Giáo trình Vi sinh vật học đại cương: Phần 2 - Nguyễn Thị Liên (Chủ biên), Nguyễn Quang Tuyên

Giáo trình Vi sinh vật học đại cương trang bị cho sinh viên những hiểu biết cơ bàn về đặc điểm hình thái, cấu tạo, sinh lý, sinh hoá, di truyền của các nhóm vi sinh vật thường gặp trong tự nhiên và trong cơ thể người, động vật như: vi khuẩn, virút, nấm men, nấm mốc... Phần 2 của giáo trình gồm có những nội dung chính sau: Virút (virus), ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh đối với vi sinh vật, sự phân bố của vi sinh vật trong tự nhiên. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chương 5

VIRỦT (VIRUS)

Virút được coi là một trong những sinh vật nhỏ nhất và đơn giản nhất mặc dù chúng không có cấu tạo tế bào, không có khả năng tự sinh sản và không có quá trình trao đổi chất như những sinh vật khác Virút dường như chỉ là một đại phân tử Nucleoprotein có những đặc tính cơ bản của một sinh vật, chúng được xếp vào vị trí ranh giới giữa các vật

vô sinh và thế giới hữu sinhệ

Với cấu tạo đơn giản, với cơ chế nhân đặc biệt, nhanh và dễ dàng trong các tế bào nuôi invitro, với khả năng tinh khiết virút cũng như các thành phần của chúng, thực sự đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo ra một mô hình nghiên cứu lý tưởng về di truyền học, sinh học phân tử Từ các mô hình này người ta đã đạt được nhiều thành tựu trong việc xác định các vật thể di truyền chứa đựng trong axit nucleic, sự hoạt động cả các gen, cơ chế sinh tổng hợp AND, ARN và các protein

Virút học đã trở thành một môn quan trọng và được quan tâm trong nhiều lĩnh vực khác nhau Ngày nay nghiên cứu về virút được quan tâm nhiều hơn vì những lý do sau:

- Trong khi các kháng sinh đã làm giảm một cách đáng kể và có hiệu quả các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn thì các bệnh dịch do virút gây ra vẫn chiếm một tỷ lệ cao, việc nghiên cứu thuốc đặc trị cho virút còn gặp nhiều khó khăn

- Mối liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp giữa ung thư và virút đã có những bằng chứng rõ ràng, đặc biệt là các bệnh ung thư trên động vật Việc phát hiện các gen ung thư trong một số loại virút đã góp một phần quan trọng vào quá trình nghiên cứu cơ chế gây ung thư

- Trong những năm gần đây sự xuất hiện của virút HIV- nguyên nhân của SIDA đã thực sự gây ra một sự lo ngại cho nhân loại Trước hết HIV có thể gây nên dịch SIDA có nguy cơ lây lan toàn cầu, bệnh nhân có tỷ lệ tử vong rất cao, hiện chưa có thuốc đặc trị Sau nữa có câu hỏi: tại sao gần đây HIV mới xuất hiện, liệu sau HIV còn có thể xuất hiện một virút nào khác nguy hiểm như hoặc hơn HIV không? Câu hỏi này đã có câu trả lời Năm 2003 một loại bệnh mới gây viêm đường hô hấp cấp (SARS) gây tử vong cao không rõ nguyên nhân đã xuất hiện ở một số nước như: Việt nam, Trung Quốc Hồng Công, Canada Với sự nỗ lực cao độ các nhà khoa học đã tìm ra nguyên nhân gây bệnh

là do một loại virút mới gây ra, hiện nay chưa có thuốc điều trị

Virút đã được nghiên cứu từ trãm năm nay và ngày nay vẫn đang được nghiên cứu với một qui mô lớn hơn trong nhiều ngành khoa học khác nhau

5Ễl ề M Ộ T SỐ M Ố C LỊCH s ử TRONG NGHIÊN c ứ u VIRÚT

- Năm 1796: E Jenner người Anh đã chế tạo ra vacxin phòng bệnh đậu mùa

- Năm 1882: L Pasteur người Pháp đã chế tạo ra vacxin dại

- Năm 1892: Ivanopxski người Nga lần đầu tiên xác định có một loại vi sinh vật đặc biệt có thể qua được lọc vi khuẩn, sau này được gọi là virút

- Năm 1899 phát hiện ra virút dịch tả trâu bò

- Năm 1901 phát hiện ra virút bệnh sốt vàng

- Năm 1902 phát hiện ra virút bệnh đậu mùa

- Năm 1917 phát hiện ra virút của vi khuẩn

- Năm 1939: kính hiển vi điện tử được hoàn thiện dần cho phép quan sát được cả hình thái bên ngoài lẫn một số cấu trúc của virút

- Năm 1940 mới thừa nhận có virút của côn trùng

- Năm 1962 phát hiện ra virút của nấm

- Nãm 1972 phát hiện ra virút của nguyên sinh động vật

Virus (theo tiếng La tinh nghĩa là độc) Lơ vốp (Nga - nhà sinh vật học lỗi lạc) năm

1965 đã định nghĩa "Virút là Virus" để nhấn mạnh tính chất đặc biệt của virút, nó khác

hẳn với bất kỳ một cơ thể sống nào khác Để mở rộng khái niệm này Sukhốp đã tóm tắt các đặc tính chung của virút trong 6 điểm

5.2 ĐẶC TÍNH CHUNG CỦA VIRÚT

- Có kích thước vô cùng nhỏ bé: từ hàng chục đến hàng trăm nanomét

- Không có cấu tạo tế bào

- Thành phần hoá học rất đơn giản: chỉ gồm protein và axit nucleic

- Không có khả năng sinh sản trong môi trường dinh dưỡng tổng hợp

- Ký sinh nội bào

- Một số virút động vật và thực vật có khả năng tạo thành tinh thể

5ẵ3 HÌNH TH ÁI VÀ KÍCH THƯỚC CỦA VIRÚT

5.3Ể1 Hình thái của virút

Virút có nhiều hình dạng khác nhau Virút có cấu trúc nói chung là bền vững, làm cho phần lớn các virút có một hình dạng nhất định, đặc trưng cho từng loài virút Một vài virút có thể thay đổi hình dạng trong các điều kiện nuôi cấy khác nhau Một số hình dạng thường gặp là:

Đối xứng 20 mặt: a) Virút polio, mụn cơm, adeno, rota

b) HerpesvirútĐối xứng xoắn ốc: c) TMV; d) Cúm; e) Sởi, quai bị, á cúm; f) Dại

Đối xứng không rõ ràng hoặc phức tạp: g) Poxvirút; h) Các phagiơ T chẵn

5.3ẵ2 Kích thước của virút

Virút được coi là vi sinh vật có kích thước nhỏ nhất, nói chung chỉ có thể quan sát được bằng kính hiển vi điện tử, virút có thể qua được các lọc vi khuẩn

Mỗi loại virút có một kích thước nhất định và không đổi trong suốt quá trình phát triển M ột số virút có dạng sợi que có thể có những biến thiên nhỏ về độ dài nhưng chiều rộng luôn cố định

Có thể dựa vào tiêu chuẩn kích thước để chia virút làm 3 loại:

- Loại nhỏ: có kích thước 10-70 nm như: Virút bại liệt, viêm não

- Loại trung bình: có kích thước 100-150 nm như: virút cúm, sởi, quai bịẽ

- Loại to: có kích thước 250-300 nm như: Virút đậu mùa- có thể quan sát được bằng kính hiển vi quang học

5.4 T H À N H PH Ầ N HOÁ HỌC CỦA VIRÚT

Virút có cấu tạo hoá học đơn giản, tất cả các virút đều là nucleoproteit, tức là có cấu tạo chủ yếu từ protein và lõi axit nucleic Phân tử axit nucleic nằm ở phía trong, protein được bao bọc bên ngoài Một số virút có cấu tạo phức tạp hơn, ngoài protein và axit nucleic còn có chứa một lượng nhỏ protein, người ta gọi protein này là protein trong, protein vỏ là protein ngoài Một số virút ở vỏ bọc ngoài còn chứa lipit và hydratcacbon

+ Chúng tham gia vào việc hấp thụ virút vào tế bào cảm thụ

+ Chúng chịu trách nhiệm về đối xứng cấu trúc của các hạt virút

+ Chúng quyết định các đặc trưng kháng nguyên của virút

5.4.2 Lõi axit nucleic

Các virút chỉ chứa một loại axit nucleic hoặc là ADN, hoặc là ARN, axit này là nguồn thông tin di truyền cần thiết cho sự nhân lên của virút Nhân ADN hay ARN có thể là chuỗi đơn hay chuỗi kép Kiểu chuỗi, loại axit nucleic và trọng lượng phân tử là những đặc tính chủ yếu dùng để phân loại các virút

5.4.3 Lipit và hydratcacbon

+ Một số virút có vỏ bọc ngoài chứa lipit như là một phần trong cấu trúc của chúng, các loại virút này thường rất nhạy cảm với ether và các dung môi hữu cơ khác, việc mất lipit này sẽ làm cho các virút đó mất luôn khả năng gây nhiễm trùng Các virút không chứa lipit nói chung đều kháng lại tác dụng của ether

+ Vỏ bọc ngoài của virút cũng chứa một lượng đáng kể hydratcacbon, chủ yếu trong các glycoprotein Các glycoprotein là những thành phần quan trọng của các yếu tố xác định tính kháng nguyên của virút

5.5 CẤU TRÚC CỦA VIRÚT

Virút không có cấu trúc tế bào, chỉ là một phần tử dưới tế bào tương đương với một đại phân tử nucleoprotein Mỗi loại virút cũng có một cấu trúc riêng biệt Mọi virút đều có cấu tạo chung cơ bản giống nhau rất đơn giản: gồm có vỏ là protein và nhân là axit nucleic

5ễ5.1 Cấu trúc cơ bản

5.5 1./ ắ L õ i a x it nucleic

Mỗi virút chỉ chứa một loại axit nucleic duy nhất, hoặc là ADN, hoặc là ARN Đây

là một tiêu chuẩn rất quan trọng để xác định một vi sinh vật nào đó có đúng là virút hay không và để phân loại virút

ADN của virút có thể ở dạng 2 sợi như Adenoviridae, có thể ở dạng một sợi đơn như các parvoviridae

ARN của virút có thể ở dạng một sợi như các Picomaviridae, có thể ở dạng 2 sợi như các Reoviridae

ADN chỉ chiếm 1-2% trọng lượng phân tử của virút Tuy vậy, ADN có toàn bộ mã thông tin di truyền của virút và có vai trò quyết định trong toàn bộ các hoạt động gây nhiễm trùng của virút Trong điều kiện thí nghiệm, khi người ta chỉ đưa riêng A DN của một virút nào đó vào trong một loại tế bào không cảm thụ với virút đó thì quá trình nhân lên của virút đó vẫn xảy ra và một thế hệ virút mới vẫn hình thành

5 5 ế/ 2 ẵ Vỏ capxit

Các phân tử protein với phân tử lượng 18.000 - 38.000 tập hợp lại thành đơn vị hình thái (capxome) Những đơn vị hình thái ấy lại liên kết với nhau để tạo thành vỏ (gọi là capxit) Những capxit đó được sắp xếp theo 3 kiểu cấu trúc là: xoắn, khối và hỗn hợp

5.6.1.3 Cấu trúc xoắn

Vỏ virút do các capxome ghép lại với nhau thành vòng theo chiều xoắn lò xo tạo thành một ống xoắn trông giống như bắp ngố mà mỗi hạt là một capxome, lõi axit nucleic xoắn theo chiều xoắn của vỏ Điển hình là virút đốm thuốc lá có vỏ hình ống gồm 162 vòng xoắn, mỗi vòng xoắn có 16 capxome (mỗi capxome có phân tử lượng là 18.000) Như vậy virút đốm thuốc lá có 2.600 đơn vị hình thái và phân tử lượng khoảng 46,8 X 106

Các virút có cấu trúc xoắn gồm có các virút như: cúm, sởi, newcastle, dại Quan sát thấy các virút này có dạng hình que

5.5.1.4 Cấu trúc khối

- Sợi xoắn bên trong là axit nucleic.

- Các thể hình củ khoai liên kết bên ngoài

là các đơn vị hình thái.

H ìn h 20 M ô hình virút đốm thuốc lá

Hình 21 S ự sắp xếp của 42 đơn vị hình thái tạo thành đa diện 20 m ặt tam giác đều

trong đó 12 m ặt trắng nằm ở đỉnh và 30 m ặt đen nằm ở giữa cạnh.

C ách sắp xếp như vậy làm cho chúng luôn đối xứng m ột cách nghiêm ngặt

Các virút quan sát được thấy có dạng hình cầu như các virút đường hô hấp, virút đường ruột, virút khối u nhưng trên thực tế chúng đều có cấu trúc vỏ dạng hình khối đa diện mà thường là khối đa diện tam giác Kết quả là do sự sắp xếp chặt chẽ của các capxome tạo nên các mặt tam giác đều và có sự đối xứng nhau qua mặt cắt của khối đa diện theo một qui luật nhất định giữa các capxome Bất cứ capxome nào cũng sẽ có một capxome khác đối xứng với nó qua trục.

5.5.1.5 Cấu trúc phức tạp (phage)

Có cấu trúc này gồm các loại virút như virút đậu mùa và thực khuẩn thể (phagiơ) Đặc biệt là phagiơ - các virút ký sinh trên vi khuẩn E.coli (Phagiơ T 1, T2, T \ T4, T5, T6, T7) có cấu trúc dạng con nòng nọc

Có thể thấy cấu trúc của phagiơ T2 gồm đầu và đuôi

- Đầu: Có dạng lăng trụ 6 cạnh, do các capxom sắp xếp theo nguyên tắc đối xứng tạo nên Lõi ADN nằm cuộn lại bên trong

- Đuôi: Gồm có bao đuôi cũng được cấu tạo bởi các capxom có khả năng đàn hồi Bên trong bao đuôi là trụ và trong trụ là ống dẫn Phần cuối là đĩa gốc 6 cạnh, gồm 6 gai

và 6 lông đuôi, dùng để cảm nhận và bám vào bề mặt tế bào vi khuẩn

Hình 22 Sơ đổ thực khuẩn th ể

A: Thực khuẩn thể T2 trưởng thành B: Thực khuẩn thể T2 đang bơm axit nucleic vào tế bào

94

5.5.2.1 Bao ngoài

Một số virút như virút herpes, arbo, HIV có thêm bao ngoài là lớp ngoài cùng bao bọc vỏ capxit Cấu tạo của bao ngoài thường gồm lipit, protein và gluxit Bao ngoài thường được tạo nên từ màng bào tương hoặc màng nhân của tế bào chủ do vậy chúng thường có chứa các kháng nguyên của tế bào chủ Hầu hết các virút này dễ bị bất hoạt bằng các dung môi hoà tan lipit như ether, muối mật,

Những virút không có bao ngoài được gọi là virút trần

5.6.22 Tô' ngưng kết hồng cầu

Nhiều loại virút có tố ngưng kết hồng cầu - Hemagglutinin (viết tắt là tố NKHC) là nhũng protein nằm trên bề mặt của virút có khả năng bám vào bề mặt hồng cầu của một

số loài động vật và người Invitro các hồng cầu bị ngưng kết lại với nhau tạo thành một lớp dưới đáy ống nghiệm có thể quan sát được bằng mắt thường Hiện tượng này được ứng dụng để phát hiện sự có mặt của virút và chuẩn độ virút trong dịch nuôi tế bào, dịch niệu phôi gà gọi là phản ứng ngưng kết hồng cầu (NKHC)

Mỗi loại virút có thể gây hiện tượng NKHC của một vài loại động vật nhất định

Tố ngưng kết hồng cầu là một kháng nguyên mạnh tạo nên kháng thể ngăn hay ức chế NKHC, viết tắt là kháng thể NNKHC, Kháng thể này thường xuất hiện trong huyết thanh của người bệnh hoặc bị nhiễm các virút có tố NKHC, kháng thể NNKHC có thế trung hoà khả năng gây NKHC của virút tương ứng

Phản ứng NNKHC được ứng dụng rộng rãi trong virút học để xác định chủng virút mới được phân lập hoặc chuẩn đoán huyết thanh học cho bệnh nhân Tính đặc hiệu của phản ứng có thể đến từng typ Nguyên lý của phản ứng có thể diễn đạt bằng sơ đồ sau:

Ví dụ: - ARN polymeraza phụ thuộc ARN có ở nhiều loại virút chứa ARN để tổng

hợp nên các ARN

- ARN polymeraza phụ thuộc ADN thấy ở virút nhóm Poz để tổng hợp các ARN

5.5.2 Câu tạo riêng, đặc biệt

- ADN polymeraza phụ thuộc ARN thấy ở các Retrovirút còn gọi là enzym phiên

mã ngược để tổng hợp nên các ADN từ khuôn mẫu ARN

5.6.1 Sức đề kháng của virút đối với các nhân tô vật lý

5.6.1.1 Sức đề kháng đối với nhiệt độ

a) Đ ối với nhiệt độ cao

Khả nãng chịu nhiệt của virút tuỳ thuộc từng loại, nhiệt độ cao làm đông vón protein của capxit, nên virút không hấp thụ vào tế bào được, không thực hiện được quá trình nhân lén của virút

- Hoạt tính gây nhiễm trùng của virút thường bị huỷ dễ dàng ở nhiệt độ cao 50-60'’C trong 30 phút, trừ một số ngoại lệ như virút viêm gan, virút serapie Một số virút có thể chịu được ở nhiệt độ từ 65-80°C trong thời gian 30 phút

Virút chịu nhiệt độ cao kém: Đa số virút bị bất hoạt ớ 55 - 60°c trong 5 - 3 0 phút, một số ít có thể chịu được ở nhiệt độ 65- 80°c trong 30 phút

Virút đều ưa nhiệt thấp, ở nhiệt độ càng thấp thì hoạt tính của virút càng bền (nhiệt

độ - 70°c hay - 75°C), do vậy người ta thường sử dụng phương pháp đông khô hay phương pháp làm lạnh đột ngột ở - 70°c sau đó bảo quản ở - 2Ơ’C sẽ giữ được hoạt tính trong nhiều năm

b) Đ ối với Iiliiệt độ thấp

- ở nhiệt độ thấp lại là điều kiện tốt để bảo quản virút Nhiệt độ càng thấp sức đề

kháng của virút càng bền hơn ở độ lạnh sâu -35°c đến -90°c nhiều virút có thể giữ được hoạt tính trong nhiều nãm Do đó phương pháp bảo quản virút tốt nhất là phương pháp đông khô hay phương pháp làm lạnh đột ngột ở -70ưc sau đó bảo quản ở tủ lạnh -2Ơ’C

- Ở trạng thái đông khỏ và ở nhiệt độ -5, - 10ưc virút có thể giữ được hoạt tính nhiễm trùng trong nhiều nãm

- Các virút có bao ngoài thường dễ mất hoạt tính nhiễm trùng nếu bảo quản ở lạnh lâu ngày, ngay cả ở - 90°c

5.6.1.2 Các tia bức xạ và âm thanh

Tất cả các virút đều bị bất hoạt nhanh chóng bởi các tia tử ngoại, tia Rơnghen do chúng phá huỷ axit nucleic của virút

Sóng âm thanh cao tần có khả năng làm tan virút

5.6.2 Tác động của các yếu tô hoá học tới virút

5 6 2 1 Đ ộ p H

Độ pH môi trường có ảnh hưởng không nhỏ đến hoạt tính của virút Đa số virút chỉ chịu được độ pH từ 5 đến 9, do đó ở độ pH ngoài phạm vi này-đều làm bất hoạt virút do vỏ cạpxit của chúng bị phá hủy làm cho nhân axit nucleic cũng bị biếrí đổi mất hoạt tính

5.62.2 Các chất hoá học

- Các virút chứa lipit dễ bị huỷ bởi các dung môi hoà tan lipit như muối mật, ether

(trừ virút đậu mùa)

- Một số thuốc nhuộm: xanh toluidin, đỏ trung tính, vàng da cam, khi kết hợp với axit nucleic của virút làm cho virút dễ bị diệt bằng các ánh sáng nhìn thấy được

- Làm tãng sức đề kháng của virút bằng một số loại muối Một số loại virrut khi đặt trong dung dịch một số loại muối như: MgCl2, M g S 04 Na2S 04 có sức đề kháng tăng lên, chúng có thể chịu được nhiệt độ 50°c trong vòng 1 giờ Tính chất này được ứng dụng trong việc bảo quản vacxin

V í dụ: Bình thường vacxin bại liệt phải bảo quản ở độ lạnh sâu nhưng khi có thêm

MgCl2 chúng có thể giữ được hoạt tính hàng tuần ở nhiệt độ bình thường Mặt khác nếu hâm nóng vacxin bại liệt trong trạng thái có thêm MgCl2 sẽ tiêu diệt được virút khác có lẫn vào đó như Herpes B mà không làm tổn thương đến virút vacxin bại liệt

Cơ chế chung của hiện tượng này chưa được giải thích rõ Mỗi loại muối chỉ làm tăng sức chịu đựng của một số virút nhất định

Bình thường các hoá chất đều có tác dụng làm bất hoạt các virút như muối kim loại nặng, các chất oxy hóa mạnh, các chất sát trùng chứa clo, alđêhit, phênol và các chế phẩm của nó Do vậy những chất sát trùng này thường được sử dụng trong khi nghiên cứu vể virút như khử trùng virút, tẩy uế, thanh lý các ổ dịch do virút gây ra

5.6.23 Các ch ấ t k h á n g sinh

Các chất kháng sinh hầu như không có tác dụng đối với virút, vì vậy người ta không

sử dụng kháng sinh trong điều trị các bệnh do virút Trừ một số kháng sinh có ảnh hưởng tới sự tổng hợp protein của virút n h ư Actinomycin D, hoặc các kháng sinh có cơ chế tác dụng ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp axit nucleic như Riíamycin

Được nuôi cấy vào động vật cảm thụ, virút sẽ nhân nhanh, mạnh và độc lực của virút được tăng cường Nếu virút được nuôi cấy vào động vật không cảm thụ thì virút sẽ không nhân lên được hoặc nhân lên rất ít (đối với một số virút) nếu cứ nuôi cấy tiếp đời qua động không cảm thụ này nhiều lần thì độc lực của virút tăng dần đối với động vật không cảm thụ này, nhưng độc lực lại giảm dần đối với vật chủ chính, gọi là quá trình làm nhược độc Người ta đã ứng dụng tính chất này để chế tạo vacxin nhược độc.

- Các men tripxin, pepxin, proteinaza có tác dụng phân giải protein do vậy cũng làm giảm hoặc mất hoạt tính của virút

5.7 XẾP LOẠI VIRÚT

5.7.1 Xếp loại dựa trèn cấu tạo của virút

Để xếp loại các virút người ta dựa vào các tiêu chuẩn sau đây: nucleic của virút là ADN hay ARN, kiểu đối xứng của capxome là hình xoắn hay hình khối hộp, virút bao ngoài hay trần, số lượng capxome hay đường kính vòng xoắn là bao nhiêu

5.7.2 Xếp loại theo bệnh gây nên

Trong y học người ta hay dùng cách phân loại theo khả năng gây bệnh của virút

Ví dụ: Virút gây bệnh đường hô hấp, các virút đường ruột, các virút lây truyền bằng các côn trùng, tiết túc, các virút gây viêm não

Trong thú y thường gặp một số loại virút gây bệnh cho gia súc, gia cầm như: Virút dịch tả lợn, virút dịch tả trâu bò, virút newcastle, virút dịch tả vịt, virút dịch tả ngỗng, virút care Ngoài ra còn phân thành:

- Các virút gây bệnh tích ở da như: Virút lở mồm long móng, virút đậu gia súc

- Nhóm vi rút gày bệnh tích ở hệ thần kinh trung ương: Virút dại, virút Aujeszky virút viêm não tuỷ của ngựa

- Nhóm virút hình thành khối u: Virút marek, virút gây bệnh tãng nguyên hồngcầu gà

- Virút gây suy giảm miễn dịch: virút gây bệnh gumboro

- Virút gây bệnh đường hô hấp như: virút cúm

5.8.1 Tính ký sinh bát buộc trong tẻ bào sống

Khi ở ngoài tế bào sống, virút dường như là một vật vô sinh, thậm chí có thể kết tinh lại được dưới dạng các tinh thể Chúng không có cấu tạo tế bào, không có ngay cả một số

cơ quan siêu cấu trúc như riboxom, không có nguồn năng lượng độc lập, không có hệ thống enzym chuyển hoá hoàn chỉnh Vì vậy virút chỉ thể hiện được quá trình sống của mình khi

ký sinh trong các tế bào sống, thực chất là sử dụng các axit amin, các nucleotit, các enzym, nguồn năng lượng, các riboxom của tế bào sống để tổng hợp nên các vừút mới Tính ký sinh của virút trong tế bào sống là bắt buộc

5.8ắ2 Sự nhân lên của virút

Thực chất sự nhân lên của virút là một quá trình trong đó virút chỉ đóng vai trò truyền đạt các thông tin di truyền của chúng cho tế bào chủ Còn tế bào chủ (tế bào bị nhiễm virút) sau khi đã nhận thông tin di truyền của virút thì chuyển hướng các hoạt động binh thường của mình sang việc tổng hợp các virút mới Mỗi loại virút đều có những sự khác biệt riêng trong cách nhân lên

5 s 2 / ẻ C ách nhân lên của virút

Virút có những cách nhân lên sau đây:

a) Cách nhân lên của các virút chứa A D N

Theo cách này (1) đầu tiên các thông tin di truyền của virút được mã hoá trong các phân tử ADN sẽ được sao chép sang các ARN thông tin của virút, quá trình này cần đến

sự tham gia của các enzym ARN polymeraza Các ARN thông tin của virút sẽ đóng vai trò truyền tin để tạo ra các ADN virút (2) và các protein của vỏ capxit virút, các virút mới sẽ được lắp ráp từ ADN và protein (4)

b) Cách nhân lẻn của virút chứa ARN không cần đến A D N

Theo cách này các thông tin di truyền của virút được mã hoá trong các phân tử ARN

sẽ được sao chép sang một ARN bổ sung (1) và từ đó chúng lại được làm khuôn mẫu để

(3)Protein của capxit -► Virut mới

ARN bổ sung (2) ARN virutARN virut

(ARNtt)

ARN bổ sung - -— ► ARN virut

tạo ra các ARN virút (2), đồng thời các ARN của virút cũng đóng vai trò của các ARNtt

để tổng hợp nên các protein của virút (3) Cuối cùng là sự lắp giáp các thành phần để tạo nên các virút mới (4)

Các enzym ARN polymeraza phụ thuộc ARN đóng vai trò quan trọng trong quá trình này

c) Cách lìhân lên của các virút chứa ARN cần đến A D N

ADN virut —V 1 1 U I ADN - ■/ V ư i - N t r u n g g i a n -ARNtt ă

Các thông tin di truyền của virút được mã hoá trong phân tử AR N của virút, sẽ được sao chép ngược để tạo ra một phân tử ADN trung gian (1), bình thường thông tin chỉ được truyền từ ADN sang cho ARN, quá trình này cần đến enzym sao chép ngược reverstranscriptaza - ADN polymeraza phụ thuộc ARN

Từ ADN trung gian các mã thông tin di truyền của virút sẽ được sao chép sang ARNtt (2), từ đó chúng tiếp tục được sao chép để tổng hợp ra các ARN virút (3) và các protein virút (4), cuối cùng là sự lắp ghép để tạo thành các virút mới (5)

Sự nhân lên theo cách này thường thấy ở các virút có khả nãng gây ung thư như: Leucovirus, Retrovirus

Môi loại virút chỉ có thể bám vào bề mặt của một sô tê bào nhất định gọi là các tê bào cảm thụ với chúngế Trên mặt các tế bào cảm thụ phải có các cơ quan tiếp nhận đặc hiệu với virút (gọi là các receptor hay thụ thể), ở virút có hai thụ thể, ở tê bào có trên

1 0 0 thụ thể, đấy là những điểm bám của virút

Các virút sau khi đã bám vào vị trí của receptor đặc hiệu sẽ bị tế bào nuốt vào theo kiểu “ẩm b à o” hay “thực bào”.

Sau khi virút vào trong tế bào, virút cởi bỏ vỏ (do tác động của một enzym thích hợp của tế bào phân huỷ) Axit nucleic được giải phóng, lúc đó vi khuẩn sẽ tiến hành sinh sản.Như vậy các tế bào gọi là cảm thụ với virút phải có hai tiêu chuẩn:

- Receptor đặc hiệu tiếp nhận virút

- Có enzym thích hợp để phân huỷ vỏ capxit, giải phóng ra axít nucleic AN

Mỗi tế bào có thể có nhiều receptor Bản chất của các receptor có thể là mucoproteid, lipoproteid

Đối với các virút có bao ngoài thì khi virút xâm nhập vào tế bào, các bao ngoài này

bị "hoa' vào màng tế bào chủ.

Trong điều kiện thực nghiệm đặc biệt người ta có thể đưa thẳng AN của một virút vào trong một loại tế bào không cảm thụ với chúng, lúc này các virút có thể hoàn tất nốt quá trình nhân lên của nó trong tế bào không cảm thụ Tất nhiên sau đó virút vẫn được tạo thành nhưng vẫn không thể tự bám và xâm nhập được vào chính loại tế bào đã sinh

ra nó vì thiếu receptor đặc hiệu và các enzym tương ứng để phân giải vỏ capxit

Thí nghiệm chứng minh sự sinh sản của virút là do axit nucleic: dùng hoá chất làm tiêu vỏ của một loại virút, dùng cồn tuyệt đối làm sa lắng axit nucleic, dùng axit nucleic này tiêm vào ký chủ tương ứng, sau cũng thấy virút được nhân lên với một số lượng lớn

b) Thời kỳ tái hiện (thời kỳ ẩn) - Giai đoạn tiềm tàng

T ro n g giai đ o ạn n à y người ta k h ô n g q u a n sát được các th à n h p h ần c ủ a virút trong t ế bào

ở trong tế bào ký chủ, virút bỏ vỏ và axit nucleic sinh ra một loại enzym có tác dụng làm ngừng mọi hoạt động của nhân tế bào ký chủ Sau đó axit nucleic tiến hành tổng hợp các axit nucleic mới theo khuôn mẫu của lõi virút, dưới sự tác động của men Polymeraza Đồng thời cũng tiến hành tổng hợp vỏ của virút dưới sự chỉ đạo của lõi virút (ở thời kỳ này chưa xuất hiện virút hoàn chỉnh nên gọi là thời kỳ ẩn)

c) Thời kỳ giải phóng

Protein vỏ capxit của virút và các AN của virút tự lắp ghép với nhau để tạo thành virút mới Quá trình này có thể được tiến hành ở nhân tế bào chủ như virút herpes, hoặc

ở bào tương như virút cúm

Bao ngoài của virút được tạo ra từ màng nhân tế bào như virút herpes, hoặc từ màng bào tương tế bào chủ như virút cúm Chính vì vậy bao ngoài của virút có chứa kháng nguyên tế bào chủ

Virút

Hình 23 Sơ đ ồ quá trình nhân lên của virút cúm trong t ế bào

1 Virút bám vào màng tế bào; 2 Virút bị “nuốt” vào bào tương; 3 v ỏ protein bị tan rã ARN của virút được giải phóng tiến vào nhân tế bào; 4 Tổng hợp ARN của virút, ARN ra bào tương'

5 Tổng hợp ARN của virút ở các polisom; 6 Lắp ráp các thành phần protein và ARN thành virút hoàn chỉnh; 7 Virút thoát ra khỏi tế bào

Các virút sau khi được lắp ráp sẽ tiến dần tới màng tế bào và thoát ra ngoài, chúng

có thể ra dần dần hoặc đồng loạt cùng một lúc Nếu ra đồng loạt sẽ phá vỡ tế bào Những virút này lại xâm nhập vào những tế bào mới và tiếp tục quá trình trên

Thời gian nhân lên của virút thường ngắn hơn rất nhiều so với vi khuẩn Từ virút ban đầu, 1 tế bào bị nhiễm virút có thể tạo ra hàng trăm, hàng ngàn virút sau một khoảng thời gian 5-6 giờ (virút cúm, đậu mùa) Hoặc 1-2 ngày (virút adeno, sởi ) Vì vậy quá trình bệnh sinh của những nhiễm trùng cấp tính do virút thường có đặc điểm là ủ bệnh ngắn, diễn biến rầm rộ khỏi đột ngột

5.8ế3 Hậu quả của sự nhân lên của virút

Khi virút xâm nhập vào một cơ thể sống và nhân lên trong các tế bào để tạo ra các thế hệ virút mới đồng thời virút cũng tạo ra một phản ứng của cơ thể và được biểu hiện ở mức độ toàn thân hoặc mức độ tế bào

5.8.3.1 Đối với toàn thân

Như một mầm bệnh, virút có thể gây ra một quá trình nhiễm trùng cho cơ thể sinh vật dưới dạng một nhiễm trùng cấp tính, nhiễm trùng mãn tính, đặc biệt các nhiễm trùng tiềm tàng, dai dẳng và nhiễm trùng virút chậm

Đối với hệ thống miễn dịch của cơ thể, một mặt virút kích thích tạo ra một đáp ứng miễn dịch đặc hiệu với các kháng nguyên của virút bao gồm cả đáp ứng miễn dịch tế bào và miễn dịch dịch thể Trong đó miễn dịch tế bào đóng vai trò hết sức quan trọng vì

nó có tác dụng ngăn cản virút ngay trong giai đoạn đầu của quá trình nhân lên, nhất là đối với các nhiễm trùng virút đường hô hấp và tiêu hoá

Một mặt khác nhiễm trùng virút gây ra một trạng thái “đàn áp miễn dịch” tạm thời hoặc đôi khi vĩnh viễn của cơ thể bị nhiễm trùng

Ví dụ:

- Trẻ em sau khi bị mắc bệnh sởi, tình trạng miễn dịch suy sụp nặng, phản ứng dị

ứng tuberculin trớ thành âm tính một thời gian dài sau đó lại trở thành dương tính Do vậy sau khi bị bệnh sởi trẻ em dễ bị bội nhiễm do vi khuẩn

- Trường hợp bi SIDA thì tình trạng miễn dịch là suy sụp vĩnh viễn, không hồi phục,

do đó cơ thể sẽ liên tiếp bị các nhiễm trùng khác dẫn tới tử vong hoặc bị ung thư

Trong thực tế điều trị các bệnh nhiễm trùng do virút, ngoài việc sử dụng các biện pháp khác để ngăn cản các virút nhân lên người ta còn phải sử dụng các thuốc phục hồi chức năng miễn dịch cho cơ thể và có thể dùng kháng sinh để chống bội nhiễm do

vi khuẩn

5.8.3.2 Đổi với các tế bào bị nhiễm virút

Có thể có nhiều hậu quả khác nhau tuỳ thuộc vào bản chất sinh học của tế bào và của virút

ci) T ế bào bị huỷ hoại

Do các hoạt động bình thường của tế bào bị ức chế, các chất cần thiết cho tế bào không được tổng hợp mà chỉ tổng hợp ra các virút mới vì vậy tế bào bị suy kiệt Đày là trường hợp thường gặp nhất Ví dụ: tế bào niêm mạc đường hô hấp bị nhiễm virút cúm,

tế bào thần kinh trung ương bị nhiễm virút viêm não, virút bại liệt

Invitro có thể thấy được các tế bào bị nhiễm virút biến dạng, bị vỡ và bong ra khỏi thành ống nghiệm

b) T ế bào không bị liuỷ lioại mà virút cùng tồn tại và nhân lên trong tê'bào

Virút chỉ ức chế một thời gian nào đó hoặc một phần các hoạt động bình thường của

tế bào

Ví dự: Tế bào phôi gà bị nhiễm virút Nhật Bản.

c) T ế bào sinh ra các hạt vùi hoặc các tiểu th ể ở trong nhân hoặc trong bào tương của các t ế bào bị nhiễm virút

Người ta có thể ứng dụng hiện tượng này trong chẩn đoán

V í dụ: Giữa virút đậu mùa và virút thuỷ đậu có nhiều điểm giống nhau khó phân

biệt, nhưng virút đậu mùa tạo ra các hạt vùi trong bào tương, còn virút thuỷ đậu tạo ra các hạt vùi trong nhân tế bào bị nhiễm virút

d) T ế bào bị tổn thương nhiễm sắc th ể

Virút có thể làm cho nhiễm sắc thể của tế bào chủ bị đứt đoạn, bị vỡ làm nhiều mảnh, bị đảo lộn về trật tự sắp xếp Có thể quan sát thấy các nhiễm sắc thể bất thường hoặc thay đổi về số lượng nhiễm sắc thể Trong tế bào bạch cầu của bệnh nhân bị thuỷ đậu hoặc sởi có thể thấy các nhiễm sắc thể bị gãy

Có một mối liên quan chặt chẽ giữa việc người phụ nữ bị nhiễm trùng virút trong thời kỳ đang mang thai với việc đẻ ra quái thai hoặc trẻ bị dị tật bẩm sinh

e) T ế bào tăng sinh vô hạn

Khi nuôi cấy tế bào một lớp trong ống nghiệm người ta quan sát thấy có hiện tượng

“ức chế tiếp xúc” ở các tế bào bình thường, tức là khi các tế bào nhân lên đủ để lấp hết các chỗ trống trên bề mặt bình nuôi cấy tế bào và tạo thành một lớp tế bào phủ kín đáybình thì sự nhân lên bị ức chế lại (sự ức chế do các tế bào tiếp xúc với nhau) Ở các tế bào bị nhiễm một số loại virút có hiện tượng mất ức chế tiếp xúc, các tế bào tiếp tục nhân lên tạo ra những đám tế bào chồng chất lên nhau giống như một khối u nhỏ

Khả năng kích thích tế bào tăng sinh có liên quan chặt chẽ tới cơ chế sinh khối u và ung thư của virút Gần đây người ta đã phát hiện ra các gen gây ung thư của một số loại virút như các oncogen (gen gây ung thư củí virút adeno, polyoma và retrovirút)

g) Kích tlúcli t ể bào sinh Interferon-IFN

5.8.3.3 H iện tượng cản nhiễm (In terferen ce)

Năm 1937 Findlay và Mactcallum gây nhiễm cho khỉ bằng virút sốt thung lũng Rit (Ript) sau đó gây nhiễm tiếp cho khỉ này virút sốt vàng với liều gây chết, thì thấy khỉ không chết Trong khi đó nếu chỉ gây nhiễm bằng virút sốt vàng cho khỉ thì khỉ sẽ chết Như vậy có một cơ chế nào đó mà virút sốt thung lũng Rit đã ngăn cản virút sốt vàng gây bệnh

Năm 1957 Isac và Lindenman gây nhiễm virút cúm bất hoạt vào phôi thai gà đang phát triển, sau đó lại gây nhiễm tiếp bằng virút cúm cường độc, thì virút cúm cường độc này không thể nhân lên được trong phôi thai gà Như vậy virút cúm bất hoạt đã hình thành một chất ngăn cản sự gây nhiễm của virút cúm cường độc

Người ta gọi hiện tượng trên đây là hiện tượng cản nhiễm hay hiện tượng giao hoán (Interference) Hiện tượng cản nhiễm là một hiện tượng xuất hiện nhanh khi hai virút cùng gây nhiễm vào tế bào, theo một thứ tự nhất định, virút thứ nhất sẽ ngăn cản trong một thời gian sự nhân lên của virút thứ hai

Có hai cơ chế có thể gắn cho hiện tượng cản nhiễm là:

- Virút khởi đầu có thể làm hỏng bề mặt của tế bào chủ, hoặc làm hỏng các con đường chuyển hoá của nó, làm cho nó không thể bị bội nhiễm bởi một virút khác được nữa, điều này xảy ra đối với các virút có liên quan hay không có liên quan với nhau cùng kháng nguyên hay khác kháng nguyên.

- Virút thứ nhất có thể kích thích việc sản xuất ra một chất ức c h ế gọi là cản nhiễm

tố (Interferon), chất này ngăn ngừa việc sao chép của virút thứ hai

Hiện tượng cản nhiễm đã được nghiên cứu kỹ, người ta cho rằng: Yếu tố vật chất gây nên sự cản nhiễm là Interferon do tế bào sản sinh ra dưới tác động của virứt và các chất lạ khác, nó có tác dụng bảo vệ tế bào bên cạnh không cho virút xâm nhiễm

Có thể ứng dụng hiện tượng cản nhiễm như là một kỹ thuật gây miễn dịch, các virút độc lực yếu có thể được sử dụng để ngăn ngừa sự nhiễm trùng sau này đối với virút có độc lực mạnh hơn

Nếu hai virút cùng loại cản nhau gọi là hiện tượng cản nhiễm đồng loại

Nếu hai virút khác loại cản nhau gọi là hiện tượng cản nhiễm dị loại

Đôi khi virút lại tự cản lại chính nó trong quá trình nhân lên bằng cách vừa sản xuất

ra nhiều virút mới, vừa kích thích tế bào sản sinh ra Interíeron chống lại sự xâm nhập của các virút con cháu vào các tế bào khác gọi là hiện tượng tự cản nhiễm

Cũng có trường hợp khi virút vào trước lại kích thích làm tăng sự gây nhiễm của virút vào sau gọi là hiện tượng tăng nhiễm Ví dụ: trong môi trường tế bào tinh hoàn lợn một lớp, virút Newcastle không gây huỷ hoại tế bào, nhưng nếu cấy virút dịch tả lợn vào môi trường này trước 5 ngày, tiếp sau đó cấy virút Nevvcastle thì virút này làm huỷ hoại

tế bào Như vậy virút dịch tả lợn làm tăng sự gây nhiễm của virút Newcastle

5.8 3 A In ter/eron

a) Định nghĩa

Interferon (viết tắt là IFN) là một loại chất do tế bào sản sinh ra tiếp theo sau những tác động cảm ứng khác nhau, đó là những glycoprotein có trọng lượng phân tử thấp khoảng 13.000 đến 18.000 do các tế bào tiết ra sau khi bị kích thích bởi các chất cảm ứng sinh IFN gọi là các interferonogen Các chất này có thể là các virút, một số chất cao phân tử poly I.c (polyriboinossilic và polyriboxytidilic), Poly G c (polyriboguanilic và polyriboxytidilic) hoặc một số thuốc như levamisol, dipiridacol

Interíeron có đặc tính ức chế sự nhân lên của virút bằng cách giải thoát sự khống chế việc tổng hợp một protein kháng virút, protein này có khả năng khống c h ế sự phiên dịch các thông điệp của virút ở ribôxôm

b) Sự hình thành Interferon

Tất cả các tế bào động vật đều có khả năng sản sinh ra Interíeron Interferon không phải chỉ sinh ra trong các tế bào bị nhiễm virút mà Interferon còn tạo thành khi kích thích tế bào bởi một số chất khác lạ khác như: axit nucleic, vi khuẩn, độc tô' của vi khuẩn, Rikettsia, PPLO, nguyên sinh động vật

Như vậy sự hình thành Interferon là do sự kích thích của nguồn thông tin lạ hay dưới tác động của bất cứ nguồn thông tin ngoại lai nào

Interíeron là yếu tố của miễn dịch không đặc hiệu của tế bào do tế bào sản sinh ra nhằm chống lại bất kỳ tác động của các thông tin ngoại lai khác

Trong các tế bào không bị nhiễm virút, các gen cấu trúc trách chịu nhiệm tổng hợp Interferon luôn ở trạng thái không hoạt động tức là bị kìm hãm, do đó ở tế bào bình thường không tạo nên Interferon Khi virút xâm nhập hoặc các chất kích thích ngoại lai khác vào giải toả sự kìm hãm và hoạt hoá các gen cấu trúc này, thông tin từ gen cấu trúc này được sao chép thành ARNtt tương ứng của tế bào và chính ARNtt này điều khiển việc tổng hợp Interíeron cũng tương tự như việc tổng hợp protein

Interíeron sau khi sinh ra, Một phần ở lại trong tế bào còn phần lớn ngấm qua thành

tế bào ra ngoài để ngấm vào các tế bào khác

c) Tính chất cùa Interỷeron (IFN)

Interíeron có tính chất chung của protein

- Dễ bị huỷ bởi các enzym trong hệ thống tiêu hoá do đó không thể uống được

- Tính không đặc hiệu của các virút: IFN ngãn cản sự nhân lên của nhiều loại virút khác nhau, có thể nói là với mọi loài virút chứ không phải chỉ với virút đã cảm ứng sinh

ra IFN

- IFN không trực tiếp tác động lên virút như kháng thể, chúng ngãn cản sự nhân lên của virút theo một cơ chế đặc biệt- cơ chế enzym

d) C ơ c h ế sinh ỉnter/eron

Cơ chế sinh IFN được giải thích theo sơ đồ sau:

Interfenogen Giải ức chế Gen sinh I F N

-(Có sẵn trong tế bào)

IFN

Người ta đã xác định được rằng mọi tế bào đều có sẵn gen sinh IFN nhưng đều ở trạng thái ức chế và không hoạt động Interferonogen có tác dụng giải ức ch ế cho cácgen này làm cho chúng trở về dạng hoạt động và do đó tế bào sẽ tổng hợp ra các IFN ở người các gen sinh IFN nằm ở nhiễm sắc thể số 2 và số 5

e) C ơ c h ế tác dụng cliống virút của IFN

IFN tác động lên các thụ thể nằm ở trên bề mặt của màng bào tương, từ đó các thông tin của IFN được truyền tới nhân tế bào nhờ các CAM P (cyclic Adenozin monophosphate) Dưới tác dụng của các thông tin ít nhất có 2 gen của tế bào được hoạt hoá để tổng hợp ra 2 enzym:

- Một là enzym 2,5 oligo-iso-adenylate synthetaza Men này có tác dụng hoạt hoá các endonucleaza của tế bào dễ phân huỷ các ARNtt tự do của virút trong tế bào

- Hai là enzym Proteinkinaza có tác dụng ức chế việc hình thành các phức hợp khởi động mã của các ARNtt của virút nằm trên các polyxom của virút, do đó ngăn cản sự tổng hợp các protein của virút

Quá trình này được tóm tắt như sau:

Như vậy IFN thể hiện tác dụng chống virút ở trong tế bào sống thực chất là kích thích tế bào dùng cơ chế enzym để phân huỷ ARNtt của virút và ức ch ế tổng hợp ra protein virút

g ) T á c dụng của IFN

Ngoài việc ngăn cản sự nhân lên của virút, gần đây người ta còn xác định được IFN

ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư, làm tăng đáp ứng miễn dịch chung của cơ thể, tăng khả năng diệt các tế bào ung thư của các tế bào thuộc hệ thống miễn dịch mặt khác làm tăng tính nhạy cảm với tia xạ của các tế bào ung thư Hiện nay IFN đã và đang được nghiên cứu trong điều trị ung thư, nhưng kết quả còn hạn chế và giá thành quá đắt

- Tác dụng ngăn cản virút nhân lên của IFN chỉ phát huy tốt khi các tế bào chưa bị nhiễm virút Khi tế bào đã bị nhiễm virút thì tác dụng của IFN bị hạn chế Trong thực tế IFN được dùng để điều trị dự phòng hoặc dùng điều trị các tổn thương nông như viêm giác mạc do herpes.

B ả n g so sán h nhữ ng đặc điểm của In terferon và kh á n g th ể m iễn dịch Ig

Cơ chế hình thành Tế bào bị nhiễm virút Tế bào có thẩm quyền miễn dịch

Cơ chế tác động Chống axit nucleic Chống bản thân vi khuẩn, virút, protein

kháng nguyên

Tính chất tác động Trực tiếp lên virút Trực tiếp lên virút, vi khuẩn

Thời gian xuất hiện Nhanh sau vài giờ Chậm sau vài ngày

Thời gian có hiệu lực Ngắn, mất ngay Rất lâu, vài tháng, 1 năm

Loại hình miễn dịch Qua trung gian tế bào Miễn dịch dịch thể

Đây là phương pháp cổ điển, đã được sử dụng từ lâu và ngày nay còn được ứng dụng

để phân lập virút, để nghiên cứu bệnh lý, tác dụng gây bệnh trên cơ thể và các tổ chức riêng biệt, những đặc tính sinh học của virút Phương pháp này còn tương đối cồng kềnh, mất nhiều thời gian, không kinh tế, đặc biệt là dễ gây ô nhiễm và lây lan bệnh

Mỗi loại virút có một vài động vật cảm thụ riêng Động vật cảm thụ phải là những con vật khoẻ mạnh, không mắc bệnh Các động vật thí nghiệm thường được sử dụng là chuột nhắt trắng, chuột ổ (chuột còn nhỏ đang bú mẹ), khỉ, thỏ, gà Đường gây nhiễm cho động vật tuỳ thuộc loại virút và loại động vật mà có thể cho uống, tiêm, nhỏ mũi, hoặc nhỏ mắt Phương pháp này dùng huyễn dịch bệnh phẩm nghi có virút tiêm cho động vật cảm thụ, sau một thời gian động vật cảm thụ sẽ có biểu hiện lâm sàng Căn cứ vào lâm sàng và mổ khám các bệnh tích đặc trưng, có thể kết luận sự có mặt của virút

Nếu trường hợp bệnh cảnh lâm sàng không bộc lộ ra, người ta dùng các phản ứng huyết thanh để xác định hiệu giá kháng thể trong máu con vật và qua đó chứng minh sự có mặt của virút.

Tuỳ từng loại virút mà lựa chọn đúng động vật cảm thụ V í d ụ ẽ. virút toi gà chọn gà giò, virút viêm não dùng chuột nhắt trắng, virút cúm dùng sóc, virút dịch tả lợn dùng lợn choai

Tuỳ theo tính chất gây bệnh của virút và tuỳ theo mục đích của công việc nghiên cứu mà lựa chọn đường tiêm thích hợp nhất Với virút đường hô hấp (virút cúm) thì nhỏ mũi, hoặc tiêm vào khí quản, virút hướng thần kinh: virút dại, virút viêm não thường tiêm vào não, virút hướng thượng bì: virút đậu thì sát lên da hoặc các lỗ chân lông, virút hướng phủ tạng thì tiêm vào xoang bụng hoặc dưới da, hoặc tiêm bắp

Phương pháp tiêm truyền virút qua động vật còn để chế tạo các loại vacxin: vacxin dại hay các kháng nguyên chẩn đoán

Sau gây nhiễm, các virút có thể được tìm thấy ở não, phổi, gan, hạch, máu của động vật bị bệnh

5.9.2 Phôi gà

Đa số virút có thể phát triển trên phôi gà, do đó phương pháp này được sử dụng rộng rãi để phân lập, kiểm nghiệm, định loại virút, chế tạo kháng nguyên và các loại vacxin Đây là phương pháp thuận lợi, tiết kiệm và cho kết quả nhanh chóng có, thể cùng một lúc cấy lên hàng loạt phôi gà và thu được một lượng virút khá lớn

Tuỳ thuộc vào loại virút mà chọn tuổi phôi thích hợp và lựa chọn đường tiêm vào các tổ chức khác nhau của phôi

Với virút cảm nhiễm đường hô hấp thì tiêm vào túi niệu hoặc túi ối, với virút hướng

da thì tiêm vào màng niệu đệm, với virút hướng thần kinh thì tiêm vào túi lòng đỏ, màng niệu đệm hoặc vào não

Sau khi tiêm dùng parafin vô trùng gắn lỗ tiêm, rồi tiếp tục ấp trong tủ ấm 37°c

trong 2-4 ngày, sau đó mổ trứng lấy các tổ chức chứa virút

Ví dụ: - Tiêm virút đậu vào màng niệu đệm sẽ tạo thành nhiều nốt đục màu trắng

giống như những nốt đậu, màng niệu đệm dầy lên

- Tiêm virút Nevvcastle vào túi niệu sau 24-48 giờ có xuất huyết trên phôi phôi có thể bị phù

Ngoài đường tiêm thích hợp, phải chọn liều tiêm phù hợp, trong virút học có 2 loại liều tiêm:

Liều tiêm thực tế: thông thường tiêm 0,2 ml/phỏi.

- Liều tiêm cần thiết: biểu thị bằng nồng độ pha loãng của virút theo chỉ số LDS 0 (Lethal dosia) tức là liều tối thiểu gây chết 50% hoặc theo chỉ số IDS 0 (iníection disia): liều gây nhiễm 50%

Virút nhân lên trong các loại tế bào này và ngay cả trong các tế bào của phôi Thường dùng nhất là các loại phôi gà 7-10 ngày tuổi

Lòng đỏ

Vỏ cúng và màng niệu đệm , Buồng hơi

H ỉnh 24c C ấy vào túi niệu H ình 24d C ấy vào túi ối

5.9.3 T ế bào nuôi trong ống nghiệm

Các tế bào sau khi được tách riêng rẽ có thể nuôi trong ống nghiệm bằng các mỏi trường nuôi đặc biệt Môi trường dinh dưỡng có 2 loại:

- Môi trường dinh dưỡng tự nhiên: bao gồm huyết thanh động vật, nước ép bào thai

và dung dịch muối đệm (dung dịch Hanks)

- Môi trường dinh dưỡng tổng hợp: là môi trường có đủ các thành phần axit amin, gluxit, lipit, nguyên tố vi lượng và 5% huyết thanh bê, ví dụ: môi trường Parker (còn gọi

là mỏi trường 199), môi trường LHS (Lacta albumin hydrrolysat serum)

Tại đây các tế bào bám vào thành ống nghiệm và phân chia nhiều lần tạo thành một lớp tế bào ở đaý ống nghiệm - gọi là nuôi tế bào một lớp

Các virút được nuôi trong những tế bào này và có thể được tách ra khỏi các tế bào dưới dạng các virút tinh khiết

Nhiều loại virút, sự nhân lên của chúng tiến triển song song với sự thoái hoá của các

tế bào nuôi, một số virút gây bệnh cho tế bào rất đặc trưng Những biến đổi có tính đặc trưng đó gọi là sự huỷ hoại của tế bào cytopathogen effect (CPE)

Căn cứ vào CPE khi quan sát trên kính hiển vi quang học có thể đánh giá được kết quả nuôi cấy virút, CPE có những bệnh tích đặc trưng sau:

- T ế bào bị co tròn, nguyên sinh chất bị mất, chỉ còn nhân

- Tạo nên sự dung bào, tế bào co tròn, nguyên sinh chất mất, nhân bị vỡ tan

- Tạo nên cầu nối giữa các tế bào lành (Syncytium) và tế bào bị nhiễm, tạo nên từng đám tế bào

- Tạo nên các hợp bào: các tế bào hợp lại chung một màng có rất nhiều nhân

- Tạo nên các tiểu thể bao hàm trong nhân, trong nguyên sinh chất

* C ác loại t ể bào thường được dùng trong nuôi cấy virút:

- Tế bào nuôi một lần: Có nguồn gốc từ phôi gà, thận khỉ, phôi người có đặc điểm

chỉ nuôi được một vài lần, không thể cấy truyền nhiều lần được

- Tế bào thường trực: Là loại có thể cấy truyền được nhiều lần, vĩnh viễn mà không

bị thoái hoá Ví dụ: Tế bào BHK (thận chuột Hamster), tế bào L (chuột nhắt trắng), tế bào PL (màng ối phôi người) Ngoài ra có các tế bào có đặc tính ung thư như: tế bào Hela, Hep-2, Detroit-6

- Tế bào lưỡng bội của người: Là loại tế bào giữ nguyên được số lượng nhiễm sắc thể ban đầu, không có tính chất ung thư, có thể cấy truyền được nhiều lần từ 40-100 lần, chúng không chứa các virút tiềm tàng như các loại tế bào nuôi một lần, do đó hay được

sử dụng trong nghiên cứu điều chế vacxin sống

Các virút nuôi trong tế bào có thể được phát hiện ở trong các tế bào nuôi hoặc ngay trong dịch nuôi

5.9.4 Nuôi cấy virút gây bệnh thực vật

Để nuôi cấy virút gây bệnh thực vật, người ta dùng các cây cảm thụ, trổng riêng trong nhà kính, thường nuôi trên các cây trồng được 1 nãm Các cây này được trồng theo

nhiều đợt và được tiến hành cấy truyền virút từ đợt cây đã hết thời kỳ sinh dưỡng sang đợt cây mới còn non Có nhiều phương pháp nhiễm virút vào cây:

- Đối với virút đốm thuốc lá thì ép lá thuốc, rồi lọc qua lọc vi khuẩn, lấy dịch lọc tiêm vào cây lành Đối với cây có nhựa, có thể lấy nhựa của cây chứa virút tiêm trực tiếp vào cây lành

- Đối với những loại virút chỉ lan truyền trong thiên nhiên nhờ côn trùng thì người ta nhờ côn trùng trung gian, cỏn trùng này có vòi chọc thủng màng kitin của tế bào và truyền virút vào bên trong

- Ngoài ra còn dùng phương pháp ghép cành của cây bị bệnh vào gốc cây lành

- Nhiều loại virút có thể nhân lên trên các bộ phận tách rời của thực vật như lá, mẩu thân, vỏ rễ, thường ngươi ta phải cho thêm chất dinh dưỡng vào các bộ phận tách rời này

Virút cũng có đặc tính di truyền và biến dị như các sinh vật khác Việc nghiên cứu

đã tạo ra những chủng đột biến mang tính chất mới và các điều kiện để đảm bảo tính ổn định về mặt di truyền của các chủng virút là một việc rất quan trọng, đặc biệt trong công tác điều chế vacxin virút sống giảm độc

Sau nuôi cấy nhiều lần một chủng virút có thể giảm dần hoặc mất hẳn độc lực, tạo ra một chủng mới, vững bền về mặt di truyền Ví dụ: Một chủng virút sốt vàng độc lực cao cấy truyền nhiều lần trên phôi gà tạo ra chủng 17D hoàn toàn không độc, không gày bệnh cho người mà vản có tính gây miễn dịch cao, được dùng làm vacxin phòng bệnh sốt vàng

Một số virút khác lại có thể tãng độc lực sau khi nuôi cấy, ví dụ: Virút MH-3 gây viêm gan cho chuột nhắt trắng, sau khi gây nhiễm cho chó thì độc lực của virút tăng dần lên

Trong thiên nhiên nhiềư virút có khả năng thay đổi tính kháng nguyên, tạo ra các chủng virút mới Mức độ thay đổi kháng nguyên có thể nhỏ hoặc lớn tới mức hoàn toàn khác chủng gốc và do đó giúp cho virút hoàn toàn thoát khỏi được hàng rào miễn dịch của cơ thể đã được tạo ra từ chủng gốc của chúng Ví dụ: virút cúm typ A các kháng nguyên H và N của chúng thay đổi liên tục và chỉ khoảng 10 nãm thì lại thay đổi hoàn toàn khác và kèm theo đó là một vụ đại dịch cúm có qui mô toàn cầu

Biến dị của virút có thể theo kiểu đột biến hoặc do sự tái tổ hợp giữa các chủng virút khác nhau

ẢNH HƯỎNG CỦA CÁC NHÂN TỐ NGOẠI CẢNH■

Chương 6

Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật quan hệ chặt chẽ với các yếu tố ngoại cảnh Tác động của các yếu tố ngoại cảnh tới vi sinh vật biểu hiện ở 3 mặt:

- Đẩy mạnh quá trình sinh trưởng và phát triển vi sinh vật

- Úc chế sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật

- Tiêu diệt sự sống của vi sinh vật

- Tất cả những trạng thái trên đều liên quan tới cường độ tác động của các nhân tố như: nhiệt độ cao - thấp; nồng độ các hợp chất hoá học

- Phụ thuộc vào đặc tính sinh lý của vi sinh vật như: tuổi, loại hình

- Phụ thuộc vào trạng thái môi trường mà vi sinh vật tồn tại: môi trường đặc lỏng, độ nhớt và sự tồn tại các hợp chất hữu cơ khác trong môi trường, độ pH

Ví dụ: môi trường rắn vi sinh vật có sức đề kháng mạnh hơn môi trường mềm

- Quan hệ giữa các nhân tố ngoại cảnh với nhau (quan hệ giữa hoá chất với nhiệt độ)

- Thời gian tác động

6.1 C ơ CHẾ CHUNG CỦA s ự K H Ử TRÙNG

- Làm thay đổi tính chất và trạng thái kết cấu màng tế bào, làm hạn chế và ngừng thẩm thấu các nhân tố như: enzim dung giải và các hợp chất oxy hoá mạnh có khả năng phân huỷ tế bào

- Tác động đến thành phần protein của tế bào, làm ngưng kết protein dẫn đến làm ngừng quá trình trao đổi chất: nhân tố axit, kiềm, kim loại mạnh

Ví dụ: Kiềm: NaOH, Ca(OH)2

Axit: H2S 0 4, phenic, acetic Kim loại mạnh: Hg, Cu, As, Ag

- Làm mất tính hoạt hoá của enzim tế bào vi sinh vật, ảnh hưởng tới sự tổng hợp của các chất hữu cơ của tế bào: ion kim loại, nhiệt độ

6.2 TÁC Đ Ộ NG CỦA CÁC NHÂN T ố VẬT LÝ TỚI VI SINH VẬT

Nhân tố vật lý gồm: nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng, sự va đập, áp suất

6.2.1 Nhiệt độ

Nhiệt độ là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng lớn tới vi sinh vật, vi sinh vật sẽ ngừng phát triển và có thể chết ở nhiệt độ thấp hoặc cao

6.2.1.1 Khái niệm về nhiệt độ tối thích hợp và phạm vi nhiệt độ thích hợp

a) Nhiệt độ tối thích hợp: là nhiệt độ phù hợp với sinh lý bình thường của vi sinh vật

Ví dự. Bacillus anthracis: nhiệt độ thích hợp : 37-38°C

Nhiệt độ ảnh hưởng nhiều đến vi sinh vật, vi sinh vật sẽ ngừng phát triển và có thể chết ở nhiệt độ thấp hoặc nhiệt độ cao Sự hoạt động của vi sinh vật thay đổi giữa 2 mức thái cực về nhiệt độ đó, nhiệt độ thấp nhất và nhiệt độ cao nhất

b) Pliạm vi nhiệt độ thích hợp

Là phạm vi từ nhiệt độ thấp nhất đến nhiệt độ cao nhất mà vi sinh vật duy trì được

sự sống Sau đây là phạm vi nhiệt độ thích hợp của một số loại vi sinh vật

ở môi trường đặc biệt 26-28°C

6.2.1.2 Phân loại vi sinh vật theo nhiệt độ

Theo nhu cầu về giới hạn nhiệt độ sinh trưởng người ta phân loại vi sinh vật thành 3 nhóm:

a) Nhóm vi sinh vật ưa lạnh

Giới hạn nhiệt độ sinh trưởng là 0 - 30°c, nhiệt độ tối thích hợp là 15-20°C; ở 0°c

thậm chí 6ưc cũng có thể phát dục tốt Thường gặp ở các vi sinh vật trong nước biển,

sông ngòi các miền lạnh, các hồ sâu, suối như các vi khuẩn phát quang, vi khuân săt Hoạt tính trao đổi của các loại này thấp.

b ) Nlióm vi sinh vật ưa ấm

Nhóm này chiếm đa số, gồm các vi khuẩn gây bệnh, vi khuẩn hoại sinh, nấm men, nấm mốc

Ví dụ: loại vi khuẩn sinh bệnh: t°min 10°c ; t°lhlL.hhựp 30-37°C ; t°max 45°c

c) Nhóm vi sinh vật ưa nóng

Giới hạn nhiệt độ sinh trưởng là 35-70°C, nhiệt độ sinh trưởng thích hợp là 50-60°C, gồm có các loại:

- Vi khuẩn ở đất, phân, rác, nước suối nóng, kho tàng

- Vi khuẩn ở thực vật, đường tiêu hoá động vật

Ví dụề. Bacillus subtilis, Bacillus mycoides

Ngoài ra còn tồn tại các nhóm vi sinh vật chịu nhiệt: gồm các nhóm vi sinh vật sinh trưởng ở mức nhiệt độ trung bình, nhưng có thể chịu đựng ở mức nhiệt độ cao như

vi khuẩn Methylococcus capsualatus sinh trưởng tốt ở 37°c nhưng sống được ở nhiệt

độ 55 c

ứng dụng: sự sản sinh nhiệt của vi khuẩn được áp dụng trong việc sát trìing phân, trong phân ủ nóng nhiệt độ tới 70-75°C, vi khuẩn sinh bệnh sẽ chết từ vài ngày đến 3-6 tuần, chậm nhất sau 2-3 tháng

- Khử trùng dụng cụ, nguyên liệu trong các lĩnh vực chế biến thực phẩm, y tế, vi sinh vật học bằng việc sử dụng nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sinh trường cực đại để tiêu diệt vi sinh vật

6.2.1.3 ứng dụng của nhiệt độ trong việc khử trùng

a) Anh hưởng của nhiệt độ thấp tới vi sinh vật

- Nhiệt độ thấp không có tác dụng phá hoại vi sinh vật bằng sức nóng, nhiệt độ thấp

ức chế, kìm hãm sự sinh trưởng - phát triển của vi sinh vật, quá trình chuyển hoá bị tê liệt Nhiều vi sinh vật vẫn giữ nguyên sinh lực, vẫn sống nhưng ở trạng thái tiềm sinh và khi đặt vào những điều kiện thuận lợi thì lại ũếp tục sinh sôi nảy nở

+ Nhiệt độ giữa 0nc - 2°c đặc biệt thuận tiện cho việc bảo tồn một số lớn các loại vi khuẩn sinh bệnh Một sô' loại bị diệt nhanh chóng ở nhiệt độ này như: màng não cầu (meninoococcus); lậu cầu (gonococcus)

+ Nhiệt độ -15°c đến - 25°c để bảo tồn virút.

+ Người ta còn bảo quản văcxin bằng phương pháp đông khô: làm mát nước đồng thời với hạ thấp nhiệt độ và tạo môi trường chân không được gọi là đông khô Đông khô

là cách bảo quản sinh phẩm và vi sinh vật tốt nhất

+ Một số lớn vi khuẩn đề kháng được vài giờ ở nhiệt độ -250°c (thương hàn, bạch hầu)

+ Làm lạnh vi khuẩn trong nước diệt chúng được dễ dàng, sự làm đỏng giá và tan giá liên tục có tác dụng tiêu diệt nhanh chóng vi sinh vật, làm-tan vỡ tế bào

- Nhiệt độ thấp hạn chế sự thối, người ta áp dụng nguyên tắc này trong việc giữ thực phẩm chăn nuôi trong kho lạnh hay thức ăn gia đình trong tủ lạnh bằng các phương pháp: đông lạnh, làm lạnh thực phẩm, thịt, trứng Để bảo quản các giống vi sinh vật có thể giữ vi khuẩn ở Nitơ lỏng -190°c vẫn duy trì sự sống hàng năm

b) Ảnh hưởng của nhiệt độ cao tới vỉ sinh vật

* Khả năng diệt trừng của nhiệt độ cao:

+ Diệt vi sinh vật hoặc ức chế vi sinh vật trong phạm vi ít bị phục hồi dẫn tới bị tiêu diệt, do nhiệt độ cao làm ngưng kết nguyên sinh chất hoặc phá vỡ màng nguyên sinh chất của tế bào vi khuẩn, làm cho protein bị thay đổi tính chất, các men (enzim) mất tác dụng Ở 70uc protein của tế bào vi khuẩn bị đông đặc

+ Nhiệt độ cao còn gây hiện tượng đốt cháy tế bào

+ Nha bào có sức đề kháng cao hơn đối với nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp do nguyên sinh chất trong nha bào ở trạng thái cô đặc và khô Phải trên 100°c nha bào mới bị hủy hoại

Tuỳ theo điều kiện hoàn cảnh, trạng thái và mục đích của sự khử trùn^ mà dùng các phương pháp sau:

- Phương pháp khử trùng bằng nhiệt độ ướt

+ Dùng nhiệt độ cao của hơi nước bằng cách:

- Đun sôi trực tiếp: dụng cụ xilanh, dao trong nước

- Hấp cách thuỷ 100°c trong l-2giờ

+ Khử trùng bằng hơi nước cao áp: nha bào và tất cả các loại vi khuẩn bị tiêu diệt khi hấp hơi nước ở 120°c trong 15-20 phút Dùng phương pháp này để tiêu độc dụng cụ, môi trường, thịt hộp Dùng nồi hấp (Autociave) để tạo áp lực cao của hơi nước Đây là phương pháp khử trùng rất tốt và thường dùng ở các bệnh viện, các phòng thí nghiệm Mối quan hộ giữa nhiệt độ và áp lực của hơi nước được thể hiện trong bảng sau:

- Khử trùng ở nhiệt độ thấp hơn 100ưC:

Dùng để sát trùng các môi trường hay chất dễ biến tính ở nhiệt độ cao (sữa + nước giải khát), phương pháp này do Pastơ sáng tạo ra gọi là Pastơ hoá

Có hai phương pháp Pastơ hóa sữa là:

+ Pastơ hóa chậm ở nhiệt độ: 63 - 65°c 15-30 phút

+ Pastơ hóa nhanh ở nhiệt độ: 72-74°C 15-20giây

- Sự đề kháng của vi sinh vật với trạng thái khô là khác nhau, phụ thuộc vào:

+ Nguồn gốc vi sinh vật: sự đề kháng của vi sinh vật không khí > vi sinh vật đất > vi sinh vật nước

+ Loại hình vi sinh vật: xạ khuẩn > vi khuẩn > nấm mốc.

Mycoplasterium > Streptococcus > Micrococcus

+ Trạng thái tế bào: tế bào già > tế bào non; nha bào > tế bào dinh dưỡng

* Nguyên nliân ức chế: trạng thái khô làm ngừng quá trình trao đổi chất, ức chế sự sinh trưởng và phát triển của tế bào dẫn tới tiêu diệt vi sinh vật

* ứng dụng: trong cồng tác bảo quản nông sản, thực phẩm, dụng cụ, thuốc men, giống vi sinh vật bằng cách làm khô như phơi sấy, đông khô

Chú ý: vi sinh vật trong các nguyên liệu làm khô nói chung không bị tiêu diệt, ở ẩm

độ cao sẽ hoạt động trở lại

- Áp suất thẩm thấu của vi khuẩn thường ở 5-20 atm Do vậy thích ứng ở dung dịch

có nồng độ muối < 2%, nồng độ đường 20-30% ở nồng độ muối 15-20%, đường 50- 80%, áp lực thẩm thấu cao (> 100 atm) do đó đa số vi khuẩn bị ức chế

- Một số loại vi sinh vật có khả năng thích ứng nồng độ muối và đường cao gọi là vi sinh vật ưa thẩm áp như: các nhóm nấm mốc, nấm men, vi khuẩn ở biển, mỏ muối, thực phẩm ướp muối, ướp đường, các nhà máy đường

ứng dụng: dùng muối, đường nồng độ cao trong bảo quản và chế biến thực phẩm

6 2 3 2 Á p lực thuỷ tĩnh

- Vi sinh vật nói chung có sự đề kháng cao đối với áp lực thuỷ tĩnh, có loại chịu được ở 200-300 atm ở nhiệt độ bình thường, đặc biệt các vi sinh vật ở đáy biển, mỏ dầu, nha bào vi khuẩn có thể chịu được áp lực cao hơn từ 400-500 atm

- ở áp lực cao trong điều kiện bình thường có thể làm chậm hoặc mất khả năng sinh trưởng, làm yếu độc lực, giảm vận động có thể gây chết

Nguyên lìliân: do làm tổn thương màng tế bào, giảm hoạt tính men có liên quan đên trao đổi chất do làm thay đổi độ keo, tính đàn hồi của protein nguyên sinh chất và sự phân bào.

- Anh sáng khi chiếu thẳng làm tăng nhiệt độ của tế bào, làm cho tế bào mất nước dẫn đến ngừng quá trình trao đổi chất

- Tác động của ánh sáng mặt trời bị hạn chế khi vi sinh vật ở mỏi trường rắn hoặc keo, tác dụng tốt ở môi trường lỏng

- Ánh sáng mặt trời có tác động phòng ngừa bệnh lao (vi khuẩn lao ở đất bị chết sau

2 giờ chiếu sáng hoặc ít hơn) và những bệnh truyền nhiễm khác

Ánh sáng tác động có liên quan đến loại hình vi sinh vật: vi sinh vật có sắc tố, vỏ nhầy, nha bào đề kháng cao Tác động được tăng cường khi vi sinh vật được xử lý bằng thuốc nhuộm như: Methylen, Eritrozin, xanh toluidin

ứng dụng: trong việc xây dựng nhà cửa, chuồng trại phải chú ý kiến trúc để có ánh sáng mặt trời trực tiêp rọi vào, ánh sáng mặt trời còn có tác dụng diệt trùng trong các sông ngòi

6.2.4.2 Tia tử ngoại

Bước sóng từ 100-3000 A°

- Tác dựng cùa tia tử ngoại:

+ Kìm hãm sự sinh trường, gây đột biến gen, cải biến tính di truyền

+ Giết chết vi sinh vật

Tia tử ngoại tác động lên thành phần đặc biệt nhậy cảm là axit nucleic và nucleoproteit như: tác động lên ARN thông tin và ức chế sự phân đôi của ADN do các bazơ pirimidin trong ADN bị chuyển hoá thành các hydrat pirimidin.

- Tác dụng của tia tử ngoại phụ thuộc vào:

+ Chiều dài bước sóng: bước sóng 2537-2650A0 tác dụng tốt nhất, thường dùng đèn phát nhân tạo

- Liều lượng chiếu, thời gian chiếu tia

- Loại hình vi sinh vật: nha bào, nấm mốc đề kháng mạnh

- Trạng thái môi trường: mỏi trường có mật xystin, hợp chất có chứa nhóm SH sẽ hạn chế tác dụng do các hợp chất này hấp thụ tia tử ngoại, bảo vệ vi sinh vậtề

Chú ý: tác dụng của tia tử ngoại không còn nếu đưa vi sinh vật ra ánh sáng tự nhiên

do các men xúc tác sự phân huỷ các liên kết trong các dime - pirimidin được tổng hợp hoặc hoạt hoá trở lại Sự phục hồi còn có thể xảy ra trong tối do tác dụng của men sửa chữa đã sửa chữa các ADN bị biến đổi do tia tử ngoại, nhưng mức độ phục hồi còn phụ thuộc vào:

+ Độ chiếu sáng ban đầu: độ chiếu mạnh, phục hồi kém hoặc không

+ Nhiệt độ: ở 45-50°C phục hồi nhanh, lớn hơn nhiệt độ này sẽ bị ảnh hưởng

ứng dụng:

- Khử trùng nước, sữa bò, thực phẩm (nha bào bị diệt trong 7 phút)

- Trong công tác vi sinh vật học dùng đèn tử ngoại để khử trùng buồng cấy, diệt vi khuẩn ở không khí

- Trong công nghệ lên men, chế vacxin, sản xuất kháng sinh

- Trong điều trị bệnh: chữa lao da

+ Độ dài bước sóng: bước sóng ngắn hiệu quả cao

+ Trạng thái môi trường: môi trường tồn tại protein và các sản phẩm thuỷ phân của

nó chứa acetat, etylic, H2S sẽ bảo vệ tế bào Nếu môi trường tồn tại các chất oxy hoa se làm tãng tác dụng

6.2.4.4 Tia ỵ

- Bước sóng từ 0,006 - 1,4A°, có năng lượng lớn (còn được gọi là tia bức xạ ion hoá

vì nó làm bắn ra các electron từ các nguyên tử vật chất được hấp thu tia này)

- Tác d ụ n g: gây đột biến và gày chết tế bào

- Nguyên nhân: tác động lên ADN của tê bào

- Tác dụng của tia y phụ thuộc:

+ Độ dài bước sóng, thời gian chiếu

+ Loại hình vi sinh vật

+ Môi trường: Mối trường có 0 2 sẽ làm tăng tác dụng của tia Ỵ

Môi trường chứa hợp chất có nhóm SH sẽ bảo vệ vi sinh vật

ứng dụng: Sử dụng trong khử trùng, tiêu độc trong chế biến, bảo quản, công tác y,

+ Nguyên nhân: do phát sinh sự xung động mạnh trong tế bào làm hình thành bọt khí trong nguyên sinh chất, tăng độ nhớt, tãng sức căng bề mặt của tế bào dẫn đến làm

vỡ tế bào

- Tác dụng phụ thuộc vào:

+ Loại hình vi sinh vật: tế bào hình sợi dễ bị tiêu diệt hơn hình que, cầu khuẩn nha bào, virút, vi khuẩn kháng axit chịu đựng tốt

+ Tuổi tế bào: tế bào già đề kháng cao hơn tế bào non

+ Môi trường: chứa protein gây trở ngại tác dụng

ứng dụng: tách các men nội bào, các thành phần tế bào, thu nhận chế phẩm vô bào

- Các chất có hoạt tính bề mặt gồm:

+ Nâng cao sức căng bề mặt: các muối hữu cơ

+ Giảm sức căng bề mặt: axit béo, cồn, protein, saponat, các chất có mạch cacbon dài, thẳng và vòng

ứng dụng: để tẩy uế, sát trùng môi trường nuôi cấy vi sinh vật, nước

6.2.7 Sự va đập

Va đập do quấy đảo mạnh gây chết vi sinh vật, đặc biệt khi dùng hạt thuỷ tinh, kim loại, sỏi để quấy đảo môi trường nuôi cấy vi khuẩn hay huyễn dịch chứa nha bào làm giảm số lượng vi sinh vật

Tác dụng: do va đập mạnh tạo sự cọ sát làm tế bào bị vỡ thành mảnh nhỏ, trạng thái này không hồi phục được tế bào bị chết Trong trường hợp tế bào do va đập bị vỡ nhưng nhân được bảo tồn thì có khả năng phục hồi

ứng dụng: trong việc thu nhập chế phẩm vỏ bào, chú ý trong di chuyển hay nuôi cấy

để tránh sự phá hủy tế bào

6.3Ể TÁC ĐỘNG CỦA CÁC NHÂN T ố HOÁ HỌC

Yêu cầu lý tưởng của một chất hoá học kháng vi sinh vật cần đạt được là:

- Diệt được vi sinh vật ở liều lượng thấp

- Dễ tan trong nước hoặc dung môi khác

- Bền vững nhất định, không dễ dàng mất tác dụng

- Không độc cho người và động vật

- Đồng nhất về mặt hoá học

6.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ ion hydro (pH)

- Nồng độ ion hydro cao hay thấp quyết định độ pH của môi trường cao thấp

- pH có quan hệ rất lớn đến sinh trưởng của vi sinh vật

* Giới hạn pH của sự sinh trưởng: là giới hạn độ pH từ cực tiểu đến cực đại mà vi sinh vật có khả nãng sinh trưởng Trong giới hạn này có độ pH thích hợp, mà ở đó vi sinh vật có sự sinh trưởng, phát triển cao nhất.

- pH nói chung của vi sinh vật: 3-11

- Đa số vi sinh vật sinh trưởng tốt ở pH trung tính Ví dụ: hầu hết vi khuẩn gây bệnh sinh trưởng tốt ở pH = 6,5-7,4

- Một số nhóm ưa hơi kiềm (pH = 7,4 - 8) như: vi khuẩn nitrat hoá, vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn phân giải urê, xạ khuẩn

- Một số lại chịu kiềm như Vibrio cholerae ở pH = 9

- Một số ưa hơi axit (pH = 4-6): nấm men, nấm mốc

- Một số ưa axit (pH=l: vi khuẩn lactic axetobater; một số khác chịu axit như: thiobacterium thiooxidans)

Tác dụng:

- pH có ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất của tế bào do giá trị pH cần cho hoạt động của nhiều men

- Nồng độ H+ ảnh hưởng trực tiếp đến diện tích bề mặt và mức độ hoà tan của một

số muối khoáng: K, Na, Mg làm ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật

ứng dụng: duy trì pH thích hợp trong môi trường nuôi cấy vi sinh vật

6.3.2ễ Các chất sát trùng

Các chất sát trùng bao gồm tất cả các chất gây hại đối với vi sinh vật đồng thời có thể gây hại cho động vật, chúng gồm nhiều chất từ nhiều nguồn gốc, có thành phần hoạt tính hoá học và cơ chế tác động khác nhau

Có thể phân biệt các nhóm chất khác nhau bằng các định nghĩa:

- Chất sát trùng: chỉ những chất có thể giết chết vi sinh vật gây bệnh hoặc không gây bệnh nhưng không giết chết được nha bào

- Chất tiêu độc: có tác dụng gây chết do vi sinh vật gây bệnh và các vi sinh vật có hại khác nhưng không giết chết được nha bào

(Thực tế 2 khái niệm trên thường được dùng cùng một nghĩa không phân biệt)

- Chất phòng thối (chất kháng khuẩn): là những chất có khả nãng làm ngăn cản hoặc làm ngừng quá trình sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật, tế bào có thể bị giết chết hoặc không

- Chất ức cliế: là những chất chỉ làm ngừng quá trình sinh trưởng, phát triển, vi sinh vật không bị giết chết mà ở trạng thái tiềm tàng.

- Chất diệt khuẩn: chỉ các chất có thể giết toàn bộ vi khuẩn kể cả nha bào

Một chất có thể là sát trùng, ức chế hay diệt khuẩn tuỳ thuộc nồng độ, thời gian, loại vi sinh vật tác động và các yếu tố khác

- Tác dụng sát trùng do OH- nhưng kém độc hơn H+

- Các loại kiềm có độc với vi khuẩn: KOH, NaOH, NH4OH, Ba(OH)2, Ca(OH)2

Độ độc của kiềm phụ thuộc vào tốc độ phân ly: KOH có độ độc cao do phân ly cao, NH4OH có độ độc thấp nhất

Kiềm là chất độc đối với một số vi khuẩn và virút dịch tả

Ví dụ: xút, potat diệt vi khuẩn trong 5 phút

NaOH 30% diệt nha bào nhiệt thán trong 10 phút Ca(OH)2 vệ sinh chuồng trại

6.3.2.3 C hất oxy hoá

¥

Chất oxy hoá là hợp chất tự nó cung cấp oxy hoặc gây ra sự giải phóng oxy từ các hợp chất khác, được dùng làm chất sát trùng như: H20 2, K M n 0 4,khí ozôn

* Tác dụng diệt khuẩn của các chất oxy hoá là do tác động của oxy, các oxy nguyên

tử được giải phóng ra có sự oxy hoá mạnh gây ra sự bất hoạt với men chứa nhóm SH theo cơ chế tổng quát sau:

2R - SH + X R-S-S-R + XH2

(phàn tử men) (chất oxy hoá)Một số chất oxy hóa thường được dùng để khử trùng trong nhân y và thú y là:

* H20 2: Là chất oxy hoá hoạt động, dễ phán ly thành H20 + 0 2.

- Dùng rửa vết thương: 2-3%

- H20 2 3% có thể giết chết nha bào nhiệt thán trong lgiờ

* KMnOA: Trong dung dịch axit tác dụng sát trùng càng cao

- K M n 04 1% và HC1 1,1% giết nha bào nhiệt thán trong 30 phút

- Thường dùng sát trùng nước, rửa vết thương

- Làm se niêm mạc ớ nồng độ 2-3%

* 0 3: Khả năng oxy hóa mạnh, nhưng chỉ xảy ra khi nồng độ 0 3 trong không khí là 0,1% Khử trùng nước là 4-6 g /m \ Hiện nay người ta còn sử dụng nước ozôn để bảo quản hoa quả

Ó.3.2.4 H alogen và các hợp chất của nó

* Clo (CI2):

- Tác dụng diệt khuẩn của Clo và hợp chất quan trọng chứa clo như: Hypoclorit canxi - Ca(OCl)2, Natripeclorat - Na(OCl)2, cloramin (CH3C6H4S 0 2Na - NC1.3H20), dicloramin (CH3C6H4S 02NC12) là sự hình thành HOC1 (axit pecloric), axit này rất hoạt động nên phân huỷ thành HC1 và 0 2, oxy vừa sinh ra ở trạng thái oxy hoá mạnh gây phá huỷ thành phần tế bào

- Clo còn ức chế các men chứa gốc SH và các loại men khác mẫn cảm với tác dụng oxy hoá

- Clo còn trực tiếp tác động lên một sô' thành phần tế bào làm mất hoạt tính sinh học, thay đổi cấu trúc tế bào, ngoài ra còn làm xuất hiện hợp chất cloramin chứa clo hoạt động gây độc cho tế bào

* Quá trình tác động của Clo như sau:

* Hợp chất cliứa clo: Gồm một sô hợp chất quan trọng sau:

- Hypoclorit canxi-Ca(OCl)2 hợp chất này tác dụng lên vi sinh vật theo cơ chế

sau-Ca(OCl)2 + 2HC1 CaCl2 + 2 HOC1

2 HOC1 4* 2 HC1 + 02

- Cloramin R2 = NC1 và dicloramin R-N = Cl2 là những hợp chất chứa Clo hoạt động

2 HOC1 ^ 2 HC1 + 0 2

ứng dụng: sử dụng C1 và hợp chất của nó để khử trùng chuồng trại, tiêu độc nước.+ Khí clo nén ở dạng lỏng dùng để khử trùng nước với nồng độ 0,5-1 ppm

+ Dung dịch Ca(OCl)21% dùng trong vệ sinh cá nhân và gia đình

+ Dung dịch Ca(OCl)2 5-12% dùng tẩy trùng các đồ dùng vệ sinh trong các khách sạn và thiết bị trong xí nghiệp sản xuất sữa

+ Cloramin T và dicloramin T ở nồng độ 0,5% diệt được E.coli và tụ cầu vàng sau 1 phút

+ Hypoclorit canxi-Ca(OCl)2 5-7% được dùng để tẩy uế

* Btửôm:

Cơ chế tác động của brôm tới vi sinh vật giống như Clo

2Br2 + 2H20 <-» 4HBr2 + 02 hoặc

Br2 + H20 <-» HBr + HBrO 2HBrO <-> 2HBr + 0 2

Brôm là chất kháng khuẩn tốt, đặc biệt đối với nhóm không hình thành nha bào như:

E coli, Salmonella

* Iot:

- Dễ hoà tan trong cồn, dung dịch Nai, KI có tác dụng lên vi khuẩn, nha bào

- Diệt trùng mạnh với tất cả các loại vi sinh vật khác nhau kể cả bào tử

- Không nhuộm màu và gây độc cho vật thể

- Điều trị vết thương, sát trùng da bằng cồn Iot, Iot thuỷ ngân (Hgl2), Idoform (CHI2), cloroform (CHC12)

- Tẩy uế nước và không khí

Cách pha cồn Iot I2: 0,6 g

KI: 0,25 g Cồn 96°: 100 ml