Tén khoa học họ uirut
* V irut ARN : - Piconaviridae
K ích thước (nm)
- Caliciviridae - Togaviridae - Coronaviridae - R etroviridae - Reoviridae
20 - 30 35 - 40 40 - 90 80 - 100
100 - 120 60 - 80
111
* Virut ADN
- Bunyaviridae 80 - 120
- Orthom yxoviridae 80 - 120
- A renaviridae 110 - 130
• - Rhabdoviridae 60 - 180
- Param yxoviridae 150 - 300
- Parvoviridae 18 - 2 6
- H epadnaviridae 42
- Papovaviridae 45 - 55
- Aenoviridae 70 - 90
- H erpesviridae 150 - 200
- Iridoviridae 130
- Poxviridae 130 - 300
V irut của vi khuẩn hay th ể thực khuẩn cò cáu trú c hỉnh nòng nọc hay hỉnh tinh tr ù n g gổm 2 p hấn : p hấn đấu và ph ấn đuôi. Dưới đây là kích thư ớ c của m ột sổ th ể th ự c khuẩn của vi khuẩn E. coli :
Kí hiệu th ể thực khuẩn Kích thước (nm )
Đẩu Đuôi
T 2* T T 14* T6
50 10 X 150
65 X 95 25 X 110
T Ty 7 47 10 X 15
X, 080 65 10 X 170
1 p 2
54 10 X 140
65 12 X 150
0X174, S13 50 10 X 150
f2, MS2 30 khổng cd
f v fd 24
không cd
khững cd 6 X 800
X (th ể thực khuẩn của Salmonella) 67,5 12,5 X 230
2.2. Hình thái của virut
V irut chưa có cấu tạo tế bào, mỗi virut không th ể gọi là một tế bào m à được gọi là m ột h ạ t virut hay virion (virion, virus particle). Đd là một v iru t th àn h thục, có kết cấu hoàn chỉnh. T hành phấn chủ yếu của h ạt virut là axit nucleic (ADN hay ARN) được bao quanh bởi một vỏ protein.
Axit nucleic nằm ở giữa h ạt virut tạo th àn h lõi hay hệ gen của viru t. P ro te in bọc bên ngoài lối tạo th àn h một vỏ gọi là capsit. Capsit m ang các th àn h ph án kháng nguyên và có tác dụng bảo vệ lối axit nucleic. Capsit cấu tạo bởi các đơn vị phụ gọi là hạt cap sit hay capsome. Lồi và vỏ hợp lại tạo th àn h một nucleocapsit, đđ là kết cấu cơ bàn của mọi virut.
* 112
Một số virut khá phức tạp, bên ngoài capsit còn có một m àng bao cău tạo bởi lipit hay lipoprotein. Có lúc trên m àng bao còn có các mấu gai (spikes) bám đấy chung quanh. Màng bao thực ch ẩt là m àng tế bào chất của vật chủ nhưng đã bị v iru t cải tạo th àn h và m ang tính kháng nguyên đặc trư n g cho virut. M àng bao có th ể bị các dung môi hòa tan lipit (như ête...) phá hủy.
Tđm lại mỗi h ạt virut cd th ể cđ cấu trúc như sau
Căn cứ vào các nghiên cứu dùng kỉ th u ậ t nhiễu xạ tia X, dùng kính h iển vi điện tử ta thấy virion thường cố cấu trú c đối xứng xoán hoặc đối xứng 20 m ặt hoậc đối xứng đẳng trục. Loại thứ ba là đối xứng phức hợp không giống hai loại đối xứng trên . Mỗi loại đối xứng lại phân th àn h loại có m àng bao và loại không cò m àng bao.
Dưới đây là một số ví dụ : A. Đối xứng xoán
(a). Không có m àng bao
1. Hỉnh que : ví dụ virut khảm thuốc lá (TMV)
2. Hỉnh sợi : ví dụ th ể thực khuẩn fl, fd, M13 của vi khuẩn E.coli (b). Có m àng bao :
3. Dạng uốn khúc : ví dụ virut cúm (họ O rthrom yxoviridae) 4. Dạng đạn : ví dụ v iru t dại (họ Rhabdoviridae)
B. Đối xứng 20 m ặt (đẳng trục) (a). Không cđ m àng bao
5. Dạng nhỏ : ví dụ virut viêm tủy xám (họ Picornaviridae) 6. Dạng lớn : ví dụ virut m ụn cơm (họ Papovaviridae) (b). Cđ m àng bao :
7. Ví dụ virut sởi (họ Togaviridae) c. Đối xứng phức hợp
(a). Không cđ m àng bao :
8. Ví dụ th ể thực khuẩn T của vi khuần E.coli (b). Có m àng bao :
9. Ví dụ virut đậu m ùa (họ Poxviridae)
1.3. Hình thái quân thế của virut
Lúc tế bào nhiễm v iru t dưới kính hiển vi quang học vẫn có th ể thấy một đám lớn các hạt virut tậ p hợp lại với nhau tạo ra các th ể bao hàm cđ th ể th ấy th ể bao hàm ở CIC tế bào thực v ật lẫn tế bào động vật. Các vết làm tan vi khuẩn trên bản thạch đĩa goi là vết thực khuẩn m ắt thường cũng thấy được. Đố cũng là một tập hợp rấ t lớn các virut.
Virion
Nucleocapsit (kết cấu cơ bản) ____ Lõi : do ADN hoặc ARN tạo th àn h Capsit : do nhiều capsom e tạo th àn h
^ M àng bao (kết cấu không cơ bản) : Do lipit hoậc lipoprotein tạo th àn h
8 VS^H
113
Thể bao hàm cổ hình th ái và kícti thước không giống nhau. Đa số n àm trong tê bào chát của v ật chủ nhưng cũng cđ m ột sổ ít n ằm tro n g nhân tế bào. Loại trên có tính ưa axit, loại dưới cd tín h ưa kiềm. Cổ lúc th ể bao hàm vừa tổn tại tro n g tế bàc chất vừa tổn tạ i tro n g nhân.
Căn cứ vào đậc điểm của các th ể bao hàm người ta chia chúng ra th àn h 4 loại sau đây :
- Thể tụ tậf> v iru t : ví dụ th ể bao hàm p ro tein sinh ra tro n g tế bào côn trùng của virut NPV (nuclea polyhedrosis virus) hay của v iru t CPV (cytoplasm ic polyhedrosií virus). Loại th ể bao hàm này còn gọi là th ể đa giác (polyhedron), bên tro n g có chúe một lượng lớn virion. Loại th ể tụ tập v iru t này còn gập ở m ột số cơ th ể động vậl nhiễm virut adeno- (Adenoviridae), v iru t đường hô hấp - tiêu hda (Reovirus) cùng gặp ở cả các cây nhiễm v iru t TMV.
- Thể bao hàm ở phồn lớn virut động vật là bộ phận do v iru t tổng hợp nên.
- Thể bao hàm do nhiểu virut thực v ậ t tạo ra là p rotein của v iru t và các proteii có liên quan đến sự cảm nhiễm virut.
- Thể bao hàm không phải là q uần th ể v iru t m à là do m ột sổ n h â n tố hóa họ<
sinh ra khi ctí sự cảm nhiễm virut.
Căn cứ vào hlnh thái, cấu tạo đặc tín h của v iru t người ta có th ể có thêm cân CI để xác định chẩn đoán virut. Ví dụ v iru t đậu m ùa tạo ra th ể bao hàm G u arn ieri tronị tế bào chất, v iru t dại tạo ra th ể bao hàm N egri tro n g tế bào chất, v iru t H erpes tạ<
ra th ể bao hàm Cowdry A tro n g nhân...
Không phải mọi v iru t đểu sinh ra th ể bao hàm , có n hân tố không phải v iru t cũn) sinh ra được th ể bao hàm, vì vậy đặc điểm vễ th ể bao hàm chỉ là chỉ tiê u bổ trợ kh xác định virut.
Vì virut NPV và CPV có th ể tạo r a nhữ ng th ể bao hàm chứa m ột lượng lớn viru có hoạt tính trong cơ th ể côn trùng kí chủ cho nên có th ể dùng các thể bao hàm nà;
để sản xuất thuốc trừ sâu sinh học.
Khi đưa m ột ít th ể thực khuẩn trộ n với m ột số lượng lớn vi khuẩn (hoặc xạ khuẩn tương ứng rối hỗn dịch này cho vào môi trư ờ n g th ạch đã đun chảy và giữ ở 4 5 °c, sai đd đổ vào đìa P etri. Sau từ vài giờ đến 10 giờ trê n m ật thạch sẽ th ấy vết mọc củ
vi khuẩn nhưng cung ctí những vết trò n tro n g su ố t không cd vi khuẩn mọc. Đó là cá vết thực khuẩn (plaque). Lúc 1 th ể thực khuẩn xâm nhiễm vào 1 tế bào vật chủ mâ
cảm chẳng bao lâu chúng sẽ làm giải phdng ra m ột đám th ể thự c k h u ẩn mới, chún lại xâm nhập tiếp vào các tế bào vật chủ và lại làm phá vỡ các tế bào này. Cứ lậ lại như vậy m à từ một th ể thực khuẩn b an đấu đ ã tạo ra một vết th ự c khuần chứ rấ t nhiễu thể thực khuẩn. Cd th ể coi đây là dạn g "khuẩn lạc âm ” của th ể thực khuầ và có th ể dùng để đếm số lượng, để phân lập, th u ẩ n hda...
Với các virut động vật và v iru t người, Dulbecco và Vogt (1943) đã tỉm ra phươn pháp phủ 1 tầ n g thạch m ỏng lên trê n 1 phiến tế bào đơn tẩng. Do v iru t nếu cảr nhiêm vào 1 tế bào sẽ p h át triể n và khuếch tá n ra các tế bào xung q u a n h , k ết qu là sẽ tạo ra nhữ ng vết trống. Nếu nhuộm bàng đỏ tru n g tín h (N eutral Red) sẽ khôn những phân biệt được tế bào sống, tế bào chết m à còn làm rõ được các v ế t trống. Nế tế bào đơn tẩn g cảm nhiễm v iru t ung th ư sẽ th ấy rõ các vết nổi lên n h ư k h u ẩn lạ (do sự tả n g trư ở n g n h an h của tế bào). Với các v iru t th ự c vật người t a còn có th kiểm tr a và phân lập v iru t dựa vào các vết khữ trôn lá cây nhiễm v iru t.
114
2.4.1. Cấu trúc đối xứng xoắn
Láy virut khảm thuốc lá (TMV) làm ví dụ. Loại virut này được phát hiện sớm và nghiên cứu sâu hơn cả.
TMV có hỉnh que thẳng, dài 300nm , rộng 15nm, lõi rỗng rộng 4nm. TMV chứa 95% protein và 5% chuỗi ARN đơn (ss RNA). Capsit chứa 2130 capsome hình chiếc giấy. Mỗi capsome cấu tạo bởi 158 gốc axit am in, khối lượng phân tử là 17500. Các capsome bám vào sợi ARN xoắn trôn ốc. Có cả thẩy 130 vòng xoán. Mỗi vòng xoán dài 2,3nm, trên đó có tru n g bình 16,33 capsome. Sợi ss ARN có chứa 6390 đơn vị nucleotit, khối lượng phân tử là 2 X 106. Cứ 3 nucleotit thì kết hợp với 1 protein, mỗi vòng có 49 nucleotit.
Vì TMV có vỏ protein bao q u an h sợi ARN xoán ốc cho nên có kết cấu hết sức ổn định Có tác giả cho biết, bảo qu ản ở n h iệt độ thường tro n g 50 năm TMV vẫn có th ể giữ được nầng lực cảm nhiễm.
TMV gây tổn th ấ t đáng kể ở thuốc lá, đậu đỗ và m ột số cây trổ n g khác. G ần đây người ta đă nghiên cứu tới các loại vacxin TMV để phòng bệnh virut cho cà, khoai tây v.v...
2.4.2. Đối xứng 20 mặt
Láy Adenovirut làm ví dụ. Đó là loại v iru t gây bệnh cho người và động vật được phân lập từ nãm 1953. Chúng xâm nhiễm vào đường hô hẫp, kết mạc của m át, các tổ chức limphô. Chúng gây nên nhiểu bệnh ở người như viêm họng cấp, viêm kết mạc m át, viêm kết-giác mạc dịch, viêm khí - p h ế quản có sốt, bệnh phế quản - phổi, viêm hạch mạc treo... Từ th ập kỉ 80 người ta đă biết tới 80 loài ađenovirut. Vật chủ tự nhiên có th ể là người, khí, trâu , bò, chó, chuột, chim và cả ếch nhái nữa.
Adenovirut có cấu trúc 20 m ặt, th o án g trô n g gẩn giống hỉnh cầu, không có m àng bao, đường kính khoảng 70 - 80nm . Chúng co' tẩ t cả 12 gtíc, 20 m ật, 30 cạnh. Capsit cấu lạo bởi 252 capsome, tro n g đó có 12 th ể ngũ lân có khối lượng phân tử 70.000, phân bô ở 12 góc và 240 th ể lục lân có khối lượng phân tử 120.000, phân bố đểu ở trê n 20 mặt. Thê’ ngũ lân cấu tạo bởi 5 m onom er protein, còn có th ể lục lân cấu tạo bởi 6 protomer. ở mỗi th ể ngũ lân có m ột sợi protein mọc th ẳn g ra đấu có đính hỉnh cấu như hỉnh đinh ghim), nhữ ng sợi này được gọi là sợi ADN xoán kép (ds ADN).
Tất cả mọi adenovirut bất kể thuộc kí chủ nào hoặc có típ huyết thanh ra sao đểu có 3Í.500 đôi nucleotit.
Chỉ nuôi cấy được adenovirut trên các tổ chức tế bào người (dương mạc, tế bào H ela tế bào HEp...), thích hợp n h ấ t là nuôi cấy trên tế bào tổ chức thận, không phát triển được trên phôi gà. v ỉ adenovirut phát triển và láp bên trong nhân tế bào vật chủ tho nên có thể làm cho tế bào vật chủ tạo ra các th ể bao hàm.
24.3. Cấu trúc dõi xứng phức hợp
lấy thể thực khuẩn T số chẵn của vi k h u ẩn E.coli để làm ví dụ. Loại này gổm có T,, T 4 và T6, phân bố r ấ t rộ n g rãi tro n g tự nhiên. Đây là mô hình r ấ t tố t để ng hũn cứu vé v iru t học và vể sin h học p h â n tử và vỉ vậy đã được nghiên cứu rấ t sâu fắc, n h ất là đối với th ể th ự c k h u ấ n T4.
nhể thực khuẩn T4 cấu tạo bởi 3 bộ ph ận : đấu, cổ và đuôi. Đ ấu có cấu trú c đối xứng 20 m ặt còn đuôi lại có đối xứng xoán. Chính vì vậy m à người ta gọi là đối xứng phức hợp. Đẩu dài 95nm , rộng 65nm , dưới kính hiển vi điện tử cd th ể thấy rõ
2.4. Cấu trúc của 3 dạng hình thái virut điển hình
115
20 m ặt. Capsit cáu tạo bởi 8 loại protein, lượng chứa protein chiếm tới 76 - 81% tron th ể thực khuẩn. Mỗi capsome cđ đường kính là 8nm, Cđ cả thẩy 212 capsome. Bê trong đẩu cò sợi ds ADN. Đáu nối với đuôi qua cổ. Đd là một đỉa h ỉn h lục giác tạ thành, đường kính 37,5nm, cd 6 tu a cổ (cảnh tu) mọc ra từ cổ. Đuôi gốm có bao đuô Ống đuôi, đĩa gốc, 6 m ấu ghim và 6 sợi đuôi. Bao đuôi dài 95nm , có 24 vòng xoá cấu tạo bởi 144 capsome (mỗi capsome cđ khối lượng phân tử là 55.000) cấu tạo nêr Ống đuôi dài 95nm, đường kính 8nm, ở giữa cổ lỗ th ủ n g đường kính 2,5 - 3,5nm . Đâ là con đường để dản ADN tro n g đấu của th ể thực khuẩn xâm nhiễm vào tế bào vậ chủ. Ống đuôi củng cấu tạo bởi 24 vòng xoán, tương ứng với 24 vòng xoán trên ba đuôi. Đĩa gốc cũng tương tự như đĩa cổ, đó là m ột đỉa hỉnh lục giác, rỗng ở giữỉ Đường kính đỉa góc là 30,5nm, trê n đổ mọc ra 6 sợi đuổi và 6 m ấu ghim . Mấu ghiĩ dài 20nm có chức n ăn g hẩp phụ. Sợi đuôi dài 140nm cò th ể gấp lại ở chính gìữí đường kính 2nm. Sợi đuôi cấu tạo bởi 2 loại phân tử protein khá lớn v à 4 loại phâ tử protein khá nhỏ. Nò có tác dụng hấp phụ chuyên hđa và vùng m án cảm của b m ặt tế bào vật chủ.
Sau khi sợi đuôi hấp phụ đỉa gốc sẽ bị kích thích, dẫn đến việc co r ú t bao đuc
và làm cho óng đuôi đâm vào tế bào vật chủ. Khi đđ 144 capsom e củ a bao đuôi s phát sinh những phản ứng thay đổi vị trí khá phức tạp làm cho chiêu d ài đuôi co \ị
chỉ còn 50%, r ấ t giống với sự co của các protein sợi cơ.
2.5. Axit nucleic của virut
Axit nucleic là cơ sở lưu giữ, tái tạo mọi thông tin di truyển, vì vậy là th à n h phấ quan trọng của mọi virut. V irut cđ ■nhiều loại hình axit nucleic và là cơ sở phân t đáng tin cậy để phân loại virut. Các loại hỉnh axit nucleic của v iru t được phân biể dựa trên mấy điểm chủ yếu sau đây :
- Là ADN hay ARN ?
- Là chuỗi đơn (ss, single stran d ) hay chuỗi kép (ds, double stran d ) ? - Là dạng sợi hay dạng vòng ?
- Là dạng vòng kín hay vòng hở ?
- Hệ gen là một th àn h phấn, hai th àn h phần, ba th àn h phấn hay n h iéu thàn phấn ?
Dưới đây là một số ví dụ : A. ADN
(a). Chuỗi đơn : (ss ADN)
+ i)ạn g sợi : họ Parvoviridae (gây bệnh ban đào ở trẻ em ...), các v iru t song sin gây bệnh ở ngô, sán...
+ D ạng vòng : T hể thực khuẩn (px 174, M13, fd, fl của E.coli (b). Chuỗi kép (ds ADN) :
+ Dạng sợi : - Họ Adenoviridae (gây bệnh đường hô hấp)
- Họ H erpesviridae (gây bệnh m ụn rộp hecpet ở người, gây bệnh đậu gà...)
- Họ Poxviridae (gây bệnh đậu m ùa, bệnh đậu bò...).
- T hể thực khuẩn T, P j, P 2, Mu của E .coli, th ể thực k h u ẩn PBS}
SP O l của B acillus subtilis, th ể thực khuẩn P22 của Salm onella...
116
+ Dạng vòng : Họ Papovaviridae (gây m ụn cơm), virut SV40. Nhdm virut gây bệnh k h ả m ở lá cây hoa cúc, lá cải. Thể thực khuấn Ả của E.coli. th ể thực khuẩn PM2 ở P seudom onas aeruginosa...
B ARN
(a). Chuỗi đơn (ss ARN), dạng sợi :
- Họ Picornaviridae (gây bệnh viêm tủy xám, viêm gan A do virut, bệnh do virut Coxsackie, bệnh đường hô hấp do Rhinovirus, bệnh lở mổm long m óng ở trâ u bò...)
- Họ Calciviridae
- Họ Togaviridae (gây bệnh sốt vàng, bệnh Đăngơ xuất huyết, bệnh rubcon...).
- Họ Bunyaviridae (gây bệnh sốt th u n g lũng - Họ O rthom yxoviridae (gây bệnh cúm).
- Họ Param yxoviridae (gây bệnh sởi, quai bị, bệnh Nevvcastle - gà toi...).
- Họ Rhabdoviridae (gây bệnh dặi).
- Họ R etroviridae (gây bệnh ung thư, bệnh AIDS, bệnh bạch cấu...).
Họ A renaviridae (gây bệnh sốt Lassa, bệnh viêm m àng m ạch - m àng não limphô bào...).
Họ C ornaviridae (gây bệnh viêm phế quản truyền nhiễm , gây viêm mũi do C aronavirus...).
Virut TMV (gây bệnh khảm thuốc lá) v iru t Y, s (gây bệnh X ở khoai tây) virut gây bệnh khảm ở dưa chuột, v iru t gây bệnh lùn ở cà chua, virut gây bệnh vàng lụi khoai tây, virut khảm lá mục túc...
- Các loại th ể thực khuẩn chứa ARN như th ể thực khuẩn MS2, A/3, f2 R I 7 của vi khuẩn E.coli...
(b). Chuỗi kép (ds ARN), dạng sợi :
- Họ Reoviridae : gây bệnh ỉa chảy ở trẻ em bú mẹ và nhiễm khuẩn hô hấp do Rotavirus, sốt do virut truyển qua ve Colorado, virut CPV gây bệnh cho côn trùng...
- Virut gây bệnh vàng lụi ở ngô, ở lúa...
- Các loại virut của nấm. T hể thực khuẩn Cp6 của P seudom onas...
Nhìn chung ta thấy rằn g các v iru t của người và động vật có dạng ADN kép dạng sợi và ARN đơn dạng sợi là chính, các virut thực vật cđ dạng ARN đơn là chính còn th ể thực khuẩn có dạng ADN kép là chính.