Tự học Vi sinh vật - Chương 2: Sinh học của các cơ thể nhân sơ (prokaryota)

peptide tổng hợp. Sau khi tiếp xúc với kháng nguyên một dòng sinh ra kháng thể với nồng độ cao, trong khi dòng kia sinh ra kháng thể với nồng độ thấp. Nếu cho lai chéo hai dòng với nhau thì các con lai ở thế hệ F1 có đáp ứng với kháng nguyên này ở mức độ trung bình. Bằng phương pháp phân tích lai chéo ngược người ta đã định vị được gene kiểm soát tính đáp ứng miễn dịch ở một vùng nằm trong phức hợp gene hoà hợp mô chủ yếu (phức hợp MHC). Nhiều thực nghiệm cũng đã chứng minh sự liên quan giữa việc kiểm soát di truyền của tính sinh miễn dịch với các gene nằm trong phức hợp MHC. Người ta đã chỉ ra rằng các protein là sản phẩm của các gene này (tức các phân tử MHC) tham gia vào quá trình trình diện kháng nguyên cho tế bào T và đóng vai trò trung tâm trong việc quyết định mức độ của đáp ứng miễn dịch với một kháng nguyên. Đáp ứng của một túc chủ với một kháng nguyên còn phụ thuộc bởi các gene mã hoá các thụ thể của tế bào B và tế bào T dành cho kháng nguyên và vào các gene mã hoá các protein khác nhau tham gia vào các cơ chế đáp ứng miễn dịch. Sự thay đổi di truyền của tất cả các gene này sẽ làm ảnh hưởng đến tính sinh miễn dịch của túc chủ đối với một phân tử kháng nguyên biết trước.
 - Liều lượng kháng nguyên và đường vào của kháng nguyên: Đối với bất kỳ một kháng nguyên thực nghiệm nào cũng cần phải có sự kết hợp giữa liều lượng tối ưu, lối vào của kháng nguyên và qui trình gây mẫn cảm thì mới tạo nên được một đáp ứng miễn dịch có cường độ cao nhất. Liều kháng nguyên thấp thì không thể tạo nên được đáp ứng miễn dịch do chúng không đủ để hoạt hoá các tế bào lympho hoặc do chúng gây ra một tình trạng không đáp ứng (dung nạp liều thấp). Ngược lại một liều quá lớn kháng nguyên cũng không kích thích được đáp ứng miễn dịch vì chúng làm cho các tế bào lympho rơi vào trạng thái không đáp ứng (dung nạp liều cao). Thực nghiệm sau đây trên chuột nhắt với kháng nguyên polysaccharide vỏ phế cầu tinh chế đã cho thấy tầm quan trọng của liều lượng: với liều 0,5 mg kháng nguyên không kích thích sinh đáp ứng miễn dịch được, trong khi đó với liều 1.000 lần thấp hơn (5´10-4 mg) lại sinh ra được đáp ứng tạo kháng thể với cường độ cao. Hiện tượng không đáp ứng miễn dịch khi được tiếp xúc với liều kháng nguyên quá thấp hoặc quá cao còn được gọi là dung nạp miễn dịch. Nếu đưa kháng nguyên vào cơ thể chỉ một lần thì thường chỉ kích thích sinh ra được đáp ứng miễn dịch với cường độ thấp. Trái lại, nếu đưa cùng một kháng nguyên vào một cơ thể nhưng lặp lại nhiều lần trong vòng thời gian vài tuần thì lại gây được đáp ứng miễn dịch với cường độ cao. Khi đưa nhắc lại kháng nguyên vào cơ thể như vậy sẽ có tác dụng kích thích làm cho các tế bào lympho T và B đặc hiệu với kháng nguyên tăng sinh mạnh hơn thành các clone tế bào. Có thể đưa các kháng nguyên thực nghiệm vào cơ thể túc chủ bằng các đường tiêu hoá, đường tĩnh mạch, tiêm trong da, tiêm dưới da, tiêm bắp hoặc tiêm phúc mạc. Lối vào của kháng nguyên sẽ quyết định cơ quan miễn dịch nào và quần thể tế bào nào sẽ tiếp xúc với chúng để tham gia vào sự hình thành đáp ứng miễn dịch. Kháng nguyên vào theo đường tĩnh mạch trước tiên sẽ được chuyển đến lách, kháng nguyên tiêm dưới da sẽ về hạch lympho. Sự khác biệt của các quần thể lympho cư trú trong các cơ quan này sẽ tạo nên sự khác nhau về chất lượng của đáp ứng miễn dịch.
 - Tá chất: Tá chất (adjuvant, bắt nguồn từ từ adjuvare trong Tiếng La Tinh có nghĩa là hỗ trợ hoặc giúp đỡ) là những chất khi được trộn với kháng nguyên và tiêm cùng với chúng sẽ làm tăng tính sinh miễn dịch của kháng nguyên. Người ta thường sử dụng tá chất để làm tăng đáp ứng miễn dịch khi kháng nguyên có tính sinh miễn dịch thấp hoặc khi chỉ có được một lượng nhỏ kháng nguyên. Ví dụ đáp ứng tạo kháng thể ở chuột chống lại albumin huyết thanh bò sẽ tăng lên 5 lần hoặc hơn nữa nếu trộn albumin huyết thanh bò với tá chất. Cho đến nay chúng ta chưa biết rõ bằng cơ chế nào mà tá chất làm tăng đáp ứng miễn dịch. Có một số cơ chế được giả thiết (bảng 1). Một số tá chất có tác dụng kéo dài sự tồn tại của kháng nguyên trong cơ thể túc chủ gây miễn dịch. Ví dụ khi trộn kháng nguyên với sulphat kali nhôm (còn gọi là alum) thì muối này sẽ gây tủa protein kháng nguyên. Khi tiêm tủa này thì các kháng nguyên sẽ được giải phóng chậm hơn từ nơi tiêm vào cơ thể túc chủ, vì vậy thời gian tiếp xúc với kháng nguyên chỉ là vài ngày nếu không có tá chất sẽ tăng lên vài tuần nếu được trộn với tá chất. Sự tăng kích thước của tủa cũng làm tăng hiệu quả của tá chất bởi vì các đại phân tử dễ được đại thực bào nuốt hơn. Các tá chất nước trong dầu của Freund gồm có kháng nguyên trong dung dịch nước, dầu khoáng và một chất nhũ hoá như monooleate manid, tá chất này đã phân tán dầu thành các giọt nhỏ bao quanh kháng nguyên vì vậy kháng nguyên được giải phóng rất chậm từ nơi tiêm vào cơ thể. Tá chất Freund hoàn chỉnh (Freund’s complete adjuvant) có thêm Mycobarterium đã bị giết bằng nhiệt hoà trong nhũ tương nước trong dầu có hiệu lực cao hơn loại tá chất Freund không hoàn chỉnh (Freund’s incomplete adjuvant) bởi vì các thành phần muramyl dipeptide của vách tế bào Mycobarterium sẽ hoạt hoá đại thực bào làm tăng hoạt động thực bào, tăng biểu lộ các phân tử MHC lớp II và các phân tử B7 trên màng tế bào, đồng thời tăng tiết các cytokine như IL-1. Phân tử B7 và các cytokine do đại thực bào tiết ra là đồng kích thích tố kích thích hoạt hoá các tế bào TH. Cả hoạt động trình diện kháng nguyên và các tín hiệu đồng kích thích tế bào TH đều tăng lên khi có tá chất. Các tá chất khác như các polyribonucleotide tổng hợp và các lipopolysaccharide vi khuẩn kích thích đáp ứng tăng sinh không đặc hiệu của tế bào lympho vì vậy làm tăng cường khả năng chọn lựa clone tế bào lympho do kháng nguyên kích thích. Một số tá chất kích thích phản ứng viêm tại chỗ và mạn tính do vậy thu hút các tế bào làm nhiệm vụ thực bào và lympho đến nơi có kháng nguyên. Sự thâm nhiễm các tế bào này tại nơi tiêm tá chất thường dẫn đến hình thành các u hạt. Cả alum lẫn các tá chất Freund đều có thể gây nên các u hạt. Sự tăng số lượng đại thực bào tại u hạt và các đại thực bào ở đây đều là đại thực bào hoạt hoá nên cũng làm tăng quá trình hoạt hoá các tế bào TH.
CHƯƠNG 9: ĐẠI CƯƠNG VỀ DI TRUYỀN HỌC VI SINH VẬT
9.1. VẬT CHẤT DI TRUYỀN CỦA VIRUT (VIRA) VÀ CƠ THỂ NHÂN SƠ (PROKARYOTA):
Tổ chức vật chất di truyền ở vi khuẩn lúc sắp phân chia chỉ là một phân tử vòng AND mà người ta gọi là thể nhiễm sắc trần của vi khuẩn dài 1mm, với khối lượng phân tử khoảng 3.109 daltons, chứa khoảng 4.500.000 bp (4500 kilobase paires-Kb). nó bao gồm hai mạch polinucleotit có hai cực ngược chiều nhau và được nhân lên nhờ các enzyme AND-polymeraza, lygaza
 Bình thường thì 1 AND gốc sẽ được tách ra và mạch mới được tổng hợp theo nguyên tắc bổ sung dựa vào mạch gốc để hình thành 2 AND giống nhau. Tuy nhiên trong những điều kiện nuôi cấy nhất định có thể có vài AND được hình thành từ AND gốc.
 Các AND của vi khuẩn được tổ hợp với các ion Mg2+ hoặc Ca2+ và với các protein. Một số protein (protein P) là loại protamin (gắn với spermidine). Những hợp chất này trung hòa với các yếu tố am tính của AND. Ở E.coli người ta còn thấy các loại protein khác liên hệ với AND,đây là những loại protein kiềm và bền nhiệt, rất gần gũi với histon ở các cơ thể nhân chuẩn.
 Ngoài ra, phần lớn vi khuẩn còn mang yếu tố AND di truyền ngoài nhân mà người ta gọi là plasmid, hay các AND của virut từ các phage chuyển vào.
 Các yếu tố AND thể nhiễm sắc hay là ngoài thể nhiễm sắc dưới dạng vòng có khả năng nhân đôi độc lập và tách ly trong quá trình nhân đôi của vi khuẩn, người ta gọi chúng là các bản sao (replicon). Các bản sao thể nhiễm sắc khác với bản sao plasmid hoặc bản sao AND của phage chủ yếu là về kích thước. Đặc biệt, các yếu tố di truyền ngoài thể nhiễm sắc đôi khi có thể không được nhân lên và không được phân bố sang 2 tế bào con trong quá trình tế bào phân chia. Như vậy kiểu gen (genom) tức là các gen nằm trên thể nhiễm sắc, các gen nằm trong chất nguyên sinh và các lạp thể (plastidom) nếu có. Trong khi đó tổ chức di truyền ở virut chỉ là những phân tử trùng hợp axit nucleic (AND hoặc ARN, một mạch hoặc hai mạch). Kiểu hình (phenotype) ở vi sinh vật là tập hợp cụ thể của tất cả các tính trạng của vi sinh vật trong những điều kiện xác định của môi trường.
 Ở vi khuẩn người ta thấy chỉ có khoảng 10% số gen của nhiễm sắc thể bị ức chế, còn đại bộ phận các gen có thể biểu hiện khi có cơ hội.
9.2. VẬT CHẤT DI TRUYỀN Ở CƠ THỂ NHÂN CHUẨN:
Vật chất di truyền ở cơ thể nhân chuẩn cấu tạo thành nhiễm sắc thể và nằm trong nhân. Nhân tế bào nhân chuẩn có màng nhân và lỗ màng nhân, nơi cho đi qua các tổ hợp protein-ARNm.
 Về nguyên tắc, mỗi tế bào có một nhân, nhưng có một số trường hợp ngoại lệ ở vi sinh vật còn gặp những tế bào có nhiều nhân tùy thuộc vào kết quả “chuyển” nhân trong quá trình hữu tính, ở trùng đế giày có hai loại nhân (nhân lớn và nhân nhỏ) với chức năng khác nhau, còn ở các loài Tetrahymena (động vật nguyên sinh roi ngắn) hệ gen lưỡng bội lại nằm ở nhân bé, còn gen nhân riboxom lại ở trong nhân lớn. Ở một số nấm có giai đoạn sợi cộng bào trong sợi lại có hai (khi có vách ngăn) hay nhiều nhân (khi không có vách ngăn) như ở lớp nấm nhày (Myxomycetes), nấm tiếp hợp (Zygomycetes), ở tảo ống người ta cũng thấy hiện tượng tương tự.
 Ngoài vật chất di truyền ở trong nhân, ở vi sinh vật nhân chuẩn còn thấy vật chất di truyền ở ngoài nhân, bao gồm vật chất di truyền ở ty thể, ở lục lạp (cơ thể quang hợp), ở các plasmid (thấy ở một số nấm men)Các vật chất di truyền ngoài thể nhiễm sắc có thể chiếm tới 0,1-1% (đôi khi đến 10%) toàn bộ AND của tế bào nhân chuẩn. trong những năm gần đây khoa học còn phát hiện các yếu tố giới tính, các tác nhân hủy diệt (factor killer), các phân tử phageMột số yếu tố di truyền ngoài thể nhiễm sắc của tế bào nhân chuẩn có thể xâm nhập vào trong nhân, thậm chí trong thể nhiễm sắc. Người ta gộp các yếu tố này vào các yếu tố di truyền thay đổi, các yếu tố di truyền vận động (Transposon) và các yếu tố di truyền gia nhập (IS) cũng được gộp vào nhóm này.