Virus gây bệnh cho vi sinh vật, thực vật và côn trùng là nguyên nhân gây tổn thất nặng nề cho ngành công nghiệp vi sinh vật và ngành nông nghiệp. Vậy bằng cách nào virus có thể xâm nhập và lây lan gây bệnh? Cùng bài viết này tìm hiểu nhé:
Mục lục bài viết
1. Virus là gì?
Virus là một đơn vị sinh học vô cùng nhỏ bé, là một trong những vi sinh vật nhỏ nhất, thường có kích thước từ 0,02 đến 0,3 micromet và có một số loại vi rút rất lớn có chiều dài lên tới 1 micromet (là megavirus, pandoravirus) được phát hiện gần đây. Virut là thực thể chưa có cấu tạo tế bào, có kích thước siêu hiển vi và sống kí sinh nội bào bắt buộc.
Theo đó mà Virus có khả năng biểu hiện những tính chất cơ bản của sự sống như: Gây nhiễm trùng cho tế bào và có khả năng bảo tồn nòi giống qua các thế hệ mà vẫn giữ tính ổn định về mọi đặc điểm sinh học của nó trong tế bào cảm thụ thích hợp.
Virus chỉ nhân lên hoàn toàn trong tế bào sống của vật chủ (vi khuẩn, thực vật, hoặc động vật). Một số vi rút có lớp vỏ ngoài bao gồm protein và lipid, bao quanh một phức hợp protein capsid với ARN bộ gen hoặc ADN và đôi khi là các enzym cần thiết cho các bước đầu tiên của quá trình sao chép vi rút. Vì vậy, dựa thành phần axit nuclêic, người ta phân chia virut thành 2 nhóm lớn, đó là virut ADN và virut ARN.
2. Đặc điểm sinh học của virus:
2.1. Đặc điểm hình thể:
Virus có nhiều hình thể khác nhau: hình cầu, hình khối, hình sợi, hình que, hình chùy, hình khối phức tạp. Hình thể mỗi loại virus rất khác nhau nhưng luôn ổn định đối với mỗi loại virus. Tùy theo cách sắp xếp của acid nucleic và capsid mà virus được chia làm hai loại đối xứng:
– Đối xứng hình xoắn ốc: acid nucleic của virus và các capsomer được sắp xếp dọc theo hình lò xo đều hay không đều.
– Đối xứng hình khối: Khi các capsomer của virus được sắp xếp thành các hình khối cầu đa diện.
– Một số virus có thể sắp xếp đối xứng khối và đối xứng xoắn trên từng phần của virus. Cách đối xứng này là đối xứng phức tạp.
2.2. Cấu tạo:
Cấu trúc cơ bản mỗi virus đều phải có gồm 2 thành phần là: Lõi axit nuclêic (hệ gen) và vỏ prôtêin (capsit)
– Lõi axit nuclêic (hệ gen):
Mỗi virus có cấu tạo chỉ gồm 1 loại axid nucleic là ADN hoặc ARN chuỗi đơn hoặc chuỗi kép. axid nucleic có các chức năng sau:
+ Chứa đựng mật mã di truyền của virus.
+ Quyết định khả năng gây nhiễm trùng của virus cho tế bào cảm thụ.
+ Mang tính kháng nguyên đặc hiệu của virus.
+ Hệ gen giúp virut nhân lên, tổng hợp thành phần cấu tạo đặc trưng của nó trong tế bào chủ.
– Vỏ protein (capsit): Cấu tạo từ các đơn vị prôtein gọi là capsôme.. Là cấu trúc bao quanh axid nucleic: bản chất hoá học là protein, capsid được cấu tạo bởi nhiều các capsomer, có các chức năng bảo vệ virut, cụ thể:
+ Không cho emzym phá huỷ axid nucleic.
+ Giúp cho quá trình bám của hạt virus lên tế bào cảm thụ.
+ Mang tính kháng nguyên đặc hiệu cho virus.
+ Giữ cho virus có hình thái và kích thước ổn định.
Ngoài ra, một số virut có thêm vỏ ngoài:
+ Cấu tạo vỏ ngoài là lớp kép lipit và prôtêin.
+ Mặt vỏ ngoài có các gai glicôprôtein làm nhiệm vụ kháng nguyên và giúp virut bám lên bề mặt tế bào.
+ Virut không có vỏ ngoài gọi là virut trần.
2.3. Sự nhân lên của virus:
Virus không có quá trình trao đổi chất, không có khả năng tự nhân lên ngoài tế bào sống. Vì vậy sự nhân lên của virus chỉ có thể được thực hiện ở trong tế bào sống
nhờ vào sự trao đổi chất của tế bào chủ. Điều này cho thấy tính ký sinh của virus trong tế bào sống là bắt buộc.
Sự nhân lên của virus là một quá trình phức tạp, trong đó axit nucleic của virus giữ vai trò chủ đạo truyền đạt các thông tin di truyền của chúng cho tế bào chủ. Virus hướng các quá trình trao đổi chất của tế bào chủ sang việc tổng hợp các hạt virus mới.
3. Virut kí sinh ở vi sinh vật (phagơ):
Hiện nay biết có khoảng 3000 loại virus kí sinh ở vi sinh vật, kí sinh ở hầu hết vi sinh vật nhân sơ (vi khuẩn, xạ khuẩn) hoặc sinh vật nhân thực (nấm men, nấm sợi (virut kí sinh ở nấm còn gọi là Mycovirus)). Các virus kí sinh trên vi khuẩn gọi là thực thể khuẩn hay phagơ (phage).
Virus kí sinh ở vi sinh vật (Phagơ) gây ra những thiệt hại nghiêm trọng cho ngành công nghiệp vi sinh vật như sản xuất thuốc kháng sinh, mì chính, thuốc trừ sâu sinh học…
– Ví dụ: Thực khuẩn thể T4, T5, …
4. Virut kí sinh ở thực vật:
– Hiện nay biết có khoảng 1000 loại virus kí sinh và gây bệnh cho thực vật.
– Tự virus không có khả năng xâm nhập vào tế bào thực vật. Phần lớn virus gây nhiễm do côn trùng (bọ trĩ, bọ rầy,… chích), cây bị bệnh có thể truyền cho thế hệ sau qua hạt, số khác truyền qua các vết xây xát do nông cụ bị nhiễm gấy ra.
– Sau khi nhân lên trong tế bào, virus di chuyển sang tế bào khác qua cầu sinh chất nối giữa các tế bào và cứ như thế lan rộng ra.
– Cây bị nhiễm virut thường có hình thái thay đổi : Lá bị đốm vàng, đốm nâu, bị sọc hay vằn ; lá bị xoăn hay héo, bị vàng rồi rụng ; thân bị lùn hay còi cọc.
– Ví dụ: Virus khảm thuốc lá, virus xoăn lá cà chua, virus gây bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá ở lúa,…
– Hiện nay không có thuốc chống virut thực vật. Biện pháp tốt nhất là chọn giống cây sạch bệnh, vệ sinh đồng ruộng và tiêu diệt vật trung gian truyền bệnh.
5. Virut kí sinh ở côn trùng:
– Virut tồn tại kí sinh trong côn trùng trước và sau khi gây bệnh cho côn trùng, khi đó côn trùng là vật chủ hay ổ chứa và gây nhiễm vào cơ thể khác.
– Có loại virus chỉ kí sinh ở côn trùng, nhưng cũng có loại lại vừa kí sinh ở côn trùng vừa kí sinh ở động vật có xương sống, nó kí sinh xong di chuyền sang động vật có xương sống.
– Tùy loại virus mà chúng có thể ở dạng trần hoặc nằm trong bọc prôtêin đặc biệt dạng tinh thể gọi là thể bọc.
– Khi còn trùng ăn lá cây chứa virut, chất kiềm trong ruột côn trùng phân giải thể bọc, giải phóng virut. Chúng xâm nhập vào tế bào ruột giữa hoặc theo dịch bạch huyết lan ra khắp cơ thể.
– Ví dụ Virut Zika và biểu hiện bệnh, gây bệnh đầu nỏ nếu mẹ bầu mắc phải. Biện pháp khắc phục: Vệ sinh đồng ruộng, tiêu diệt vật trung gian truyền bệnh,…
6. Ứng dụng của virus trong thực tiễn:
6.1. Trong sản xuất các chế phẩm sinh học:
a. Cơ sở khoa học
– Phagơ có chứa đoạn gen không quan trọng có thể cắt bỏ mà không ảnh hưởng đến quá trình nhân lên.
– Cắt bỏ gen của phagơ thay bằng gen mong muốn.
– Dùng phagơ làm vật chuyển gen.
b. Quy trình sản xuất intefêron
– Tách gen intefêron (IFN) ở người nhờ enzim cắt.
– Gắn gen IFN vào ADN của phagơ tạo nên phagơ tái tổ hợp.
– Nhiễm phagơ tái tổ hợp vào E. coli.
– Nuôi E. coli nhiễm phagơ tái tổ hợp trong nồi lên men để tổng hợp IFN → tách chiết INF.
c. Vai trò của IFN:
IFN là prôtêin đặc biệt do nhiều loại tế bào tiết ra, có khả năng chống virut, chống tế bào ung thư và tăng cường khả năng miễn dịch.
6.2. Trong nông nghiệp:
Thuốc trừ sâu từ virus có những tính ưu việt sau:
– Virut có tính đặc hiệu cao (chỉ gây hại cho một số loại sâu nhất định), không gây độc cho con người, động vật và côn trùng có ích.
– Virut được bảo vệ trong thể bọc nên tránh được các yếu tố môi trường bất lợi, tồn tại rất lâu ngoài cơ thể côn trùng (thậm chí 10 năm).
– Dễ sản xuất, hiệu quả trừ sâu cao, giá thành hạ.
7. Một số câu hỏi và bài tập:
Câu 1: Phagơ gây thiệt hại cho ngành công nghiệp vi sinh vật như thế nào?
Hướng dẫn trả lời: Ngành công nghiệp vi sinh vật nuôi cấy vi sinh vật để sản xuất ra các sản phẩm như thuốc kháng sinh, vitamin, axit hữu cơ, axit amin, thuốc trừ sâu sinh học… Nếu trong quá trình nuôi cấy mà bị nhiễm phagơ thì vi sinh vật trong nồi lên men sẽ bị chết, phải hủy bỏ, gây thiệt hại lớn về kinh tế.
Câu 2: Virut thực vật lan truyền theo con đường nào?
Hướng dẫn trả lời: Thành tế bào thưc vật rất dày, được cấu tạo bởi xenlulozơ và không có thụ thể cho virut bám vào nên chúng không thể tự xâm nhập được mà phải nhờ côn trùng (đốt chích) hay qua các vết trầy xướt, phấn hoa, qua giun (tuyến trùng) ăn rễ hoặc nấm kí sinh…
Câu 3: Hãy nêu vai trò của virut trong sản xuất các chế phẩm sinh học.
Hướng dẫn trả lời: Trong sản xuất các chế phẩm sinh học, virut đóng vai trò là thể truyền gen, việc gắn các gen mong muốn vào virut rồi đưa vào vi khuẩn hay nấm men sau đó nuôi trong nồi lên menđã mở ra triển vọng lớn trong sản xuất nhiều loại sản phẩm khác nhau như vacxin, inteferôn…
Câu 4: Các nhà khoa học cho biết họ đã phân lập được virus khảm thuốc lá từ tất cả các loại thuốc lá thương phẩm. Hãy cho biết những người hút thuốc lá có nguy cơ bị nhiễm virus này không. Giải thích?
Hướng dẫn trả lời: Những người hút thuốc lá không có nguy cơ lây nhiễm từ virus này, bởi vì virus này chỉ lây nhiễm virus từ cây này sang cây khác, hoặc từ cây mẹ sang cây con qua đường sinh sản, chứ không có khả năng lây nhiễm sang người.
