ppt

Thời kỳ virus học hiện đại:Thời gian ????:Nghiên cứu bản chất sống của virus ở mức độ phân tử là cơ sở cho sự phát triển của ngành sinh học phân tử, đặc biệt Công nghệ gen... những mốc

Chương 2: Virut (viruses)

Nội dung:

I Lich sử phát hiện virut

II Khái niệm Virut

III Hình dạng, kích thước

IV Sinh hoá virut

V Các chu trình sống của virut

VI Phản ứng bảo vệ của tế bào với virut VII Virut và bệnh tật

B Hướng dẫn NC và thảo luận các kiến thức cơ bản

của chương

I.    I.  Lịch sử phát triển của ngành virus học :

Gîi ý:

Chia lich sö ph¸t triÓn cña

ngµnh virus häc ra tõng giai

®o¹n nhá:

1 Thêi kú s¬ khai: (Thêi gian????):

Sù ph¸t hiÖn ra virus lµ t¸c nh©n g©y nhiÒu bÖnh ë c¸c lo¹i c¬ thÓ sèng

trong sinh giíi.

2.Thời kỳ nghiên cứu hinh thái :(Thời gian ????):

quan sát thấy virus, xác định đựợc cấu trúc của virus, xây dựng phương pháp nghiên cứu virus.

3 Thời kỳ virus học hiện đại:(Thời gian ????):

Nghiên cứu bản chất sống của virus ở mức độ phân

tử là cơ sở cho sự phát triển của ngành sinh học

phân tử, đặc biệt Công nghệ gen

những mốc son nào thưc đẩy nhanh sự phát triển của virus học, vì sao:

- Phát hiện ra virus là tác nhân gây nhiều bệnh cho mọi loài

-Các tiến bộ của các ngành khoa học kỹ thuật

- Thành phần cấu tạo của virus

-chu trình sống của virus

- Sự phát hiện ra các enzym sao chép ngược ở Retrovirus

- Tất cả các phát hịên trên

2 Tìm những câu sai:

+Jener 1880 là người đầu tiên dùng phương pháp phòng vaxin đậu mùa cho người vì ông hiểu rõ

bản chất bệnh đậu mùa là do virus gây ra

+ Lui Paster 1888, khi NC vaxin phòng dại cũng cho rằng nguyên nhân gây bệnh dại chính là virus +Hàng loạt các bệnh virus được phát hiện sau khi phát hiện ra virut DTL

Holmes ,1929 xây dựng phương pháp đếm đơn vị nhiễm (CFU) trên thực vật: Đếm các vết hoại tử trên lá cây

-Dulbelco 1952: Trên virus động vật nhờ phát hiện phương pháp nuôi cấy tế bào động vật một lớp

+D herell 1920, là người xây dựng phương pháp đếm CFU ( đơn vị ’

nhiễm của virus),

Virus là gì ???

Thuật ngữ Virus : tiếng la tinh

là chất độc, dùng để chỉ các bệnh không rõ nguyên nhân, còn ngày nay dùng chỉ nhóm SV đặc biệt

này

Lập bảng so sánh giữa virus và một số prokaryotae và tự mình định nghĩa xem virus là gì?

Các nhóm

có TB

Thành Murein

kích thước

loại Axít Nucleic

sinh sản

Tự sinh ATP

Tự sinh tổng hợp

Các nhóm

có TB

Thành Murein

kích thước

loại Axít Nucleic

sinh sản

Nhờ tế bào

-Virus có là SV sống hay không sống?

Sự khác nhau cơ bản giữa SV sống và không sống:

- Có khả năng trao đổi chất,

-Sinh trưởng, phát triển

-Cảm ứng và sinh sản

+ Hai trạng thái của virus

 Trạng thái hoạt động : Nội bào, có kh ả năng tái tạo, tổng hợp các thành phần, lắp giáp tạo Virion mới Có kh ả n ă ng biến dị (dạng sống)

+ Trạng thái nghỉ, Virion : Là hạt vi rus

hoàn chỉnh: vỏ Protein+Lõi Nucleic axit, có tính truyền nhiễm, một số còn có thể kết tinh tạo tinh thể (dạng không sống)

+ Nó có là tiền thân của các

sinh vật nguyên thuỷ , tổ tiên

của tất cả các loài hiện nay???

Vậy nguồn gốc của virus????

Nghiên cứu sơ đồ trang 24 và thảo luận.

Có giả thuyết như vậy: Virus là dạng vô bào,

có trước tế bào, còn sót lại

Điểm yếu: - nó lại ký sinh trên tế bào mới tồn tại và phát triển , nếu ở ngòai tế

bào rất dễ dàng bị tiêu diệt dưới tác động của các điều kiện ngọai cảnh, mà cách

đây 3-4 tỷ năm về trước là điều kiện mà virus không thể tồn tại được

Giả thuyết thứ 2:

Nó là một dạng vi khuẩn ký sinh trong tế bào, đơn giản hoá cấu trúc, mất dần

hệ thống enzym độc lập, chỉ giữ lại chức năng sinh sản và phụ thuộc hoàn toàn

vào tế bào vật chủ.

Giả thuyết thứ 3

Xuất thân từ một thành phần Nucleoprotein của tế bào này truyền sang

tế bào khác Khi vào tế bào mới một số chết đi, một số khác tồn tại và biến thành virut ngày nay

Giả thuyết thứ 4

là một số gen tự do (gen lang thang) của tế bào mất liên hệ với nhân, dẫn đến sự

Chưa có cơ sở vững chắc để ủng hộ bất kỳ một giả thuyết nào

Nguồn gốc của Virus vẫn là điều bí ẩn, chưa có câu trả lời chính xác

Vị trí phân loại cuả Virus trong hệ thống sinh giới xưa và nay????

Trong hệ thống phân loại sinh giới virus chưa được xếp loại vào bất

cứ giới nào

Hãy chứng minh điều này: Hãy dựa và các tiêu chuẩn phân loại của sinh giới để chứng minh virus và nguồn gốc của nó để chúng minh nó chưa được xếp vào bất cư giới nào

II Kh¸i niÖm vÒ virus:

Không nhìn thấy dưới kính hiển vi quang học

- Virut kh«ng cã cÊu t¹o tÕ bµo (virus particles):

+vá protein vµ lâi axit nucleic

+virut phøc t¹p cã mµng bäc lÊy tõ tÕ bµo chñ

- Không có hệ thống trao đổi chất và

-chỉ chứa: hoặc ADN hoặc ARN

- ký sinh bắt buộc ở vật chủ sống

+ gây nhiều bệnh ở mọi loại sinh vật:

động vật , thực vật, vi sinh vật

- Ngoài vật chủ: là đại phân tử (virions)

có tính truyền nhiễm

-Một số hình thành tinh thể.

-Có đặc điểm sống và không sống

Những đặc điểm sống:

-Có các chất đặc trưng của cơ thể sống: Protein và axit nucléic

-Có khả năng di truyền và biến dị

Không sống:

-Không có cấu tạo tế bào -không có trao đổi chất

- Hình thành tinh thể

E coli- 1x 6um:

Sân vận động cho 1 tỷ virut bại liệt)

®u«i ng¾n

IV Sinh hoá virut

1 Cấu trúc vỏ protein (Capsit)):

+(Capsomer) ĐVHT

+Đơn vị cấu trúc ĐVCT

+ Protein unit - có phân tử lượng từ

18000-36000 D

C¸c kiÓu capsid

+ Cấu trúc xoắn: (Helical

structure): cấu trúc đối xứng trụ,

có một trục đối xứng trùng với

trục dọc

Ví dụ: virut đốm thuốc lá

(TMV), cúm, sởi, quai bị , dại

)

…

Capsomers =1 Protein MW=18000D

(158 A.amin)

Capsomer

MW : 46.800 KD

Virut cúm : capsit mềm, đàn hồi dễ uốn, không cứng như TMV, nên dễ thay đổi hinh dạng

-axit nucleic gói trong vỏ mỏng lipit,

không uốn theo chiều xoáy của vỏ

capsit.

Virut cóm (Influenza virus) hä: Orthomyxoviridae)

+ Các tam giác đều này bằng nhau và đối xứng

+ Icosahedron có 12

đỉnh (góc hợp của 5

tam giác đều)

+ 30 cạnh (đường gấp của từng cặp cạnh tam giác gần nhau)

các trục đối xứng trong icosahedre

cấp 2 (180o)

cấp 3 (120o)

cấp 5 (75o)

+ 1 capsid : nhiÒu capsomer

+1 promoter : c¸c ph©n tö

protein cña cïng mét hay

nhiÒu lo¹i kh¸c nhau.

Protein nhiÒu lo¹i h¬n TMV

Số capsomers trong capsit cấu trúc đối

xứng 20 mặt tam giác đều:

N= 10(n-1)2 + 2

N -tổng số capsomer của capsid

n- số capsomer trên 1 cạnh 1 tam giác Ví dụ: 6 capsomer /1cạnh ta sẽ có N=10(6- 1)2 +2 = 252 capsomers

Capsid cã thÓ kh«ng cã mµng bäc ngoµi

(D¹ng capsid trÇn- naked capsid)

Capsid có thể có màng bọc ngoài là

lipoprotein (thường lấy từ màng tế bào chủ)- Dạng màng bọc (enveloped )

M« h×nh cÊu t¹o c¾t ngang virus d¹i (Rhabdovirus)

glycoprotein

M« h×nh cÊu t¹o c¾t däc virus d¹i (Rhabdovirus)

poliovirus (virus b¹i liÖt)- TEM

hecpet simplex

Virut đậu mùa ( poxviridae)

-cấu trúc phức tạp: ADN hai mạch liên kết với protein hinh đĩa lõm

+Bªn ngoµi bao bäc bëi hai líp mµng

cã nhiÒu èng nhá

+ hai thÓ bªn chøa protein kh¸ng

nguyªn tan

+ mµng ngoµi vµ gai

Virus ®Ëu mïa (Poxvirus)

capsid

Virut đậu mùa nhìn dưới TEM 120,000

LÁt c t d c c a virus ắ ọ ủ đậu mùa x120,000

Phage T4 (TEM)

Các phage T chẵn : giống nhau

+các sợi lông đuôi thô sơ,

Phage T1, T5 và phage λ

+không có bao

đuôi +không đĩa gốc +các sợi lông đuôi thô sơ,

M13, F1, Fd

- sợi

Phage lamda Phage P2 Phage P22 Phage X174

Phage T4 Phage T2

Hình ảnh chụp TEM của một số phage sơ đồ cấu tạo của Phage T2 (A)

(* Các hình lấy từ website: http://www.biochem.wisc.edu/inman/empics/virus htm và

http://www.mansfield.ohio state.edu/~sabedon/beg_phage_images.htm)

ADN ARN

hai

mạch

một mạch

một mạch

hai mạch

âm dương

3 2 Axit nucleic của virut:

ADN (ARN) của virut có thể có

cấu trúc thẳng (T) hoặc vòng (V) Cấu trúc của mạch ADN (ARN)

có thể liên tục (N-seg) hoặc bị

đứt quãng (Seg), có khi còn là các

đoạn riêng rẽ

Bắt đầu sinh tổng hợp các thành phần

Sinh tổng hợp và lắp giap các

thàn phân

Phá vỡ tế bào, giải phóng các phage hoàn chỉnh

Hệ gen của phage gắn vào hệ gen của vi khuẩn

( dạng prophage) Tế bào vi khuẩn lúc này

gọi là tế bào tiềm tan

Trong điều kiện bình thường Các tế bào tiềm tan tiếp tục phân chia sinh ra các tế bào tiềm tan khác

Tế bào tiềm tan phân chia tạo các tế bào tiềm tan

Khi có tác nhân đột biến, trở thành phage độc

Pro tei

n m uén : e nzi

m l

¾p gi¸p ,

enz im ph¸

tÕ bµo

Pro tei

n gi

÷a kú(

pro tei

n c

Êu t róc ai…, vá, g

pro tei

n ® iÒu hoµ)

30SS

50S

ADN (ARN) virut míi

P rot ein sím : era lym -po DN A za

d-ATP, d_XTP, d_GTP, d-TTP

(d-UTP), Mg2 +

ADN (ARN) virut khu«n mÉu

mARN

Bộ genom:

+ nhỏ nhất: 10 6 D (3-4

protein ): Phage MS2, Qb

+ lớn :MW ≈ 1-6.10 8 D (100 loại protein): phage T chẵn, virut hecpet, virut động vật

ADN virut thường chứa các bazơ nitơ lạ,

+ X lại còn được thay bằng

Hydroxymethylcytosine (Phage T2,T4, T6)

Tránh các enzyme tế bào chủ cắt

Baltimore chia virus thµnh 6 nhãm: Dùa vµo cÊu tróc cÊu axit nucleic vµ kiÓu t¹o ARNm cña chóng

SSDNA   ADN-/ADN + ARNm

Nhóm 3: ARN hai mạch: ARNm tạo ra từ một mạch 3’-5’ (tương tự AND 2 mạch)

Nhóm 5: ARN một mạch ( +): tạo dạng tái tạo (mạch dương khuôn+ mạch âm

mới tổng hợp) , sau đó từ mạch dương

tổng hợp mạch âm , chính là gen nôm của virus

Nhóm 4: ARN một mạch ( âm): tạo dạng tái tạo (mạch âm khuôn+ mạch dương

mới tổng hợp) , sau đó từ mạch dương

tổng hợp mạch âm , chính là gen nôm của virus

Protein

dsARN ARNm

Replicase  

ARN-ARN polymerase

Nhóm 6: ARN(+): ARN m được tạo ra

từ ADN dạng tái tạo từ ARN(+) khuôn mẫu nhờ E sao chép ngược ( Reverse

transcriptase= ADN dependent

ARN-Polymerase)

ARN+ ARN-ADN

E, sao chÐp ng­

ADN-ADN

g¾n vµo ADN

tÕ bµo chñ

Tóm tắt cấu trúc virus

Đặc điểm ký sinh vi

khuẩn thực vật động vật

-Hình ống -fd, M13, f1 thường gặp không thấy

-Nòng nọc thường gặp không thấy không thấy

-Icosahedron -ít ( φ X174 xoăn lá kt thường gặp

có vỏ bọc 3 họ ít gặp thường gặp

ADN (ds) thường gặp ít:caulimovirus thường gặp

ADN (ss) ít geminivirus ít:Parvovidae ARN (ds) ít Reoviridae ít reoviridae ARN (ss) không thường gặp thường gặp

Nguyên tắc gọi tên virut:

Họ (Family) đơn vị phân loại lớn nhất tận cùng là - viridae

Họ phụ (Subfamily) -virinae

Loài (species) virus

Ví dụ Poxvirus ( virut đậu mùa) thuộc

Họ : Poxvirideae

Họ phụ: Chorodopoxvirinae

loài: Orthopoxvirus.

1.Cặp Criptogam thứ nhất: Loại

Axit nucléic và số mạch của

chuỗi: D: AND; R: ARN

2.1 Cặp Criptogam thứ hại:

Trọng lượng phân tử của axit

nucleic và phần trăm của nó

trong virion

S Angiosperms; V Chordata

Ac Arachnida; Ap Aphiditae, Hemipterae;

Cc Coccidae, Hemiptera; Cl Coleoptera; Di- Diptera; Fu-Fungi; T Tysanoptera; 0

kh«ng cã vËt trung gian

—

virus R/2: 15/20:S/S:S,I/D

ARN hai mạch; 15KD chiếm

20 % trọng luợng của cả hạt; Hình cầu đối xứng

Icosahedrôn Vật chủ :

Inchondrous vạt truyền

Mối quan hệ giữa Phage và tế bào:

+ mối quan hệ gây dộc (phá huỷ tế

bào vật chủ nhanh chóng hoặc từ từ

+ Tồn tại tiềm ẩn ở tế bào vật chủ

và trở nên độc khi bị tác nhân kích

động (phage ôn hoà)

C¸c chu tr×nh sèng cña Phage

1 giai đoạn hấp phụ: các thụ thể tương thich

gặp nhau , phage bám lên vi khuẩn

1 Nguỡng: M=V/N( số Virut/ số têbào chủ)

2.sù x©m nhËp cña c¸c Phage ( C¬ chÕ cëi bá vá protein )

Trong vá protein ®u«i cã 144 ph©n

tö ATP Chóng tiÕt ra men lizozym ph¸ huû cÊu tróc bÒ mÆt cña thµnh

Khi phage T2 bám vào tế bào

Các ion canxi hoạt hoá ATP-aza bao đuôi giúp cho bao đuôi co lại

trụ đuôi chọc thủng thành tế bào và màng nguyên sinh chất

axit nucleic từ đầu Phage được đẩy qua ống mư

ơng của trụ đuôi vào

trong tế bào bằng một lực nào đó

Các giai đoạn của phage độc

Hersey vµ Chase (1952) chøng minh c¬ chÕ cëi bá vá protein ë phage

C C¬ chÕ Èm bµo (endocytosis)

mµng bäc, chuyÓn h¹t trÇn vµo trong

tÕ bµo

-TÕ bµo tiÕt ra enzym thuû ph©n vá

Sù x©m nhËp cña HIV

Phagocytosis:

-Virut khi b¸m vµo TÕ bµo

-Mµng nguyªn sinh chÊt «m virut chuyÓn vµo trong tÕ bµo

-TÕ bµo tiÕt ra enym cëi bá vá

protein, giai phãng Axit nuclÐic.

Phagocytosis

Tæng hîp c¸c thµnh phÇn cña Virut ( exclipe period)

1 Tæng hîp c¸c thµnh phÇn

- Ng­ng chØ sinh tæng hîp cña tÕ bµo

a Tæng hîp ARNm ®Çu kú (Early ARNm) m· ho¸ c¸c lo¹i enzym tæng hîp ADN

(ARN): ADN-polymeraza,

ARN-polymeraza

b Tæng hîp ARNm trung kú m· ho¸:

-c¸c enzyme ph¸ huû axit nucleic cña tÕ bµo

- protein cÊu tróc nªn vá

capsid

c.Tổng hợp ARNm muộn mã hoá cho các Protein enzym:

- xúc tác lắp ráp

-phá thành tế bào giải

phóng virus

Sơ đồ tóm tắt:

ADN khu«n mÉu

ARN m

polymeraza

ADN-proteincÊu tróc

(trung kú)

(muén)

Protein sím

d NTP,

enzym

C¬ chÕ tæng hîp ADN vµ ARN virus

C¬ chÕ: B¸n b¶o thñ

Nguyªn t¾c bæ sung.

Giai đoạn chín (lắp ráp): Maturation

- tỷ lệ thuận thời gian đến 25 phút

+ Các phân tử protein tụ tập tạo phần

đầu của phage, đuôi phage(ở phage T4

đã 40-50 gen tham gia )

+đuôi va chạm đầu phage sẽ gắn tạo

thành phage hoàn chỉnh

l¾p r¸p ®Çu phage ë T4

Sù l¾p r¸p c¸c thµnh phÇn cña phage

+ Lizozym của phage phá vỡ thành tế bào

vi khuẩn , phage được phóng thích ồ ạt ra môi trường bên ngoài, tế bào chủ bị tan

+Phage phóng thích từ từ , tế bào vật

chủ không chết ngay,

+ Trong các cơ thể đa bào tạo cầu nối

nguyên sinh chất giua các tế bào lân cận

Giai đoạn giải phóng ( Release)

C¬ chÕ næ tung ë phage T4

Qua tr×nh tæng hîp

6 phót : XuÊt hiÖn ADN cña phage

®Çu tiªn

9 phót ; xuÊt hiÖn Protein ®Çu tiªn

12 phót: virion ®Çu tiªn

25 phót: gi¶ phãng+

Thêi gian tiÒm tµng:

giai đoan Phage VR Động Vật

Hấp phụ Thụ thể đuôi

và bề mặt tế bào

Thụ thể protein và glycoprotein trên màng tế bào

Xâm nhập Tuồn

A.nucléic

Cả hạt nhập vào , chỉ cởi bỏ

vỏ bọc Cởi bỏ cápid Ngoài té bào

Tổng hợp Trong TBC Trong Nhân (AND) , TBC

(ARN)

Dạng gây

bệnh

Lysogeny Tiềm ẩn, chậm, ung thư

Sự khác nhau trong chu trình sống virus động vật và phages

+ phage nµy gäi lµ c¸c

phage «n hoµ

+C¸c tÕ bµo vi khuÈn chøa

c¸c phage «n hoµ gäi lµ tÕ

bµo sinh tan

Mối tương quan giữa tế bào và các phage

T¸i tæ hîp t¹i vïng att

S¸t nhËp hÖ gen (prophage)

sao chÐp protein ®iÒu

hoµ Lýsogeny (CI

•Mô hình nghiên cứu các quá

trình tải nạp gen của virus trong

tế bào động vật, giải thích cơ chế ung thư virut

•ý nghĩa Lýogeny

-Làm thay đổi đặc tính của một

số phage độc đối với cơ thể người

và động vật nhờ quá trình tải nạp

đặc hiệu của phage

Hiện tượng giao hoán và sự tạo ra Inteferon :

+1935 Findlay và Mac Callum : Phát

hiện hiện tượng giao hoán

+A Isaac và J Lindenmann, 1957

khám phá bản chất giao hoán- Protein

+ Inteferon- chất ức chế các virut là

glycoprotein - phần cacbonhydrat có vai trò rất quan trọng

Các tác nhân tạo ra Inteferon

là các chất có bản chất xa lạ với tế bào

-+ Các virut sống và bất hoạt.

-+bất cứ một axit nucleic lạ nào

+Các độc tố vi khuẩn, nguyên sinh động vật, Ricketsia, các chất có

polysaccharit …

-Interferon ®­îc m· ho¸ bëi gen n»m trong nhiÔm s¾c thÎ cña vËt chñ, t¹o ra do c¶m øng

ARNm

I Protein

ARNmInterferon

Khi cã t¸c nh©n c¶m øng

IntARNm

Interferon

VirutsARNm

I- Protein

C¸c lo¹i Interferon

TÝnh chÊt c¸c lo¹i interferon

Tổng hợp ARN hai mạch

Cảm ứng tạo Interferon

Tiết Interferon

Cơ chế tác động của Interferon

Interrferon không tác dụng ngay khi tế bào sinh ra nó mà phải đi ra ngoài tế bào

Cảm ứng tế bào chống virus của Interferon

Sau đó bám vào các thụ thể của

tế bào , đi vào tế bào và kích

interferon

Thụ thể cho

Interferon