các kháng nguyên này được đưa vào cơ thể

sẽ gây đáp ứng miễn dịch bởi các kháng thể tươngứng trong huyết thanh của khuẩn lạc.Đặc điểm huyếtthanh của khuẩn lạc có các dạng khác nhau:

+ Khuẩn lạc nhày-M (Mucoid):có dạng bọng nước nhày óngánh

+ Khuẩn lạc nhẵn-S (Smooth):cấu tạo bề mặt đồng nhất ,làđặc điểm của nhiều loài vi khuẩn Gram âm

+ Khuẩn lạc nháp-R (Rough):bề mặt tế bào dạng hạt lấm tấm,nháp,không có protein và polysacarit

Các loại khuẩn lạc

• Cấu trúc hiển vi: Dưới vật kính dầu của kính hiển vi

quang học, có thể phân biệt được hình thái đặc trưng

của các loài vi khuẩn:hình cầu,hình que,hình xoắn ốc

Vi khuẩn MRSA Vk Pseudomonas aeruginosa xoắn khuẩn giang mai

+Ở vi khuẩn Gram âm ,vỏ tế bào không có hoặc có lớppeptidoglycan mỏng(5-20%) không bắt màu với phứcchất tím tinh thể-iot của thuốc nhuộm Gram,mà bắtmàu với thuốc bổ sung(màu đỏ vàng hay đỏ tía).

+Khoảng 1/3 các loài vi khuẩn hình cầu ,1/2 vi khẩnhình que và tất cả các vi khuẩn hình xoắn ốc thuộcnhóm Gram âm

• Vk gram âm

Vk gram dương

4 Hệ thống phân loại vi khuẩn

–Vi khuẩn (bacteria) là sinh vật nhân sơ (prokaryotes), gồm

vi khuẩn cổ sinh (Archeobacteria) và vi khuẩn thật

(Eubacteria)

–Vi khuẩn đầu tiên được quan sát bởi Antony van

Leeuwenhoek năm 1683 bằng kính hiển vi

– Tên "vi khuẩn" được đề nghị sau đó khá lâu bởi Christian Gottfried Ehrenberg vào năm 1828, xuất phát từ chữ

βακτηριον trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là "cái que nhỏ"

–Ban đầu vi khuẩn được coi là các loại nấm có kích thước

hiển vi (gọi là schizomycetes), ngoại trừ các loại vi khuẩn lam(cyanobacteria) quang hợp, được coi là một

nhóm tảo (gọi là cyanophyta hay tảo lam) Phải đến khi có những nghiên cứu về cấu trúc tế bào thì vi khuẩn mới

được nhìn nhận là một nhóm riêng khác với các sinh vật khác

–Vào năm 1956 Hebert Copeland phân chúng vào

một giới riêng là Mychota, sau đó được đổi tên thành Sinh vật khởi sinh (Monera), Sinh vật nhân sơ (Prokaryota), hay

Vi khuẩn (Bacteria) Trong thập niên 1960, khái niệm này được xem xét lại và vi khuẩn được xem như là một trong hai nhóm chính của sinh giới, cùng với sinh vật nhân

chuẩn

– Sinh vật nhân chuẩn được đa số cho là đã tiến

hóa từ vi khuẩn, và sau đó cho rằng từ một nhóm vi khuẩn hợp lại

–Sự ra đời của phân loại học phân tử đã làm lung lay quan điểm này Năm 1977, Carl Woese chia sinh vật nhân sơ thành 2 nhóm dựa trên trình tự 16S rRNA, gọi

là vực Vi khuẩn chính thức (Eubacteria) và Vi khuẩn

cổ (Archaebacteria)

–Ông lý luận rằng hai nhóm này, cùng với sinh vật nhân chuẩn, tiến hóa độc lập với nhau và vào năm 1990 nhấn mạnh thêm quan điểm này bằng cách đưa ra hệ phân loại 3 lãnh giới, bao gồm Vi khuẩn (Bacteria), Vi khuẩn

cổ (Archaea) và Sinh vật nhân chuẩn (Eucaryote)

–Quan điểm này được chấp nhận rộng rãi giữa các nhà sinh học phân tử nhưng cũng bị chỉ trích một một

số khác, cho rằng ông đã quan trọng hóa vài khác biệt

di truyền và rằng cả vi khuẩn cổ và sinh vật nhân

chuẩn có lẽ đều phát triển từ vi khuẩn chính thức

Hệ thống phân loại của Carl Woese

• Hệ thống phân loại vi khuẩn hiện nay cũng theo thang phân loại linneaus, bao gồm các bậc phân loại: phân loại, loài, chi, họ, bộ, lớp, ngành Ngoài ra, còn dùng vài bậc phân loại không chính thức như chủng, type

5 Tên gọi các taxon vi khuẩn

–Luật Quốc tế Danh pháp Vi khuẩn (International Code of Nomenclature of Bacteria) – ICNB đưa ra nhưng quy

định về tên gọi của các taxon vi khuẩn

+ Tên khoa học của các taxon vi khuẩn được gọi theo

tiếng latinh

+ Tên của các taxon trên loài, từ giống trở lên là tên một từ

+ Tên của các taxon bậc loài là tên hai từ

+ Tên của các taxon bậc phân loài là tên ba từ

+ Cách viết phần đuôi của tên các taxon bậc họ và trên họ:

 Cách gọi tên vi khuẩn

- Theo nhà khoa hoc phát hiện ra vi khuẩn (vd:

Escherichia coli )

- Theo địa điểm phát hiện ra vi khuẩn

Vd: các tên loài: Streptomyces vietnamensis

- Theo hình thái của vi khuẩn

Vd: cầu khuẩn, trực khuẩn, xoắn khuẩn, phẩy khuẩn

V KếT LUậN

thể có ích hoặc có hại cho môi trường, động vật, thực vật vàngay cả con người Chúng là một trong số các tác nhân gây

ra các bệnh như: uốn ván, sốt thương hàn, giang mai, tả, lao,cúm H1N1, HIV… Một số khác có khả năng phân giải chấthữu cơ, cố định Nitơ hay cộng sinh có lợi cho người độngvật và thực vật

truyền học Từ đó dẫn tới sự hình thành của các lĩnh vực ditruyền học sinh-hóa, di truyền học vi sinh vật trong nhữngnăm 1940 và là nền tảng của di truyền học phân tử và côngnghệ DNA sau này