Chu kỳ tế bào hình thức phân bào Sơ lược chu kỳ tế bào a) Khái niệm chu kì tế bào Trình tự kiện mà tế bào trải qua lặp lại lần nguyên phân liên tiếp mang tính chất chu kì Thời gian chu kì tế bào xác định khoảng thời gian hai lần nguyên phân liên tiếp (từ tế bào hình thành sau lần nguyên phân trước kết thúc lần phân bào sau) Thời gian chu kì tế bào tuỳ thuộc loại tế bào thể cà tuỳ thuộc lồi Ví dụ, chu kì tế bào giai đoạn sớm phôi 15 – 20 phut, tế bào ruột ngày lần, tế bào gan lần năm, tế bào nơron thể người trưởng thành khơng phân bào Thơng thường, chu kì đa số tế bào kéo dài 20giờ Khi tế bào chuyển sang trạng thái phân hoá sớm (tế bào thần kinh, tế bào sợi vân), chúng khả phân chia Chu kì tế bào gồm trình sinh trưởng, phân chia nhân, phân chia chất tế bào mà kết thúc phân chia tế bào Một chu kì tế bào có hai thời kì rõ rệt kì trung gian (gian kì) nguyên phân b) Kì trung gian Kì trung gian thời kì sinh trưởng tế bào gồm ba pha: G1, S, G2 * Pha G1: Diễn gia tăng chất tế bào chất, hình thành thêm bào quan khác nhau, phân hoá cấu trúc chức tế bào (tổng hợp prôtêin) chuẩn bị tiền chất, điều kiện cho tổng hợp ADN Pha G1 có độ dài thời gian tuỳ thuộc vào chức sinh lí tế bào Thời gian tế bào phơi ngắn, cịn tế bào thần kinh kéo dài suốt đời sống thể Cuối pha G có thời điểm gọi điểm kiểm soát (điểm R) Nếu tế bào vượt qua điểm R tiếp tục vào pha S diễn ngun phân Cịn khơng vượt qua điểm R, tế bào vào trình biệt hoá * Pha S: pha S tiếp sau pha G1 tế bào vượt qua điểm R Những diễn biến pha chép ADN nhân đôi nhiễm sắc thể Khi kết thúc pha S, nhiễm sắc thể từ thể đơn chuyển sang thể kép gồm hai sợi crômatit (nhiễm sắc tử chị em) giống hệt đính với tâm động tâm động chứa hai phân tử ADN giống tạo hai thơng tin di truyền hồn chỉnh để truyền lại cho hai tế bào (sẽ tạo qua nguyên phân) Ở pha S, diễn nhân đơi trung tử có vai trị hình thành thoi phân bào sau trình tổng hợp nhiều hợp chất cao phân tử khác hợp chất giàu lượng * Pha G2 (sau pha S): tiếp tục tổng hợp prơtêin có vai trị hình thành thoi phân bào Nhiễm sắc thể pha giữ nguyên trạng thái cuối pha S Sau pha G 2, tế bào diễn trình nguyên phân Các hình thức phân bào Sự phân bào có hình thức sau: Trực phân (phân bào trực tiếp) hình thức phân bào khơng có tơ (khơng có thoi phân bào) Gián phân hình thức phân bào có tơ (có thoi phân bào) Gián phân gồm có hai hình thức phân bào ngun phân giảm phân a) Phân bào tế bào nhân sơ Trực phân hình thức phân bào tế bào nhân sơ Đây hình thức sinh sản vơ tính vi khuẩn diễn theo cách phân đơi Ví dụ q trình phân đơi tế bào vi khuẩn, ta nhận thấy: ADN tự nhân đôi thành hai phân tử ADN, xếp mặt phẳng xích đạo (do thoi phân bào gặp tạo thành) Phân đơi hình thức sinh sản vơ tính vi khuẩn Phân bào khơng tơ cịn diễn theo số cách khác, phổ biến cách phân đôi (tạo vách ngăn chia tế bào mẹ thành hai tế bào con) b) Phân bào tế bào nhân thực Nguyên phân giảm phân hình thức phân bào tế bào nhân thực Khi diễn hai hình thức phân bào này, nhiễm sắc thể phân li đồng hai cực tế bào nhờ thoi phân bào  Nguyên phân hình thức phân bào nguyên nhiễm, nghĩa từ tế bào mẹ qua nguyên phân cho hai tế bào có nhiễm sắc thể tế bào mẹ  Giảm phân hình thức phân bào giảm nhiễm, nghĩa tế bào tạo thành qua giảm phân mang nhiễm sắc thể với số lượng giảm nửa (so với tế bào mẹ)  Hai ADN tách hai cực đối lập Màng sinh chất co thắt lại thành eo  Hai ADN tập trung hai cực, eo co thắt ngày nhỏ  Màng sinh chất gặp giữa, tách thành hai tế bào vi khuẩn Nguyên phân Quá trình nguyên phân Khi tế bào kết thúc kì trung gian, tái ADN dẫn đến nhân đơi nhiễm sắc thể, q trình diễn nhân Lúc tế bào tiến hành nguyên phân, bao gồm hai giai đoạn: phân chia nhân phân chia tế bào chất a) Phân chia nhân Phân chia nhân (vật chất di truyền) thực chất trìn liên tục, dựa vào số đặc điểm người ta chia thành kì kì đầu, kì giữa, kì sau kì cuối - Kì đầu: Hai trung tử phân li phía hai cực tế bào với phân bào (ở tế bào động vật) hình thành sợi cực kéo dài nối liền hai thành thoi Tế bào thực vật bậc cao khơng thấy trung tử có vùng đặc tránh hình thành thoi phân bào Thoi phân bào có vai trị quan trọng vận động nhiễm sắc thể trình phân bào tan biến phân chia nhân kết thúc + Màng nhân nhân bị tiêu biến + Các nhiễm sắc thể kép bắt đầu co ngắn, đóng xoắn, có hình thái rõ rệt đính vào sợi thoi phân bào tâm động - Kì giữa: Các nhiễm sắc thể tiếp tục co ngắn đóng xoắn cực đại Lúc nhiễm sắc thể có hình dạng kích thước đặc trưng cho loài Các nhiễm sắc thể tiến xếp mặt phẳng xích đạo thành hàng - Kì sau: Các nhiễm sắc thể kép chẽ dọc tâm động tách thành nhiễm sắc thể đơn tiến hai cực đối lập Sự di chuyển nhiễm sắc thể hai cực co rút sợi thoi phân bào Các nhiễm sắc thể đơn bắt đầu dãn xoắn, dài dần thành sợi nhiễm sắc thể - Kì cuối: Các nhiễm sắc thể tập trung hai cực đối lập Thoi phân bào tiêu biến hoàn toàn Màng nhân nhân hình thành tạo thành hai nhân Nhiễm sắc thể dãn xoắn thành sợi nhiễm sắc b) Phân chia tế bào chất Thời gian phân chia tế bào chất sau phân chia nhân xong tiến hành Nhưng có lồi phân chia nhân bước vào thời kì cuối phân chia tế bào chất Sự phân chia tế bào chất khác tế bào động vật thực vật: + Tế bào động vật phân chia cách màng tế bào co thắt thành eo Eo ngày co thắt mạnh, nhỏ dần, đến gặp tách thành hai tế bào + Tế bào thực vật phân chia cách tế bào xuất vách ngăn Vách ngăn lớn dần gặp vách tế bào mẹ tách thành hai tế bào Ý nghĩa nguyên phân Đối với tế bào sinh vật nhân thực đơn bào, nguyên phân chế sinh sản Từ tế bào mẹ qua nguyên phân tạo thành hai tế bào giống y hệt Đối với thể sinh vật nhân thực đa bào, nguyên phân làm tăng số lượng tế bào giúp thể sinh trưởng phát triển Ngoài ra, nguyên phân đóng vai trị quan trọng giúp thể tái sinh mô quan bị tổn thương Ở sinh vật sinh sản sinh dưỡng, nguyên phân hình thức sinh sản tạo cá thể có kiểu gen giống kiểu gen cá thể mẹ Những kiến thức nguyên phân ứng dụng rộng rãi kĩ thuật nuôi cấy mô, giâm, chiết, ghép để nhân giống Giảm phân Những diễn biến giảm phân Giảm phân hình thức phân bào diễn tế bào sinh dục chín, gồm lần phân bào liên tiếp, nhiễm sắc thể nhân đơi có lần kì trung gian trước lần phân bào I (giảm phân I) Lần phân bào II (giảm phân II) diễn sau kì trung gian ngắn a) Giảm phân I Lần phân bào I giảm phân có diễn biến sau đây: Ở kì đầu, nhiễm sắc thể kép xoắn, co ngắn, đính vào màng nhân xếp định hướng Sau diễn tiếp hợp cặp đơi nhiễm sắc thể kép tương đồng suốt theo chiều dọc diễn trao đổi chéo nhiễm sắc tử chị em Sự trao đổi đoạn tương ứng cặp tương đồng đưa đến hoán vị gen tương ứng Tiếp theo tách rời nhiễm sắc thể cặp tương đồng tách khỏi màng nhân Đến kì giữa, cặp nhiễm sắc thể kép tương đồng phân li độc lập hai cực tế bào Tiếp đến kì cuối, hai nhân tạo thành chứa đơn bội kép (n nhiễm sắc thể kép), nghĩa có số lượng nửa tế bào mẹ Sự phân chia tế bào chất diễn hình thành hai tế bào chứa n nhiễm sắc thể kép, lại khác nguồn gốc, chí cấu trúc (nếu trao đổi chéo xảy Sau kì cuối giảm phân I kì trung gian diễn nhanh, kì khơng xảy chép ADN nhân đôi nhiễm sắc thể b) Giảm phân II Tiếp sau kì trung gian giảm phân II diễn nhanh chóng nhiều so với lần I, trải qua kì Ở kì đầu thấy rõ số lượng nhiễm sắc thể kép đơn bội Đến kì giữa, Nhiễm sắc thể kép xếp thành hàng mặt phẳng xích đạo thoi phân bào Mỗi nhiễm sắc thể kép gắn với sợi tách biệt thoi phân bào Thông thường, nhiễm sắc tử chị em hay sợi crômatit tách phần Tiếp đến kì sau, phân chia tâm động tách hoàn toàn hai nhiễm sắc tử chị em cực tế bào Kết thúc kì cuối, nhân tạo thành đều chứa n nhiễm sắc thể đơn phân chia tế bào chất hoàn thành, tạo tế bào Sự tan biến tái màng nhân, hình thành thoi phân bào hai lần phân bào giảm phân diễn nguyên phân Kết trình giảm phân từ tế bào mẹ có nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n) qua hai lần phân bào liên tiếp tạo tế bào mang nhiễm sắc thể đơn bội (n), số lượng nhiễm sắc thể giảm nửa Ý nghĩa giảm phân Nhờ có giảm , giao tử tạo thành mang nhiễm sắc thể đơn bội (n) qua thụ tinh, kết hợp giao tử đực tạo nên hợp tử lưỡng bội (2n) thụ tinh Như vậy, trình nguyên phân, giảm phân thụ tinh đảm bảo trì ổn định nhiễm sắc thể đặc trưng loài sinh sản hữu tính qua hệ thể, nhờ thơng tin di truyền truyền đạt ổn định qua đời, đảm bảo cho hệ sau mang đặc điểm hệ trước Sự phân li độc lập trao đổi chéo cặp nhiễm sắc thể tương đồng giảm phân tạo nhiều loại giao tử khác nguồn gốc, cấu trúc nhiễm sắc thể với kết hợp ngẫu nhiên loại giao tử qua thụ tinh tạo hợp tử mang tổ hợp nhiễm sắc thể khác Chính sở tế bào học để giải thích nguyên nhân tạo đa dạng kiểu gen kiểu hình đưa đến xuất nguồn biến dị tổ hợp phong phú lồi sinh sản hữu tính Loại biến dị nguồn nguyên liệu dồi cho trình tiến hóa chọn giống Như vậy, sinh sản hữu tính có nhiều ưu so vơi sinh sản vơ tính thường sử dụng để tạo biến dị tổ hợp chọn giống Dinh dưỡng, chuyển hoá vật chất lượng vi sinh vật Khái niệm vi sinh vật Vi sinh vật thể sống (hầu hết đơn bào) có kích thước nhỏ bé (chỉ nhìn thấy kính hiển vi), đường kính tế bào khoảng 0,2 - 2µm (đối vơi vi sinh vật nhân sơ) 10 - 100µm (đối với vi sinh vật nhân thực) Vi sinh vật gồm nhiều nhóm khác nhau, chúng có đặc điểm chung hấp thụ, chuyển hóa chất dinh dưỡng sinh trưởng nhanh, phân bố rộng Môi trường kiểu dinh dưỡng a) Các loại môi trường Môi trường nuôi cấy vi sinh vật dung dịch chất dinh dưỡng cần thiết cho sinh trưởng sinh sản chúng Để ni cấy vi sinh vật phịng thí nghiệm, người ta phải chuẩn bị loại môi trường sau:  Môi trường tự nhiên: môi trường chứa chất tự nhiên không xác định số lượng, thành phần như:  Cao thịt bị: chứa axit amin, peptit, nuclêơtit, axit hữu cơ, vitamin số chất khoáng  Pepton: dịch thủy phân phần thịt bò, cazêin, bột đậu tương… dùng làm nguồn cacbon, lượng nitơ  Cao nấm men: nguồn phong phú vitamin nhóm B nguồn nitơ cacbon  Môi trường tổng hợp: Là môi trường chứa chất biết thành phần hóa học số lượng Nhiều vi khuẩn hóa dưỡng hữu sinh trưởng môi trường chứa glucôzơ nguồn cacbon muối amôn nguồn nitơ  Môi trường bán tổng hợp: Là môi trường chứa số chất tự nhiên không xác định thành phần số lượng pepton, cao thịt, cao nấm men chất hóa học biết thành phần số lượng… Để nuôi cấy vi sinh vật, bề mặt môi trường đặc người ta thêm vào mơi trương lỏng nói 1,5 – 2% thạch (agar) Thạch có số ưu điểm phù hợp với việc nuôi cấy vi sinh vật (không bị vi sinh vật phân giải, nóng chảy nhiệt độ 100oC, đông lại để nguội đến (40 – 42oC) b) Các kiểu dinh dưỡng Khác với thực vật động vật, dinh dưỡng sinh vật đa dạng Vì vậy, để phân biệt kiểu dinh dưỡng vi sinh vật, người ta phải dựa vào hai thông số: nguồn lượng nguồn cacbon chủ yếu Theo đó, tất vi sinh vật thuộc vào bốn kiểu dinh dưỡng sau: Nguồn Kiểu dinh Nguồn cacbon chủ dưỡng lượng yếu Ví dụ Tảo, vi khuẩn lam, vi khuẩn lưu huỳnh màu tía, màu mực Vi khuẩn tía, vi khuẩn Quang Chất hữu Ánh sáng lục không chứa lưu dị dưỡng huỳnh Vi khuẩn nitrat hố, vi Chất vơ Hoá tự khuẩn oxi hoá, lưu -, (NH4, NO2 CO2 dưỡng huỳnh, vi khuẩn õi hố H2, H2) hiđrơ Hoá dị Vi sinh vật lên men, Chất hữu Chất hữu dưỡng hoại sinh Quang tự dưỡng Ánh sáng CO2 Hô hấp lên men Các phản ứng hóa học diễn tế bào sinh vật xúc tác enzim gọi chung chuyển hóa vật chất Q trình bao gồm:  Sinh tổng hợp cao phân tử từ chất dinh dưỡng đơn giản  Các phản ứng cần cho việc tạo thành chất giàu lượng (hoặc cao năng) dùng cho phản ứng sinh tổng hợp Các kiểu dinh dưỡng vi sinh vật khác không nguồn lượng mà chất nhận electron Vi sinh vật hóa dưỡng (thu nhận lượng từ thức ăn) chuyển hóa chất dinh dưỡng qua hai trình sau đây: a) Hơ hấp Hơ hấp hình thức hóa dị dưỡng hợp chất cacbonhiđrat  Hơ hấp hiếu khí Hơ hấp hiếu khí q trình ơxi hóa phân tử hữu cơ, mà chất nhận electron cuối ôxi phân tử Ở vi sinh vật nhân thực, chuỗi chuyền electron màng ti thể, vi sinh vật nhân sơ diễn màng sinh chất Sản phẩm cuối trình phân giải đường CO H2O Ở vi khuẩn, phân giải phân tử glucơzơ tế bào tích lũy 38 ATP, tức chiếm 40% lượng phân tử glucơzơ Có số vi sinh vật hiếu khí, mơi trường thiếu số ngun tố vi lượng làm rối loạn trao đổi chất giai đoạn với chu trình Crep Như vậy, loại vi sinh vật thực hơ hấp khơng hồn tồn  Hơ hấp kị khí Hơ hấp kị khí trình phân giải cacbonhiđrat để thu lượng cho tế bào, chất nhận electron cuối chuỗi chuyền electron phân tử vô ơxi phân tử Ví dụ, chất nhận electron cuối (NO 3)- hô hấp nitrat, (SO4)2-trong hô hấp sunphat b) Lên men Lên men phân giải cacbonhiđrat xúc tác enzim điều kiện kị khí, khơng có tham gia chất nhận electron từ bên Chất cho electron chất nhận lectron phân tử hữu Ví dụ:  Nấm men lên men êtilic từ glucôzơ:  Vi khuẩn lên men lactic từ glucôzơ Đặc biệt, vi khuẩn tự dưỡng sử dụng chất cho electron ban đầu vô chất nhận eletron cuối ôxi (SO4)2-, (NO3)- Các trình tổng hợp vi sinh vật ứng dụng Đặc điểm chung trình tổng hợp vi sinh vật Vi sinh vật có khả tổng hợp tất chất tế bào chủ yếu (axit nuclêic, prôtêin, polisaccarit lipit) Thành phần hóa học chế tổng hợp bốn loại cao phân tử sinh học nói giống tế bào sinh vật Tuy nhiên, tốc độ sinh trưởng vi sinh vật cao, nên người khai thác chúng để sử dụng nhiều lĩnh vực sống a) Tổng hợp axit nuclêic prôtêin Việc tổng hợp ADN, ARN prôtêin diễn tương tự tế bào sinh vật ADN (vật chất di truyền) có khả tự chép: ARN tổng hợp (phiên mã) sợi khuôn, cuối protêin tạo thành (dịch mã) phức hệ ribôxôm Đáng ý số virut có q trình phiên mã ngược (ví dụ HIV), đây, ARN dùng làm sợi khuôn để tổng hợp ADN b) Tổng hợp pôlisaccarit Ở vi khuẩn tảo, việc tổng hợp tinh bột glicôgen cần hợp chất mở đầu ADP – glucôzơ (ađênôzinđiphôtphat – glucôzơ): (Glucôzơ)n + ADP – glucôzơ " (glucôzơ)n +1 + ADP Một số vi sinh vật tổng hợp kitin xenlulôzơzơ c) Tổng hợp lipit Vi sinh vật tổng hợp lipit cách liên kết glixêrol axit béo Glixêrol dẫn xuất từ đihiđrôxiaxêtôn – P (trong đường phân) Các axit béo tạo thành nhờ kết hợp liên tục với phân tử axêtyl – CoA Ứng dụng tổng hợp vi sinh vật a) Sản xuất tinh khối (hoặc prôtêin đơn bào) Nhiều loại vi sinh vật sử dụng làm nguồn thực phẩm cho người (như số nấm ăn) làm thức ăn bổ sung cho chăn nuôi ( nhiều vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, tảo) Vi khuẩn lam Sipirulina dùng làm nguồn thực phẩm Châu Phi bán Mĩ dạng bột dạng bánh Ở Nhật Bản, tảo Chlorella dùng làm nguồn prôtêin vitamin, bổ sung vào kem, sữa chua, bánh mì Chất thải từ xí nghiệp chế biến quả, bột, sữa… dùng để nuôi số nấm men, nấm mốc, sử dụng làm thức ăn chăn nuôi Như vậy, việc sản xuất sinh khối vi sinh vật góp phần giảm nhẹ nhiễm môi trường b) Sản xuất chất xúc tác sinh học Nhiều thực phẩm có nguồn gốc thực vật chứa hàm lượng prôtêin đủ cung cấp lượng cho nhu cầu gia súc lại dùng làm nguồn prôtêin thức ăn thiếu số axit amin khơng thay cần cho vật Ví dụ prơtêin lúa mì nghèo lizin, prơtêin lúa nước nghèo lizin trêônin, prôtêin ngô nghèo lizin triptôphan, prôtêin đậu nghèo mêtiônin Do vậy, để đảm bảo chất lượng thức ăn cho người gia xúc, cần thiết phải bổ sung axit amin khơng thay nói vào thực phẩm có nguồn gốc trồng Ngồi ra, số axit amin dùng làm gia vị nhằm tăng độ ngon ăn axit glutamic (ở dạng natri glutamat, mì chính) Chính lên men vi sinh vật giải thiếu hụt axit amin nói c) Sản xuất chất xúc tác sinh học Vi sinh vật có khả tiết vào mơi trường enzim nhằm thủy phân cao phân tử (tinh bột, xenlulôzơzơ, prôtêin, lipit…) thành chất nhỏ (glucôzơ, axit amin, axit béo) trước vận chuyển vào tế bào Con người sử dụng enzim vi sinh vật đời sống kinh tế quốc dân, chẳng hạn:  Amilaza (thủy phân tinh bột) dùng làm tương, rượu nếp, công nghiệp sản xuất bánh kẹo, công nghiệp dệt, sản suất xirô giàu fructôzơ  Prôtêaza (thủy phân prôtêin) dùng làm tương, chế biến thịt, thuộc da, sản xuất bột giặt…  Xenlulaza (thủy phân xenlulôzơ) dùng chế biến rác thải xử lí bã thải dùng làm thức ăn cho chăn nuôi  Lipaza (thủy phân lipit) dùng sản xuất bột giặt chất tẩy rửa d) Sản xuất gôm sinh học Nhiều vi sinh vật tiết vào môi trường số loại đường phức gọi gơm Gơm có vai trị bảo vệ tế bào vi sinh vật khỏi bị khô, ngăn cản tiếp xúc với virut, đồng thời nguồn dự trữ cacbon lượng Gôm dùng công nghiệp để sản xuất kem, sản xuất kem phủ bề mặt bánh làm chất phụ gia công nghiệp khai thác dầu hỏa Trong y học, gôm dùng làm chất thay huyết tương sinh hóa học dùng làm chất tách chiết enzim Các trình phân giải vi sinh vật ứng dụng Đặc điểm chung trình phân giải vi sinh vật Gặp chất dinh dưỡng có phân tử lớn axit nuclêic, prôtêin, tinh bột,… (chứa xác động thực vật) vận chuyển qua màng sinh chất, vi sinh vật phải tiết vào môi trường enzim thủy phân chất thành chất đơn giản Trong trường hơp này, trình phân giải ngoại bào có ý nghĩa đồng hóa quan trọng đối vơi tế bào a) Phân giải axit nuclêic prôtêin Các axit nuclêic vi sinh vật tiết enzim niclêaza để phân giải thành nuclêôtit Vi sinh vật tiết enzim prôtêaza để phân giải prôtêin thành axit amin qua nhiều giai đoạn b) Phân giải polisaccarit Các loại pôlisaccarit tự nhiên phong phú đa dạng Do vậy, vi sinh vật phải tiết enzim khác để phân giải chúng, ví dụ: amilaza phân giải tinh bột thành glucôzơ, xenlulaza phân giải xenlulôzơ thành glucôzơ kitinaza phân giải kitin thành N – axêtyl – glucôzơ N – axêtyl – glucôzamin c) Phân giải lipit Để thu nguồn cacbon lượng từ lipit, vi sinh vật tiết vào môi trường enzim lipaza phân giải lipit (mỡ) thành axit béo Ứng dụng trình phân giải vi sinh vật a) Sản xuất thực phẩm cho người thức ăn cho gia súc Con người tận dụng bã thải thực vật (rơm rạ, lõi ngô, bã mía, xơbơng) để trồng nhiều loại nấm ăn (nhờ vi sinh vật phân giải xenlulôzơ thành chất đơn giản) Nước thải từ xí nghiệp chế biến sắn, khoai tây, dong riềng dùng để ni cấy số nấm men có khả đồng hóa tinh bột nhằm thu nhận sinh khối làm thức ăn cho gia súc Sản xuất tương dựa vào enzim chủ yếu nấm mốc vi khuẩn nhiễm tự nhiên cấy chủ động vào nhiên liệu: amilaza phân giải tinh bột (trong xôi ngô) thành glucôzơ prôtêaza phân giải prôtêin (trong đậu tương) thành axit amin Muối dưa, muối cà trình sử dụng vi khuẩn lên men lactic, chuyển hóa số đường đơn chứa dưa, cà thành axit lactic Đặc biệt, người sử dụng thành công aminlaza từ nấm mốc để thủy phân tinh bột dùng sản xuất rượu: b) Cung cấp chất dinh dưỡng cho trồng Xác động vật thực vật vi sinh vật phân giải chuyển thành chất dinh dưỡng cho trồng (tạo nên độ phì nhiêu đất) Đây sở khoa học việc chế biến rác thải thành phân bón c) Phân giải chất độc Nhiều vi khuẩn nấm đất có khả phân giải phần tồn nhiều hóa chất độc thuốc trừ sâu, diệt nấm… d) Bột giặt sinh học Người ta đưa thêm vào bột giặt số enzim vi sinh vật amilaza, prôtêaza, lipaza… để tẩy vết bẩn (bột, thịt, dầu, mỡ…) chăn màn, quần áo… e) Cải thiện công nghiệp thuộc da Để tẩy lông da động vật trước người ta sử dụng hóa chất, vừa hiệu quả, vừa gây ô nhiễm môi trường Việc sử dụng enzim prôtêaza lipaza từ vi sinh vật thay cho hóa chất làm gia tăng chất lượng da mà cịn tránh ảnh hưởng đến mơi trường sống Tác hại trình phân giải vi sinh vật Vi sinh vật gây nên tổn thất to lớn cho người : - Gây hư hỏng thực phẩm: Các loại đồ ăn, thức uống giàu tinh bột prôtêin dễ bị ôi, thiu bị nhiễm vi khuẩn nấm mốc phân giải - Làm giảm lượng chất loại lương thực, đồ dùng hàng hóa Các loại lương thực hoa màu (gạo, đậu, ngô, khoai, sắn) bị hư hỏng sau thu hoạch vi sinh vật gây lớn Ngồi ra, đồ dùng hàng hóa ngun liệu thực vật dễ bị mốc giảm phẩm chất Sinh trưởng vi sinh vật Khái niệm sinh trưởng Khi nghiên cứu sinh trưởng vi sinh vật, người ta theo dõi thay đổi quần thể vi sinh vật (vì kích thước tế bào nhỏ khó theo dõi)…Nếu ta cấy vi khuẩn (sinh sản nhân đơi) vào bình chứa mơi trường, tăng số lượng tế bào diễn sau: → → → → 16 → 32 → 64 →…, nghĩa số lượng tế bào vi khuẩn tăng lên theo cấp số nhân: n (n số lần phân bào) Thời gian từ sinh tế bào tế bào phân chia số tế bào quần thể tăng gấp đôi gọi thời gian hệ (kí hiệu g) Mỗi lồi vi sinh vật có g riêng, chí lồi với điều kiện nuôi cấy khác thể g khác Chẳng hạn, thời gian hệ g E.coli 40oC 21 phút, trực khuẩn lao 37 oC 12 giờ, nấm men bia 30oC Khi nuôi cấy, số lượng tế bào vi khuẩn ban đầu cấy vào mà nhiều (N o) số lượng tế bào sau thời gian nuôi (N) là: N = No x 2n 2 Sinh trưởng quần thể vi sinh vật a) Nuôi cấy không liên tục Ni cấy vi khuẩn vào mơi trường có nhiệt độ thích hợp thời gian định Nhưng suốt q trình đó, khơng thêm chất vào môi trường rút sinh khối tế bào khỏi mơi trường gọi ni cấy khơng liên tục sinh trưởng quần thể vi sinh vật (hình vẽ) - Pha tiềm phát (pha lag): Từ vi khuẩn cấy vào bình chúng bắt đầu sinh trưởng pha tiềm phát Trong pha này, vi khuẩn phải thích ứng với môi trường phải tổng hợp mạnh mẽ ADN enzim chuẩn bị cho phân bào - Pha lũy thừa (pha log): Trong pha lũy thừa, vi khuẩn bắt đầu phân chia, số lượng tế bào tăng theo cấp số nhân đạt cực đại; thời gian hệ đạt tới số, trình trao đổi chất diễn mạnh mẽ - Pha cân bằng: Sự sinh trưởng vi sinh vật giảm dần Số lượng tế bào sinh cân với số lượng tế bào chết kích thước tế bào nhỏ pha lũy thừa Vi khuẩn chuyển sang pha cân giảm mạnh mẽ chất dinh dưỡng, O2 (với vi khuẩn hiếu khí), tích lũy chất độc (êtanol, số axit), thay đổi pH - Pha suy vong: Ở pha suy vong , số lượng tế bào chết vượt số lượng tế bào tạo thành si chất dinh dưỡng cạn kiệt, chất độc hại tích lũy Một số vi khuẩn chứa enzim tự phân giải tế bào, số khác có thành tế bào bị hư hại làm thay đổi hình dạng b) Ni cấy liên tục Để thu nhiều sinh khối sản phẩm vi sinh vật, công nghệ người ta sử dụng phương pháp ni cấy liên tục Trong đó, điều kiện mơi trường trì ổn định nhờ việc bổ xung thường xuyên chất dinh dưỡng loại bỏ không ngừng chất thải Trong số hệ thống mở vậy, quần thể vi khuẩn sinh trưởng pha lũy thừa thời gian dài, mật độ sinh vật tương đối ổn định Nuôi cấy liên tục sử dụng để sản xuất sinh khối vi sinh vật, enzim, vitamin, êtanol… Sinh sản vi sinh vật Sinh sản vi sinh vật nhân sơ a) Phân đôi (trực phân) Phân đôi hình thức sinh sản tế bào tăng lên kích thước, tạo nên thành màng, tổng hợp enzim ribôxôm đồng thời nhân đôi ADN Khi tế bào dạt gấp đôi chiều dài (nếu trực khuẩn), vách ngăn phát triển tách ADN giống tế bào chất thành phần riêng biệt Khi thành tế bào hoàn thiện, hai tế bào rời Phần lớn vi khuẩn sinh sản theo phương thức b) Nảy chồi tạo thành bào tử Một số vi khuẩn sinh sản ngoại bào tử (bào tử hình thành bên ngồi tế bào sinh dưỡng) vi sinh vật dinh dưỡng mêtan bào tử đốt (bào tử hình thành phân đốt sợi dinh dưỡng) xạ khuẩn Vi khuẩn quang dưỡng màu tía lại có hình thực phân nhánh nảy trồi, tế bào mẹ tạo thành chồi cực, chồi lớn dần tách thành vi khuẩn Ngoài , gặp điều kiện bất lợi tế bào vi khuẩn sinh dưỡng hình thành bên nội bào tử ( endospore) Đây khơng phải hình thức sinh sản; nội bào tử có lớp vỏ dày chứa canxi đipicôlinat Sinh sản vi sinh vật nhân thực a) Phân đôi nảy trồi Chỉ số nấm men sinh sản cách phân đơi cịn đa số sinh sản theo kiểu nảy chồi (nấm men rượu) Trên bề mặt tế bào mẹ xuất chồi, chồi lớn dần, nhận đầy đủ thành phần tế bào tách tiếp tục sinh trưởng đạt đến kích thước tế bào mẹ b) Sinh sản hữu tính nấm men  Sinh sản hữu tính nấm men Tế bào lưỡng bội nấm men giảm phân tạo thành bào tử đơn bội có thành dày bên tế bào mẹ Ở đa số nấm men, thành tế bào mẹ trở thành túi chứa bào tử Khi túi vỡ, bào tử đơn bội (được giải phóng khác giới tính) dung hợp với tạo thành tế bào lưỡng bội nảy chồi mạnh mẽ  Sinh sản vơ tính sinh sản hữu tính nấm mốc - Các bào tử vơ tính tạo thành chuỗi đỉnh sợi nấm khí sinh tạo thành bên túi nằm đỉnh sợi nấm khí sinh Một loại bào tử vơ tính khác gọi bào tử áo có vách dày - Bào tử hữu tính: bao gồm số dạng sau đây: + Các nấm lớn nấm rơm có cấu trúc gọi thể (mũ nấm), mặt thể chứa dãy cấu trúc dạng dùi cui gọi đảm Bào tử phát sinh đỉnh đảm, gọi bào tử đảm + Bào tử túi nằm bên túi; số túi lại chứa bên thể chung lớn + Bào tử tiếp hợp bào tử noãn hai loại bào tử hữu tính nấm Bào tử tiếp hợp bao bọc vách dày, màu sẫm, giúp chúng chịu khô hạn nhiệt độ cao Bào tử noãn tạo thành số nấm thủy sinh, bào tử lớn có lơng, roi Ảnh hưởng yếu tố hố hóc đến sinh trưởng sinh vật Các chất dinh dưỡng Vi sinh vật cần tất chất dinh dưỡng thể sinh vật bậc cao Đó nguyên tố đại lượng, vi lượng tham gia cấu tạo nên chất hữu quan trọng (cacbonhiđrat, lipit, prôtêin axit nuclêic)… a) Cacbon Cacbon yếu tố dinh dưỡng quan trọng sinh trưởng vi sinh vật, khung cấu trúc chất sống, cần cho tất hợp chất hữu tạo nên tế bào Cacbon chiếm 50% khối lượng khô tế bào vi khuẩn điển hình Vi sinh vật hóa dị dưỡng nhận hầu hết cacbon từ chất hữu (prôtêin, cacbonhiđrat lipit) Vi sinh vật hóa dưỡng quang tự dưỡng lại thu nhận cacbon từ cacbônic b) Nitơ, lưu huỳnh phơtpho Sự tổng hợp prơtêin địi hỏi lượng lớn nitơ phần lưu huỳnh Trong tổng hợp ADN ARN cần nitơ, phôtpho tương tự tổng hợp ATP Nitơ chiếm khoảng 14% khối lượng khơ tế bào vi khuẩn, cịn lưu huỳnh phôtpho chiếm khoảng 4% Vi sinh vật sử dụng nitơ chủ yếu để tạo thành nhóm amin axit amin Nhiều vi khuẩn phân giải protêin thành axit amin sử dụng axit amin để tổng hợp prôtêin Số khác sử dụng nitơ từ ion NH 4+ số chất hữu tế bào từ NO 3- Nhiều vi khuẩn, vi khuẩn lam, có khả sử dụng N trực tiếp từ khí thơng qua trình gọi cố định nitơ Lưu huỳnh dùng để tổng hợp axit amin chứa lưu huỳnh xistêin, mêtiônin Phôtpho cần cho tổng hợp axit nuclêic phôt pholipit màng tế bào, tổng hợp ATP c) Ơxi Nhu cầu ơxi vi sinh vật khác nhau?  Vi sinh vật hiếu khí bắt buộc: sinh trưởng có mặt ơxi ( nhiều vi khuẩn, hầu hết tảo, nấm, động vật nguyên sinh)  Vi sinh vật kị khí bắt buộc: sinh trưởng khơng có mặt ơxi (vi khuẩn uốn ván, vi khuẩn sinh mêtan)  Vi sinh vật kị khí tùy tiện (hoặc khơng bắt buộc): dùng ơxi để hơ hấp hiếu khí, khơng có mặt oxi tiến hành lên men hơ hấp kị khí (E,coli, nấm men bia)  Vi sinh vật hiếu khí: có khả sinh trưởng nồng độ ơxi thấp nồng độ ơxi khí (vi khuẩn giang mai cần nồng độ ôxi < – 10%, bị chết nồng độ ơxi cuả khí < 20%) d) Các yếu tố sinh trưởng Đây chất hữu quan trọng mà vi sinh vật tổng hợp phải thu nhận trực tiếp từ môi trường, chẳng hạn vitamin, axit amin, bazơ purin pirimiđin Nhiều vi khuẩn có khả tổng hợp tất vitamin, số chủng tự nhiên bị đột biến khả tổng hợp số vitamin Tình hình tương tự axit amin bazơ nitơ Do vậy, nuôi cấy cần phải bổ sung thêm yếu tố sinh trưởng cho chúng Các chất ức chế sinh trưởng Một số chất hóa học thường dùng để ức chế sinh trưởng vi sinh vật: Các chất hóa học Cơ chế tác động Ứng dụng Các hợp chất phênol Biến tính prơtêin Khử trùng phịng thí Các loại cồn (êtanol, loại màng tế bào Thay đổi khả cho nghiệm, bệnh viện Thanh trùng y tế, izôpropanol, qua lipit màng phịng thí nghiệm sinh chất Ơxi hóa Diệt vi khuẩn da, 70 – 80%) Iôt, rượu iôt (2%) thành phần tế bào tẩy trùng bệnh Clo (natri hipôclorit) Sinh ôxi nguyên tử cho viện Thanh cloramin tác dụng ơxi hóa mạnh máy, nước bể bơi, công trùng nghiệp nước thực Các hợp chất kim Gắn vào nhóm SH phẩm Diệt bào tử nảy loại nặng (thủy ngân, prôtêin làm chúng bất mầm, bạc…) Các hoạt Bất hoạt prôtêin dưỡng Sử dụng rộng rãi anđêhit (phoocmanđêhit 2%) thể sinh trùng Các loại khí êtilen Ơxi hóa ơxit (10 – 20%) Các chất kháng sinh phần tế bào Diệt khuẩn chọn lọc có thành tính Khử trùng loại dụng cụ nhựa, kim loại Dùng y tế, thú y… Ảnh hưởng yếu tố vật lí đến sinh trưởng vi sinh vật Nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng sâu sắc đến tốc độ sinh trưởng vi sinh vật Dựa vào thích ứng với nhiệt độ chúng, vi sinh vật chia thành nhóm chủ yếu: ưa lạnh, ưa ẩm, ưa nhiệt ưa siêu nhiệt Đa số vi khuẩn thể phạm vi nhiệt độ sinh trưởng đặc trưng, là: nhiệt độ cực đại, nhiệt độ thích hợp nhiệt độ cực tiểu Nhiệt độ thích hợp nhiệt độ mà vi khuẩn sinh trưởng mạnh mẽ Ở nhiệt độ cực đại cực tiểu, vi khuẩn sinh trưởng yếu ớt Vi sinh vật ưa lạnh thường sống đại dương (90% đại dương có t o ≤ 5oC), chúng sinh trưởng thích hợp nhiệt độ ≤ 15oC Các enzim, prôtêin vận chuyển chất dinh dưỡng ribôxôm vi sinh vật hoạt động bình thường nhiệt độ thấp Màng tế bào chúng chứa nhiều axit không no, nên nhiệt độ thấp, màng trì trạng thái bán lỏng (nhiều vi khuẩn ưa lạnh, nhiệt độ 20 oC màng tế bào bị phá vỡ) Vi sinh vật ưa ẩm có nhiệt độ sinh trưởng thích hợp 20 – 40 oC Đa số thuộc nhóm vi sinh vật đất, vi sinh vật nước, vi sinh vật sống thể người gia súc (kể vi sinh vật gây bệnh), vi sinh vật gây hư hỏng đồ ăn, thức uống hàng ngày Một số vi khuẩn ưa nhiệt (phần lớn vi khuẩn, số nấm tảo) sinh trưởng thích hợp nhiệt độ 55 – 65 oC Chúng thường sống đống phân ủ, đống cỏ khơ suối nước nóng Hoạt động enzim ribơxơm chúng thích ứng nhiệt độ cao Ở vùng nóng bỏng biển đáy biển tồn số vi khuẩn ưa nhiệt (có nhiệt độ sinh trưởng thích hợp từ 75 – 80oC) ưa siêu nhiệt (có nhiệt độ sinh trưởng thích hợp 85 – 110 oC) 2 Độ pH Độ pH dùng để đo cường độ ôxit hay độ kiềm tương đối môi trường Các chất axit có pH < 7, chất kiềm có pH > Nước khiết có pH = (trung tính) Vi sinh vật đáp ứng với pH tương tự với nhiệt độ, có nhóm chủ yếu: Đa số vi khuẩn động vật nguyên sinh ưa trung tính, sinh trưởng tốt pH = – ngừng sinh trưởng pH < pH > Khi đó, iơn H+ OH- kìm hãm hoạt động enzim tế bào Một số vi khuẩn đa số nấm ưa pH axit ( khoảng – 6) Các iôn H + làm bền màng nguyên sinh chất chúng không tích lũy bên tế bào, pH nội bào trì gần trung tính Một số vi khuẩn sống vùng đất khai mỏ sinh trưởng thích hợp pH – 3; số khác gặp suối nước nóng axit sinh trưởng mạnh mẽ pH – nhiệt độ cao Nhiều vi khuẩn ưa kiềm sinh trưởng tốt pH > 9, pH > 11 Nhưng chúng thường sống hồ đất kiềm Chúng trì pH nội bào gần trung tính nhờ khả tích lũy iơn H + từ bên ngồi Độ ẩm Vi sinh vật cần nước để sinh trưởng chuyển hóa vật chất Nước dùng để hòa tan enzim, chất dinh dưỡng chất tham gia vào nhiều phản ứng chuyển hóa quan trọng Trong tự nhiên, vi sinh vật thường sống nơi nghèo dinh dưỡng nước từ bên xâm nhập tế bào Nhiều vi khuẩn ưa mặn sống biển chứa nồng độ muối cao (3,5%), chí số gặp hồ muối (có nồng độ NaCl 15%) Chúng dựa vào iôn Na + để trì nguyên vẹn vách màng tế bào Để cân áp suất thẩm thấu với mơi trường, nhiều vi khuẩn biển tích lũy iôn K + tế bào chất, số khác lại tích lũy axit amin, glixêrin mannitơn Nồng độ đường cao gây nước cho tế bào vi sinh vật Nhưng, số nấm men nấm mốc sinh trưởng bình thường tất loại mứt Chúng gọi vi sinh vật ưa thẩm thấu (hoặc ưa saccarôzơ) Bức xạ * Bức xạ iôn (tia gamma, tia X): phá hủy ADN vi sinh vật, dùng để khử trùng thiết bị y tế thiết bị phịng thí nghiệm để bảo quản thực phẩm * Bức xạ khơng iơn hóa (tia tử ngoại): kìm hãm mã phiên mã vi sinh vật, dùng để tẩy uế khử trùng bề mặt vật thể, dịch lỏng suốt khí Cấu trúc loại vi rút Khái niệm a) Sự phát virut Trước cơng ngun có nhiều tài liệu số bệnh mà sau người ta xác định virut gây nên bệnh đậu mùa, bệnh dại, bệnh bại liệt Năm 1892 D.I.Ivanopxki, nhà khoa học người Nga, lấy dịch ép thuốc bị bệnh khảm, cho lọc qua nến lọc vi khuẩn lấy dịch ép nhiễm vào thuốc không bị bệnh Sau thời gian ngắn thấy bị mắc bệnh Soi kính hiển vi, ơng quan sát thấy mầm bệnh, ni cấy thạch khơng có khuẩn lạc Ông cho mầm bệnh loại vi khuẩn, năm 1898 người ta gọi virut (nghĩa mầm độc) Năm người ta phát virut gây bệnh cho động vật (bệnh lở mồm long móng trâu bò) Năm 1915 phát virut vi khuẩn gọi thể thực khuẩn (Bacterio phagơ gọi tắt phagơ) b) Khái niệm Virut thực thể sống chưa có cấu tạo tế bào, kích thước chúng nhở trung bình 10 – 100nm Chúng gồm phần chính: prơtêin (capsit) lõi axit nuclêic Do chưa có cấu tạo tế bào nên nên virut sống kí sinh bắt buộc tế bào chủ ( vi sinh vật, động vật thực vật), gọi hạt viut hay virion Hình thái cấu tạo a) Cấu tạo Cấu tạo virut gồm hai thành phần bản: lõi axit nuclêic (tức gen) vỏ prơtêin (gọi capsit) bao bọc bên ngồi để bảo vệ axit nuclêic Phức hợp gồm axit nuclêic vỏ capsit gọi nuclêơcapsit Bộ gen virut ADN ARN, chuỗi đơn chuỗi kép, gen tế bào luôn ADN chuỗi kép Vỏ capsit cấu tạo từ đơn vị prơtêin gọi capsơme Virut lớn số lượng capsơme nhiều Một số virut cịn có thêm vỏ bao bọc vỏ capsit Vỏ cấu tạo từ lớp lipit kép prôtêin Trên mặt vỏ ngồi có gai glicơprơtêin làm nhiệm vụ kháng ngun giúp virut bám lên bề mặt tế bào Virut khơng có vỏ ngồi gọi virut trần Một số virut hồn chỉnh cịn gọi virion b) Hình thái Virut chưa có cấu tạo tế bào cấu trúc theo loại sau: - Cấu trúc xoắn: capsôme xếp theo chiều xoắn axit nuclêic Cấu trúc xoắn thường cho virut hình que hay sợi (virut khảm thuốc lá, virut bện dại) có loại hình cầu (ví dụ virut cúm, sởi) Cấu trúc khối: capsơme xếp theo hình khối đa diện với 20 mặt tam giác ,ví dụ virut bại liệt, hai virut - anđênơ (virut trần) HIV (virut có vỏ ngồi) Cấu trúc hỗn hợp: ví dụ, phagơ (kí sinh vi khuẩn gọi thể thực khuẩn (có cấu tạo giống nịng lọc Đầu - có cấu trúc khối chứa axit nuclêic gắn với có cấu trúc xoắn Kích thước trung bình virut khoảng từ 10 đến 100nm (so với vi khuẩn E coli, virut lớn 1/10) Phân loại Dựa vào loại axit nuclêic, cấu trúc vỏ capsit, có hay khơng có vỏ ngồi, người ta chia thành hai nhóm virut: virut ADN virut ARN Tùy theo mục đích nghiên cứu, người ta phân loại virut dựa vật chủ mà chúng nhiễm thành ba nhóm lớn: virut động vật, virut vi sinh vật (phagơ) virut thực vật a) Virut người động vật Loại virut thường chứa ADN ARN, dựa vào cấu trúc axit nuclêic dựa vào tính chất mức độ gây bệnh virut mà người ta chia thành nhiều nhóm khác b) Virut vi sinh vật (phagơ) Nhiều loại virut vi sinh vật mang ADN, ADN xoắn đơn vòng xoắn kép Một số loại khác lại chứa ARN xoắn đơn Các phagơ E.coli nghiên cứu kĩ thuật khả ứng dụng to lớn kĩ thuật di truyền c) Virut thực vật Hầu hết virut thực vật mang ARN Ví dụ virut gây bệnh nhiều loài trồng: bệnh khảm thuốc lá, khảm dưa chuột, vàng lúa mạch, đậu đỏ… Sự nhân lên virut tế bào chủ Virut khơng có cấu tạo tế bào nên người thường dùng thuật ngữ nhân lên thay cho từ sinh sản Chu trình nhân lên virut Chu trình nhân lên virut gồm năm giai đoạn (hình vẽ) a) Sự hấp thụ Virut bám cách đặc hiệu lên thụ thể bề mặt tế bào (nếu khơng đặc hiệu virut khơng bám vào) b) Xâm nhập * Đối với phagơ: Enzim lizôzim phá hủy thành tế bào để bơm axit nuclêic vào tế bào chất, cịn vỏ nằm bên ngồi * Đối với virut động vật: Đưa nuclêôcapsit vào tế bào chất, sau “cởi vỏ” để giải phóng axit nuclêic c) Sinh tổng hợp Virut sử dụng enzim nguyên liệu tế bào để tổng hợp axit nuclêic prơtêin cho riêng Một số trường hợp virut có enzim riêng tham gia vào q trình tổng hợp d) Lắp ráp Vỏ capsit bao lấy lõi ADN, phận đĩa gốc, đuôi gắn lại với tạo thành phagơ e) Phóng thích Các phagơ tạo thành phá vỡ vỏ tế bào chủ chùi ạt tạo thành lỗ thủng vỏ tế bào chủ chui từ từ ngồi f) Virut ơn hịa virut độc Trong quần thể vi khuẩn bị nhiễm virut ta thấy hai chiều hướng phát triển: Ở nhiều tế bào, virut phát triển làm tan tế bào, virut độc Ở số tế bào khác, gen virut gắn vào nhiễm sắc thể tế bào, tế bào sinh trưởng bình thường, virut gọi virut ơn hịa tế bào gọi tế bào tiềm tan Chỉ có số tác động bên ngồi tia tử ngoại chuyển virut ơn hịa thành virut độc làm tan tế bào HIV/ AIDS a) Khái niệm HIV virut gây suy giảm miễn dịch người: gây nhiễm phá hủy số tế bào hệ thống miễn dịch (tế bào limphơ T4 đại thực bào) Từ đó, làm khả miễn dịch thể Các vi sinh vật lợi dụng lúc thể bị suy giảm miễn dịch để công, gọi vi sinh vật hội Các bệnh chúng gây gọi bệnh hội b) Ba đường lây truyền HIV - Qua đường máu: truyền máu, tiêm chích, xăm mình, ghép tạng…(đã bị nhiễm HIV) - Qua đường tình dục - Từ mẹ (bị nhiễm HIV) truyền cho qua bào thai qua sữa mẹ c) Ba giai đoạn phát triển bệnh - Sơ nhiễm hay giai đoạn “ cửa sổ” kéo dài hai tuần đến tháng Thường không biểu triệu trứng biểu nhẹ - Thời kì khơng triệu trứng: kéo dài – 10 năm Lúc số lượng tế bào limphô T – CD4 giảm dần - Thời kì biểu triệu trứng AIDS: Các bệnh hội xuất (sốt kéo dài, sút cân, tiêu chảy, viêm da, sưng hạch, lao, ung thư Kapơsi, trí…) cuối dẫn đến chết khơng tránh khỏi b) Biện pháp phịng ngừa Các thuốc chữa đặc trị bênh HIV có làm chậm tiến trình dẫn đến bệnh AIDS Do vậy, lối sống lành mạnh, loại trừ tệ nạn xã hội vệ sinh y tế biện pháp tốt để phòng HIV/ AIDS Virut gây bệnh ứng dụng Virut Virut gây bệnh a) Virut kí sinh thực vật Phần lớn virut thực vật có gen ARN mạch đơn Virut khơng thể tự chui qua thành tế bào mà phải chủ yếu nhờ vào vết tiêm chích trùng vết xước (do thiên thai hay học)…Ví dụ sâu, rệp, bọ rầy hút nhựa kèm theo virut Cũng có trường hợp nhờ dây tơ hồng, hay virut truyền bệnh thông qua hạt giống, củ giống, cành chiết, ghép mắt, cỏ dại… sau nhân lên tế bào, virut lan sang tế bào khác qua cầu sinh chất Hiện người ta biết 600 – 1000 bệnh thực vật virut gây Virut gây tắc mạch làm cho hình thái thay đổi: đốm chết, xoăn hay đốm rụng gây thiệt hại cho trồng bệnh khảm thuốc lá, khảm súp lơ, khảm dưa chuột…hoặc làm cho thân bị lùn, còi cọc bệnh còi cà chua Hiện chưa có loại thuốc chống loại virut kí sinh thực vật Khi phát dịch bệnh có cách thu gom đốt Để phòng tránh virut thực vật, người ta phải chọn giống bệnh, canh trồng, thực vệ sinh đồng ruộng, tiêu diệt côn trùng truyền bệnh b) Virut kí sinh vi sinh vật (phagơ) Đến nay, người ta biết khoảng 3000 loại phagơ Chúng kí sinh nhiều loại vi sinh vật nhân sơ nhân thực nghiên cứu kĩ phagơ E.coli Chúng thường có ADN xoắn kép 90% có Phagơ coi mơ hình nhân lên virut ngày trở thành công cụ thuận lợi cho phát triển kĩ thuật gen Kiến thức virut vi khuẩn dùng để khái quát cho virut động vật Nhiều loại phagơ gây tổn thất lớn cho công nghiệp vi sinh (mì chính, sinh khối, thuốc trừ sâu sinh học, sản xuất thuốc kháng sinh) c) Virut kí sinh trùng: * Nhóm virut kí sinh trùng: Người ta tìm thấy nhiều loại virut kí sinh trùng Ví dụ, virut Baculo sống kí sinh nhiều sâu bọ ăn cây; số virut Baculo có dạng tinh thể * Nhóm virut kí sinh trùng sau nhiễm vào người động vật: Khoảng 150 loại virut kí sinh trùng (muỗi, bọ chét) truyền bệnh cho người động vật Những virut thường sinh độc tố Khi muỗi bọ chét đốt người động vật virut xâm nhiễm gây bệnh virut viêm não ngựa, sốt xuất huyết virut Đăngơ (DHF), virut HBV gây viêm gan B d) Virut kí sinh người động vật Người ta ý tới bệnh virut gây người động vật (nhất bệnh AIDS bệnh SARS) khả lây lan nhanh mức độ nguy hiểm Đến người ta biết tới 500 bệnh virut gây người động vật (có nhiều bệnh nguy hiểm ung thư, viêm não Nhật Bản, bênh dại…) Một số bệnh dễ lây lan thành dịch nên gây ảnh hưởng đến sức khỏe sản suất (đau mắt đỏ, sởi, quai bị, sốt xuất huyết…) Hầu hết, bệnh virut gây người gia súc nghiên cứu kĩ có bệnh chưa có phương pháp điều trị hiệu (AIDS, SARS, sốt Ebola) Ứng dụng virut thực tiễn a) Bảo vệ đời sống người môi trường Nhiều loại virut gây bệnh cho người động vật nghiên cứu để sản xuất vacxin phịng chống có hiệu bệnh Nhờ hạn chế ngăn chặn hầu hết loại dịch mối đe dọa lịch sử loài người như: đậu mùa, dịch cúm, dịch sốt… Và điều trị cách hiệu số bệnh coi nan y như: bệnh dại, viêm gan B, viêm gan C… Một số virut động vật nghiên cứu để giảm thiểu phát triển số loại động vật hoang dã virut pox để hạn chế phát triển mức đàn thỏ tự nhiên b) Bảo vệ thực vật Người ta dùng virut để tiêu diệt côn trùng gây hại cho thực vật Ví dụ, người ta tạo loại virut tái tổ hợp với khả diệt sâu đo bắp cải Ở Việt Nam, sản xuất thuốc trừ sâu sinh học có chứa virut Baculo để diệt nhiều loại sâu ăn Thuốc bọc màng keo tan đường ruột côn trùng Khi màng keo tan ra, virut chuyển sang dạng hoạt động để gây chết cho sâu Thuốc trừ sâu sinh học có nhiều ưu điểm: không độc hại cho người dễ bảo quản, dễ sản xuất… c) Sản xuất dược phẩm Virut có vai trị quan trọng kĩ thuật di truyền thiết lập đồ gen Đặc biệt, chúng có vai trò định việc sản xuất số loại dược phẩm: inteferon, insulin Sản xuất inteferon đắt chiết xuất từ huyết tương người Insulin loại hoocmôn tuyến tụy tiết có tác dụng điều hịa hàm lượng đường máu Nếu thiếu insulin mắc bệnh tiểu đường Trước việc sản xuất insulin khó khăn, sản lượng ít, giá thành cao, chiết suất từ tụy người Ngày nhờ kĩ thuật chuyển ghép gen cho phép người ta sản xuất inteferon insulin với số lượng, giá thành hạ, nhờ cứu sống nhiều bệnh nhân Một số phagơ chứa đoạn gen không thực quan trọng có cắt khơng ảnh hưởng đến trình nhân lên cho chúng Lợi dụng tính chất này, người ta cắt bỏ gen để thay gen mong muốn biến chúng thành vật chuyển gen lí tưởng ... Phân bào tế bào nhân thực Nguyên phân giảm phân hình thức phân bào tế bào nhân thực Khi diễn hai hình thức phân bào này, nhiễm sắc thể phân li đồng hai cực tế bào nhờ thoi phân bào  Nguyên phân. .. phân hình thức phân bào nguyên nhiễm, nghĩa từ tế bào mẹ qua nguyên phân cho hai tế bào có nhiễm sắc thể tế bào mẹ  Giảm phân hình thức phân bào giảm nhiễm, nghĩa tế bào tạo thành qua giảm phân. .. phân Giảm phân hình thức phân bào diễn tế bào sinh dục chín, gồm lần phân bào liên tiếp, nhiễm sắc thể nhân đơi có lần kì trung gian trước lần phân bào I (giảm phân I) Lần phân bào II (giảm phân