Mối quan hệ giữa Bacteriophage và vi khuẩn túc chủ

2017-07-10 02:12 PM

Mỗi vi khuẩn có thể là vật chủ của một hoặc nhiều phage. Phage được sử dụng để khảo sát sự liên hệ giữa ký sinh và vật chủ,  sự nhân lên của virus, vận chuyển các yếu tố di truyền trong nghiên cứu sinh học phân tử.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Bacteriophage thường gọi tắt là phage được Twort phát hiện ở Tụ cầu năm 1915 và sau đó d’Herelle cũng phát hiện được ở vi khuẩn lỵ. Phage là virus có khả năng xâm nhiễm vi khuẩn. Mỗi vi khuẩn có thể là vật chủ của một hoặc nhiều phage. Phage được sử dụng để khảo sát sự liên hệ giữa ký sinh và vật chủ,  sự nhân lên của virus, vận chuyển các yếu tố di truyền trong nghiên cứu sinh học phân tử.

Hình thái và cấu trúc của Phage

Những phage được khảo sát nhiều nhất là những phage xâm nhiễm E.coli. Hình thái của những phage này dưới kính hiển vi điện tử trông giống như hình thái của tinh trùng gồm có đầu và đuôi.

Đầu có cấu trúc đối xứng hình khối, capsid hợp bởi nhiều capsomer kết hợp thành một cấu trúc hình lăng trụ, thông thường có thiết diện thẳng hình 6 cạnh. Bên trong đầu chứa axit nucleic. Phần lớn phage chứa ADN 2 sợi, cũng có phage chứa ADN 1 sợi. Những phage chứa ARN 1 sợi cũng được tìm thấy.

Đuôi có cấu trúc dạng hình xoắn. Ở phage T2 một đỉnh của đầu được kéo dài thành đuôi dài 95 nm. Nó hợp bởi 2 phần  lồng vào nhau: ống bên trong cứng đường  kính 8 nm thông với đầu, vỏ bên ngoài hình xoắn đường kính 20 nm co rút được theo chiều dọc như cái lò xo. Tận cùng là một tấm 6 góc ở mỗi góc có một sợi đính vào. Phần tận cùng của đuôi tạo nên một hệ thống của phage bám vào bề mặt vi khuẩn.

Mỗi quan hệ giữa Phage và vi khuẩn túc chủ

Phage độc lực và phage ôn hòa

Lúc gặp vi khuẩn cảm thụ, phage hấp phụ lên bề mặt của vi khuẩn và axit nucleic được bơm vào bên trong. Axit nucleic cung cấp mã di truyền để tế bào vi khuẩn cho tổng hợp axit nucleic và các đơn vị protein capsid của phage. Các thành phần này tự lắp ráp để hình thành những phage con. Vi khuẩn bị ly giải và phage tự do được phóng thích. Đó là phage độc lực.

Nhiều phage được gọi là phage ôn hòa lúc xâm nhiễm vi khuẩn thì axit nucleic của phage tích hợp vào nhiễm sắc thể của vi khuẩn. Trong quá trình phân bào axit nucleic của phage được sao chép đồng thời với nhiễm sắc thể của vi khuẩn. Ở dạng tích hợp axit  nucleic của phage được gọi là prophage. Vi khuẩn chứa prophage ở nhiễm sắc thể gọi là vi khuẩn sinh tan. Sau một số lần phân bào prophage có thể tách rời khỏi nhiễm sắc thể và trở thành phage độc lực. Nó cho tổng hợp những phage con, làm tan vi khuẩn và phóng thích những phage độc lực.

Cũng có  trường hợp vi khuẩn sinh tan mất prophage và trở thành vi khuẩn bình thường.

Hệ thống sinh tan

Những phage ôn hòa không ly giải vi khuẩn mà chúng nhiễm và hình như sao chép đồng thời với vi khuẩn trong nhiều  thế hệ.

Ở vi khuẩn sinh tan axit nucleic của phage tích hợp vào nhiễm sắc thể của vi khuẩn và được gọi là prophage.

Hệ thống sinh tan có những đặc điểm sau:

Miễn dịch

Lúc một vi khuẩn mang một prophage nó trở nên miễn dịch với phage tương ứng. Phage có thể được hấp phụ nhưng rồi bị loại ra khỏi tế bào lúc phân bào. Những phage ôn hòa làm xuất hiện ở tế bào chất trấn áp ức chế sự nhân lên của phage và phong tỏa sự tách rời của phage.

Sự cảm ứng

Những vi khuẩn sinh tan có thể cảm ứng bằng nhiều cách khác nhau để phóng thích phage độc lực, ví dụ: dưới ảnh hưởng của tia cực tím phần lớn vi khuẩn sinh tan phóng thích phage. Cũng có một số trường hợp prophage tự động tách rời nhiễm sắc thể và trở thành phage sinh dưỡng.

Đột biến thành độc lực

Hậu quả của sự nhiễm phage ở một vi khuẩn hình như được xác định bởi sự cạnh tranh giữa sự sao chép của phage và sự tạo thành chất trấn áp. Nếu quá trình sao chép đã tiến xa trước khi xuất hiện chất trấn áp thì vi khuẩn bị ly giải. Nếu chất trấn áp xuất hiện sớm thì vi khuẩn sóng sót và trở nên sinh tan.

Phage ôn hòa cũng có thể đột biến thành phage độc lực. Hai type biến chủng được quan sát. Trong type thứ nhất sự đột biến làm cho phage đề kháng với chất trấn áp, trong type thứ 2 phage mất khả năng tạo thành chất trấn áp.

Phương pháp khảo sát phage

Vì cũng như tất cả virus phage chỉ nhân lên ở tế bào sống. Vì kích thước không cho phép quan sát trực tiếp nếu không có kính hiển vi điện tử nên cần thiết theo dõi hoạt động của chúng bằng phương tiện gián tiếp. Trong mục đích này người ta sử dụng sự kiện một hạt phage cho vào một lớp vi khuẩn đang phân chia ở trên thạch dinh dưỡng sẽ tạo nên một vùng phân giải sáng trên film mờ đục của vi khuẩn đang phát triển. Vùng phân giải này gọi là một “plaque”; nó được tạo thành do tế bào vi khuẩn bị nhiễm phage phân giải và phóng thích nhiều hạt phage mới, những phage này liền xâm nhiễm những tế bào vi khuẩn kế cận. Qua trình này tuần tự lặp lại cho đến khi sự phát triển của vi khuẩn ở trên dĩa thạch ngừng lại do hết thức ăn và tích tụ phẩm vật độc. Lúc thao tác khéo léo, mỗi hạt phage tạo nên một plaque. Mọi vật liệu chứa phage có thể định lượng như thế bằng cách pha loãng thích hợp và cho vào dĩa thạch dinh dưỡng mọc dày đặc vi khuẩn nhạy cảm. Đếm plaque cũng tương tự như đếm khuẩn lạc trong định lượng vi khuẩn.

Phân lập và tinh chế: Để khảo sát những tính chất vật lý và hóa học của phage cần phải điều chế một lượng đầy đủ virus tinh chế không chứa vật liệu tế bào. Trong mục đích đó môi trường lỏng nuôi cấy vi khuẩn vật chủ được tiếp chủng phage và ủ cho đến khi môi trường nuôi cấy hoàn toàn ly giải. Lúc này dịch thủy phân chỉ chứa hạt phage và mảnh vụn vi khuẩn, chúng được lấy riêng bằng li tâm phân biệt. Phần phage li tâm có thể làm dung dịch treo  và rửa rồi khảo sát những tính chất vật lý và hóa học hoặc soi kính hiển vi điện tử.

Bài viết cùng chuyên mục

Chlamydia vi khuẩn gây bệnh

Chlamydia gây nên nhiều bệnh khác nhau, đặc biệt là bệnh mắt hột, bệnh Nicolas -Favre, bệnh sốt vẹt - sốt chim (Ornithose- psittacose). Ngày nay người ta còn thấy Chlamydia là tác nhân của một số bệnh về đường sinh dục - tiết niệu.

Phế cầu khuẩn gây bệnh (streptococcus pneumoniae)

Cầu khuẩn gây bệnh bao gồm Tụ cầu, Liên cầu, Phế cầu và Neisseria. Đó là những vi khuẩn hình cầu và được gọi chung là cầu khuẩn sinh mủ. Trừ Neisseria, các cầu khuẩn sinh mủ đều Gram dương.

Các vi sinh vật gây bệnh trên cơ thể người

Khuẩn chí bình thường gồm những chủng lọai vi khuẩn tương đối cố định, tìm thấy đều đặn ở một vùng nhất định, ở một lứa tuổi nhất định.

Bệnh Virus hợp bào đường hô hấp

Virus hợp bào đường hô hấp là một virus chứa ARN 1 sợi, có kích thước khoảng 65 - 300nm, nhạy cảm với ete và có một cấu trúc giống như cấu trúc của các virus á cúm và sởi.

Vi khuẩn gây bệnh uốn ván (clostridium tetani)

Vi khuẩn giống Clostridium là các trực khuẩn gram dương, kỵ khí, sinh nha bào. Vi khuẩn này có trong đẩt, trong đường tiêu hóa của người và động vật, phần lớn trong chúng là các vi khuẩn sống hoại sinh.

Phản ứng ngưng kết của sự kết hợp kháng nguyên kháng thể trong chẩn đoán vi sinh

Vi sinh vật sống và chết đều có khả năng ngưng kết với kháng thể. Với vi sinh vật sống, thực hiện phản ứng trên một phiến kính. Phản ứng này thường được sử dụng để nhận mặt vi khuẩn.

Khả năng gây bệnh của virus

Nhiễm virus không biểu lộ, nhiễm virus không có triệu chứng, virus ở trong cơ thể một thời gian ngắn và thải trừ nhanh

Các virus họ Herpesviridae

Gần đây các virus mới thuộc họ này được mô tả là Human Herpesvirus 6 gây bệnh sốt, hạch cổ lớn và phát ban ở trẻ em, Human herpesvirus 7 vai trò gây bệnh của virus này đang được khảo sát.

Khả năng gây bệnh của vi sinh vật

Vi sinh vật gây bệnh là nguyên nhân của bệnh nhiễm trùng. Không có vi sinh vật gây bệnh thì không có nhiễm trùng. Khả năng gây bệnh của vi sinh vật phụ thuộc vào độc lực.

Cấu tạo của tế bào vi khuẩn

Có thể thấy với kính hiển vi ánh sáng sau khi nhuộm hoặc soi trực tiếp ở kính hiển vi pha tương phản. Nhân có thể hình cầu, hình que, hình quả tạ hoặc hình chữ V.

Xoắn khuẩn gây sốt vàng da xuất huyết (leptospira)

Các xoắn khuẩn có dạng hình xoắn, có khả năng di động, các xoắn khuẩn có nhiều nơi trong tự nhiên, nhiều loại ký sinh trên cơ thể người và động vật. Một số xoắn khuẩn gây bệnh cho người.

Proteus vi khuẩn đường ruột

Cấu trúc kháng nguyên của Proteus rất phức tạp. Người ta thấy có một mối tương quan đặc biệt giữa kháng nguyên O của một số chủng Proteus.

Trực khuẩn lao (mycobacterium tuberculosis)

Vi khuẩn lao phát triển chậm, thời gian gia tăng đôi là 12 - 24 giờ trong khi của E.coli là 20 phút. Những chủng độc lực tạo thành những khuẩn lạc R.

Listeria monocytogenes

Listeria monocytogenes gây bệnh cho rất nhiều loài động vật, có thể lây sang người, chủ yếu gây bệnh ở trẻ sơ sinh nhưng cũng gặp ở người lớn.

Vi khuẩn gây bệnh ngộ độc thịt (clostridium botulinum)

Vi khuẩn giống Clostridium là các trực khuẩn gram dương, kỵ khí, sinh nha bào. Vi khuẩn này có trong đẩt, trong đường tiêu hóa của người và động vật, phần lớn trong chúng là các vi khuẩn sống hoại sinh.

Phòng ngừa và điều trị bệnh virus bằng liệu pháp miễn dịch đặc hiệu

Những biện pháp kể trên góp phần đáng kể để giải quyết bệnh virus, nhưng việc thực hiện đòi hỏi nhiều công sức và tiền của.

Các virus sinh khối u

U lành tinh và ác tính đều được gọi bằng một từ tận cùng là oma. Ung thư tạo bởi từ những lớp tế bào gọi là carcinoma, ung thư phát sinh từ mô liên kết hoặc mạch máu gọi là sarcoma.

Vi khuẩn bạch hầu (corynebacterium diphtheriae)

Vi khuẩn bạch hầu là vi khuẩn hiếu khí. Mọc được ở môi trường nuôi cấy thông thường, nhưng mọc tốt và nhanh ở môi trường có máu và huyết thanh.

Xoắn khuẩn giang mai (treponema pallidium)

Các xoắn khuẩn có dạng hình xoắn, có khả năng di động, các xoắn khuẩn có nhiều nơi trong tự nhiên, nhiều loại ký sinh trên cơ thể người và động vật. Một số xoắn khuẩn gây bệnh cho người.

Các vi khuẩn gây bệnh hoại thư

Vi khuẩn có hình dạng trực khuẩn, không di động có vỏ khi phát triển ở trong cơ thể động vật và người, vi khuẩn sinh nha bào khi phát triển trong môi trường tự nhiên.

Những nhiễm trùng bệnh viện thường gặp

Phần lớn nhiễm trùng vết thương gây nên do vi khuẩn trực tiếp đưa vào mô trong thời gian phẫu thuật. Thông thường vi khuẩn có nguồn gốc là khuẩn chí của người bệnh.

Phản ứng kết tủa của sự kết hợp kháng nguyên kháng thể trong chẩn đoán vi sinh

Kháng nguyên đa hóa trị kết hợp với kháng thể hóa trị hai để tạo thành kết tủa hình mạng lưới 3 chiều. Phản ứng có thể thực hiện ở môi trường lỏng hoặc môi trường gel.

Những đặc điểm của virus

Virus là tác nhân nhiễm trùng nhỏ nhất có thể lọt qua các lọc vi khuẩn, có cấu tạo rất đơn giản. Virus là một đại phân tử nucleoprotein có đặc tính cơ bản của một sinh vật.

Phản ứng kết hợp bổ thể của kết hợp kháng nguyên kháng thể trong chẩn đoán vi sinh

Trong hệ thống 1, kháng nguyên được cho tác dụng với kháng thể. Nếu kháng nguyên và kháng thể phản ứng đặc hiệu thì tất cả lượng bổ thể kết hợp vào phức hợp kháng nguyên kháng thể.

Bản chất của sự kết hợp kháng nguyên và kháng thể trong chẩn đoán vi sinh

Hiệu giá của kháng thể ở trong huyết thanh người hoặc động vật có thể xác định nhờ kháng nguyên đã biết và do đó cho biết sự tiếp xúc trước đó với kháng nguyên.