Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Chu trình nhân lên của virus
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em trình bày được đúng thứ tự năm giai đoạn của chu trình nhân lên virus, phân biệt được chu trình tan với chu trình tiềm tan, và giải thích được ý nghĩa lâm sàng của hiện tượng tiềm tan.
Kiến thức nền cần nhớ
Bài trước em đã biết virus không có bộ máy trao đổi chất riêng nên bắt buộc phải dùng bộ máy của tế bào chủ để nhân lên, và chỉ xâm nhập được tế bào có đúng thụ thể phù hợp với protein bề mặt của nó (same-grade bridge, bài Cấu tạo và phân loại virus). Bài này đi vào chi tiết quá trình đó diễn ra như thế nào, từng bước một.
Khởi động
HIV có thể "ẩn náu" trong cơ thể một người nhiễm suốt nhiều năm mà không gây triệu chứng rõ rệt, thậm chí một số giai đoạn khó phát hiện virus đang hoạt động qua xét nghiệm. Rồi dưới một điều kiện nào đó, virus "thức dậy" và bắt đầu nhân lên ồ ạt. Điều gì đã xảy ra bên trong tế bào suốt thời gian im lặng đó?
Kiến thức trọng tâm
Chu trình nhân lên của virus trong tế bào chủ gồm năm giai đoạn nối tiếp nhau. Hấp phụ (bám dính) là lúc gai hoặc protein bề mặt virus nhận diện và gắn đặc hiệu vào thụ thể trên màng tế bào chủ — chỉ tế bào mang đúng thụ thể mới bị virus bám vào, đúng như tính đặc hiệu vật chủ đã học ở bài trước. Xâm nhập là lúc virus, hoặc chỉ acid nucleic của nó, đi vào bên trong tế bào chủ: thực khuẩn thể chỉ bơm acid nucleic vào, để nguyên vỏ capsid ở bên ngoài; virus có vỏ ngoài như cúm, HIV dung hợp màng ngoài với màng tế bào chủ hoặc bị nhập bào rồi giải phóng acid nucleic vào tế bào chất.
Sinh tổng hợp là lúc acid nucleic của virus điều khiển bộ máy tế bào chủ — enzyme, ribosome, nguyên liệu — để nhân bản hệ gene virus và tổng hợp protein capsid mới; tế bào chủ lúc này hoạt động như một nhà máy sản xuất linh kiện virus mà không hề "biết". Lắp ráp là lúc các bản sao acid nucleic và protein capsid mới được ghép lại thành hạt virus hoàn chỉnh bên trong tế bào chủ. Phóng thích là giai đoạn cuối: hạt virus mới ra khỏi tế bào chủ bằng cách phá vỡ tế bào — làm tế bào chủ chết ngay — hoặc bằng cách nảy chồi qua màng, khi đó tế bào chủ có thể sống thêm một thời gian và virus lấy một phần màng tế bào chủ làm vỏ ngoài của chính nó.
Toàn bộ năm giai đoạn trên có thể diễn ra theo hai kiểu chu trình. Chu trình tan: virus đi liên tục qua cả năm giai đoạn, kết thúc bằng việc phá vỡ tế bào chủ để giải phóng hàng loạt hạt virus mới cùng lúc — tế bào chủ luôn chết ở cuối chu trình này. Chu trình tiềm tan: sau khi xâm nhập, acid nucleic virus không sinh tổng hợp ngay mà cài xen vào bộ gene tế bào chủ, trở thành một đoạn gọi là tiền virus (prophage). Tiền virus được nhân đôi cùng bộ gene tế bào chủ mỗi lần tế bào chủ phân chia, không giết tế bào chủ, không tạo hạt virus mới — đây chính là trạng thái tiềm tan (latency): virus "ẩn mình", tồn tại nhưng không hoạt động. Dưới một số điều kiện — tế bào chủ suy yếu, tia UV, hoá chất, hoặc trong cơ thể là một đợt nhiễm trùng hay stress khác — tiền virus có thể tách khỏi bộ gene tế bào chủ và chuyển sang chu trình tan, bắt đầu sinh tổng hợp ồ ạt và phá huỷ tế bào.
Hiện tượng tiềm tan giải thích vì sao một số bệnh do virus có thể "im lặng" rất lâu rồi bùng phát trở lại: virus herpes gây mụn rộp có thể tiềm tan trong tế bào thần kinh nhiều năm rồi tái phát khi cơ thể suy yếu; HIV cũng có giai đoạn tiềm tan trong tế bào lympho khiến việc điều trị dứt điểm rất khó khăn — thuốc kháng virus có thể ức chế virus đang hoạt động, nhưng khó tiếp cận virus đang "ẩn" dưới dạng tiền virus tích hợp trong bộ gene tế bào chủ.
Cả chu trình tan và chu trình tiềm tan đều bắt đầu giống nhau ở hai giai đoạn đầu, chỉ khác nhau từ giai đoạn sinh tổng hợp trở đi.Ranh giới giữa hai chu trình nằm ngay sau giai đoạn xâm nhập, tại quyết định sinh tổng hợp ngay hay cài xen chờ.
Ví dụ
Sắp xếp năm giai đoạn nhân lên của thực khuẩn thể T4 trong tế bào E. coli
1
Thực khuẩn thể T4 bám vào một tế bào E. coli, bơm DNA vào bên trong, tế bào E. coli sau đó tổng hợp hàng loạt bản sao DNA và protein capsid của thực khuẩn thể, các bản sao được ghép thành hạt virus hoàn chỉnh, rồi tế bào E. coli vỡ ra giải phóng hàng trăm hạt thực khuẩn thể mới. Hãy sắp xếp và mô tả đúng thứ tự các giai đoạn.
2
Ta có: thực khuẩn thể "bám vào" tế bào E. coli — đây là giai đoạn hấp phụ, khi protein đuôi của thực khuẩn thể nhận diện đúng thụ thể trên màng tế bào E. coli.
3
Tiếp đó, thực khuẩn thể "bơm DNA vào bên trong" — đây là giai đoạn xâm nhập, chỉ acid nucleic đi vào tế bào chủ, vỏ capsid ở lại bên ngoài.
4
Sau đó, tế bào E. coli "tổng hợp hàng loạt bản sao DNA và protein capsid" là giai đoạn sinh tổng hợp; các bản sao "được ghép thành hạt virus hoàn chỉnh" là giai đoạn lắp ráp; tế bào E. coli "vỡ ra giải phóng hàng trăm hạt thực khuẩn thể mới" là giai đoạn phóng thích, theo kiểu phá vỡ tế bào chủ.
5
Vậy đúng thứ tự năm giai đoạn là: hấp phụ → xâm nhập → sinh tổng hợp → lắp ráp → phóng thích. Vì tế bào E. coli bị phá vỡ ở cuối và chết ngay, đây là một chu trình tan hoàn chỉnh, không có giai đoạn tiềm tan.
Ví dụ
Xác định thời điểm tiềm tan (dạng đề kiểm tra)
1
Virus X sau khi xâm nhập tế bào chủ, cài xen bộ gene của nó vào NST tế bào chủ và không tạo hạt virus mới trong ba tháng, dù tế bào chủ vẫn sống bình thường và tiếp tục phân chia. Sau đó tế bào chủ bị suy yếu vì một nguyên nhân khác, virus X bắt đầu sinh tổng hợp ồ ạt và làm tế bào chủ vỡ ra. Xác định virus X đã trải qua kiểu chu trình nào ở từng giai đoạn, và tiềm tan xảy ra ở đâu.
2
Ta có: tế bào chủ sống, tiếp tục phân chia bình thường, không tạo hạt virus mới trong suốt ba tháng — theo định nghĩa đã học, đây chính là chu trình tiềm tan, vì bộ gene virus X đã cài xen vào NST tế bào chủ, tồn tại dưới dạng tiền virus.
3
Khi virus X bắt đầu sinh tổng hợp ồ ạt và làm tế bào chủ vỡ ra, quá trình chuyển sang chu trình tan — đúng như điều kiện chuyển đổi đã học: tế bào chủ suy yếu là một trong các yếu tố kích hoạt tiền virus tách khỏi bộ gene và bước vào sinh tổng hợp.
4
Suy ra: tiềm tan xảy ra ngay sau giai đoạn xâm nhập — thay vì bước tiếp vào sinh tổng hợp như một chu trình tan thông thường, acid nucleic virus X "chờ" dưới dạng tích hợp trong bộ gene tế bào chủ suốt ba tháng.
5
Vậy virus X trải qua chu trình tiềm tan trong ba tháng đầu (tiền virus tích hợp, tế bào chủ sống bình thường), rồi chuyển sang chu trình tan khi tế bào chủ suy yếu (sinh tổng hợp ồ ạt, tế bào chủ vỡ, giải phóng virus mới); tiềm tan xảy ra ngay sau giai đoạn xâm nhập, tại thời điểm acid nucleic virus cài xen vào bộ gene tế bào chủ thay vì sinh tổng hợp ngay.
Sai lầm thường gặp
Một nhầm lẫn thường gặp là nghĩ rằng chu trình tiềm tan "bỏ qua" giai đoạn hấp phụ và xâm nhập. Thực ra cả hai chu trình luôn bắt đầu giống hệt nhau ở hai giai đoạn đầu — hấp phụ và xâm nhập; chúng chỉ khác nhau bắt đầu từ giai đoạn sinh tổng hợp trở đi: chu trình tan sinh tổng hợp ngay, còn chu trình tiềm tan cài xen bộ gene vào tế bào chủ trước, chờ đến khi có điều kiện thích hợp mới sinh tổng hợp.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Chu trình nhân lên virus gồm năm giai đoạn: hấp phụ, xâm nhập, sinh tổng hợp, lắp ráp, phóng thích. Chu trình tan đi liên tục qua cả năm giai đoạn và luôn giết tế bào chủ; chu trình tiềm tan cài xen bộ gene virus vào tế bào chủ sau xâm nhập, giữ tế bào chủ sống cho tới khi có điều kiện kích hoạt chuyển sang chu trình tan.
Bài tiếp theo chuyển từ cấp độ tế bào sang cấp độ cơ thể: khi virus nhân lên trong tế bào người, điều đó gây ra bệnh gì và lây lan theo con đường nào.
Chu trình nhân lên của virus trong tế bào chủ gồm năm giai đoạn nối tiếp nhau. Hấp phụ (bám dính) là lúc gai hoặc protein bề mặt virus nhận diện và gắn đặc hiệu vào thụ thể trên màng tế bào chủ — chỉ tế bào mang đúng thụ thể mới bị virus bám vào, đúng như tính đặc hiệu vật chủ đã học ở bài trước. Xâm nhập là lúc virus, hoặc chỉ acid nucleic của nó, đi vào bên trong tế bào chủ: thực khuẩn thể chỉ bơm acid nucleic vào, để nguyên vỏ capsid ở bên ngoài; virus có vỏ ngoài như cúm, HIV dung hợp màng ngoài với màng tế bào chủ hoặc bị nhập bào rồi giải phóng acid nucleic vào tế bào chất.
Sinh tổng hợp là lúc acid nucleic của virus điều khiển bộ máy tế bào chủ — enzyme, ribosome, nguyên liệu — để nhân bản hệ gene virus và tổng hợp protein capsid mới; tế bào chủ lúc này hoạt động như một nhà máy sản xuất linh kiện virus mà không hề "biết". Lắp ráp là lúc các bản sao acid nucleic và protein capsid mới được ghép lại thành hạt virus hoàn chỉnh bên trong tế bào chủ. Phóng thích là giai đoạn cuối: hạt virus mới ra khỏi tế bào chủ bằng cách phá vỡ tế bào — làm tế bào chủ chết ngay — hoặc bằng cách nảy chồi qua màng, khi đó tế bào chủ có thể sống thêm một thời gian và virus lấy một phần màng tế bào chủ làm vỏ ngoài của chính nó.
Toàn bộ năm giai đoạn trên có thể diễn ra theo hai kiểu chu trình. Chu trình tan: virus đi liên tục qua cả năm giai đoạn, kết thúc bằng việc phá vỡ tế bào chủ để giải phóng hàng loạt hạt virus mới cùng lúc — tế bào chủ luôn chết ở cuối chu trình này. Chu trình tiềm tan: sau khi xâm nhập, acid nucleic virus không sinh tổng hợp ngay mà cài xen vào bộ gene tế bào chủ, trở thành một đoạn gọi là tiền virus (prophage). Tiền virus được nhân đôi cùng bộ gene tế bào chủ mỗi lần tế bào chủ phân chia, không giết tế bào chủ, không tạo hạt virus mới — đây chính là trạng thái tiềm tan (latency): virus "ẩn mình", tồn tại nhưng không hoạt động. Dưới một số điều kiện — tế bào chủ suy yếu, tia UV, hoá chất, hoặc trong cơ thể là một đợt nhiễm trùng hay stress khác — tiền virus có thể tách khỏi bộ gene tế bào chủ và chuyển sang chu trình tan, bắt đầu sinh tổng hợp ồ ạt và phá huỷ tế bào.
Hiện tượng tiềm tan giải thích vì sao một số bệnh do virus có thể "im lặng" rất lâu rồi bùng phát trở lại: virus herpes gây mụn rộp có thể tiềm tan trong tế bào thần kinh nhiều năm rồi tái phát khi cơ thể suy yếu; HIV cũng có giai đoạn tiềm tan trong tế bào lympho khiến việc điều trị dứt điểm rất khó khăn — thuốc kháng virus có thể ức chế virus đang hoạt động, nhưng khó tiếp cận virus đang "ẩn" dưới dạng tiền virus tích hợp trong bộ gene tế bào chủ.
Virus X sau khi xâm nhập tế bào chủ, cài xen bộ gene của nó vào NST tế bào chủ và không tạo hạt virus mới trong ba tháng, dù tế bào chủ vẫn sống bình thường và tiếp tục phân chia. Sau đó tế bào chủ bị suy yếu vì một nguyên nhân khác, virus X bắt đầu sinh tổng hợp ồ ạt và làm tế bào chủ vỡ ra. Xác định virus X đã trải qua kiểu chu trình nào ở từng giai đoạn, và tiềm tan xảy ra ở đâu.
Một nhầm lẫn thường gặp là nghĩ rằng chu trình tiềm tan "bỏ qua" giai đoạn hấp phụ và xâm nhập. Thực ra cả hai chu trình luôn bắt đầu giống hệt nhau ở hai giai đoạn đầu — hấp phụ và xâm nhập; chúng chỉ khác nhau bắt đầu từ giai đoạn sinh tổng hợp trở đi: chu trình tan sinh tổng hợp ngay, còn chu trình tiềm tan cài xen bộ gene vào tế bào chủ trước, chờ đến khi có điều kiện thích hợp mới sinh tổng hợp.