Lý thuyết Sinh học 10 Bài 25: Một số bệnh do virus và các thành tựu nghiên cứu ứng dụng virus
Chương 8: Virus · Kết nối tri thức với cuộc sống
Tóm tắt lý thuyết Sinh học 10 Bài 25: Một số bệnh do virus và các thành tựu nghiên cứu ứng dụng virus theo chương trình SGK Kết nối tri thức với cuộc sống. Hệ thống hoá toàn bộ kiến thức trọng tâm, sơ đồ cấu trúc tế bào sinh học chuẩn xác, bảng biểu so sánh trực quan và câu hỏi củng cố có lời giải chi tiết.
+ Virus phá hủy các tế bào của cơ thể và các mô. Vì vậy, tình trạng bệnh nặng hay nhẹ phụ thuộc vào số tế bào bị phá hủy nhiều hay ít cũng như khả năng tái sinh của các tế bào cơ thể.
+ Ví dụ: Virus gây cảm lạnh hay virus gây viêm đường hô hấp thường gây ra các triệu chứng bệnh nhẹ, có thể tự khỏi, trong khi, một số virus như poliovirus gây bệnh bại liệt, làm tổn hại đến các tế bào thần kinh, thường để lại hậu quả nặng nề và lâu dài.
Virus corona
Virus gây bại liệt
- Một số loại virus khi xâm nhập vào tế bào có thể sản sinh ra các độc tố làm biểu hiện triệu chứng bệnh. Một số virus khác có các thành phần cấu tạo như protein vỏ ngoài cũng có thể gây bệnh.
- Virus gây bệnh theo cơ chế tiềm tan:
+ Virus không phá hủy các tế bào cơ thể mà gây đột biến gene ở tế bào chủ dẫn đến ung thư.
+ Ví dụ: Những người bị viêm gan mãn tính do virus viêm gan B rất dễ bị ung thư gan, hay phụ nữ bị nhiễm virus HPV gây viêm tử cung dễ mắc ung thư tử cung.
- Virus dễ phát sinh chủng mới và nhanh chóng lan rộng thành đại dịch trên toàn cầu.
- Loại virus có vật chất di truyền là RNA sẽ dễ phát sinh các chủng đột biến mới do các enzyme nhân bản RNA để tạo ra các virus mới thường sao chép không chính xác và ít hoặc không có khả năng sữa chữa các sai sót nên để lại nhiều đột biến, làm phát sinh các chủng virus mới.
- Hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải (AIDS) do virus HIV (Human Imunodeficiency Virus) gây ra.
a) Cấu tạo của HIV
Cấu tạo virus HIV
- HIV là loại virus có vật chất di truyền là RNA. Bên trong vỏ capsid của HIV có chứa hai phân tử RNA, hai enzyme phiên mã ngược, enzyme intergrase và enzyme phân giải protein.
- HIV là loại virus có vỏ ngoài, nằm bên ngoài lớp capsid, được cấu tạo từ phospholipid có gai glycoprotein. Gai glycoprotein có chức năng giúp HIV liên kết được với thụ thể đặc hiệu trên các tế bào bạch cầu của hệ miễn dịch ở người để xâm nhập vào tế bào chủ.
- Trong quá trình nhân lên, HIV thường tạo ra rất nhiều biến thể mới. Đây cũng là nguyên nhân khiến việc phòng và điều trị hội chứng AIDS gặp nhiều khó khăn.
c) Phương thức lây truyền và cách phòng tránh hội chứng AIDS
- HIV lây truyền từ người này sang người khác theo 3 con đường:
Ba con đường lây truyền HIV
+ Qua đường máu: Người có vết thương hở, khi tiếp xúc trực tiếp với máu hoặc dịch tiết của người bệnh có nguy cơ lây nhiễm cao. Sử dụng chung bơm kim tiêm, dung cụ xăm mình,… với người nhiễm HIV cũng khiến bệnh lây lan trong cộng đồng.
+ Qua đường tình dục: Quan hệ tình dục với người nhiễm HIV sẽ có nguy cơ lây bệnh cao, đặc biệt trong trường hợp không sử dụng các biện pháp bảo vệ (bao cao su).
+ Mẹ truyền sang con: Những người mẹ nhiễm HIV có thể truyền virus cho con qua nhau thai và qua sữa mẹ.
- Khi đã xâm nhập vào cơ thể, virus HIV gây hội chứng suy giảm miễn dịch ở người qua ba giai đoạn:
+ Hiện nay, các nhà khoa học đã chế tạo ra được nhiều loại thuốc ức chế sự nhân lên của HIV.
2. Bệnh cúm ở người và động vật
a) Cấu tạo của virus cúm
- Virus cúm có 3 loại cúm kí hiệu là A, B, C trong đó virus cúm A là tác nhân chủ yếu gây thành đại dịch cúm ở người, một số động vật có vú khác và gia cầm.
Cấu tạo của virus cúm A
- Cấu tạo của virus cúm:
+ Có vật chất di truyền gồm 7 đến 8 đoạn phân tử RNA ngắn.
+ Có vỏ ngoài nằm ở bên ngoài vỏ capsid chứa các gai glycoprotein. Có 2 nhóm gai glycoprotein được kí hiệu là H và N: H có chức năng nhận biết và liên kết với các thụ thể đặc hiệu trên màng tế bào; N là một loại enzyme có chức năng phá hủy tế bào chủ, giải phóng virus ra khỏi tế bào khi chúng được nhân lên.
+ Mỗi loại virus có thể được chia thành các phân nhóm nhỏ dựa trên tổ hợp của các gai H (16 nhóm H1,… H16) và N (9 nhóm N1,… N9).
b) Chu trình lây nhiễm
Chu trình lây nhiễm của virus cúm A
- Quá trình nhân lên của virus cúm trong tế bào chỉ theo chu kì sinh tan mà không theo chu kì tiềm tan như một số loại RNA khác.
- Quá trình nhân lên của virus cúm trong tế bào chủ: Virus tiếp cận tế bào niêm mạc đường hô hấp bằng một loại gai glycoprotein H → Xâm nhập → Cởi vỏ giải phóng RNA → Sử dụng RNA để tổng hợp các bộ phận cấu thành của virus → Lắp ráp → Giải phóng virus mới bằng con đường xuất bào.
c) Phương thức lây truyền và cách phòng chống bệnh cúm
- Phương thức lây truyền: Virus cúm thường phát tán từ người này sang người khác thông qua các giọt dịch khi hắt hơi, dịch tiết, qua tiếp xúc với các bề mặt có dịch tiết chứa virus.
- Cây bị bệnh do virus thường ít khi bị chết.
b) Phương thức lây truyền của virus ở thực vật
Virus lây bệnh ở các loài thực vật được truyền theo hai cách truyền theo hàng ngang và theo hàng dọc.
Cách thức xâm nhập và lây truyền virus trong cây
- Truyền bệnh theo hàng ngang: Là sự lây nhiễm từ cây này sang cây khác. Do tế bào thực vật có thành tế bào nên virus không thể xâm nhập vào trong tế bào qua con đường thực bào hoặc dung hợp màng tế bào. Virus truyền từ cây này sang cây khác khi thành tế bào thực vật bị tổn thương (do côn trùng chích hoặc do tổn thương trong quá trình chăm sóc cây), sau đó virus được nhân lên và lây nhiễm từ tế bào này sang tế bào khác qua cầu sinh chất.
- Truyền bệnh theo hàng dọc: Là virus được di truyền từ cây mẹ sang cây con qua con đường sinh sản hữu tính hoặc sinh sản vô tính.
c) Cách phòng chống bệnh ở thực vật do virus
Hiện nay, chưa có thuốc trị bệnh virus cho cây trồng nên cần phòng chống bệnh là chủ yếu:
- Tiêu hủy cây bị bệnh.
- Tiêu hủy, cách li các ổ chứa hay các loài trung gian truyền bệnh virus.
- Chọn giống kháng virus.
- Khử trùng các dụng cụ làm vườn.
- Vệ sinh đồng ruộng.
III. Một số thành tựu ứng dụng virus
1. Chế tạo vaccine
- Nhiều bệnh do virus có thể phòng tránh một cách hiệu quả nhờ vaccine.
- Một trong số cách tạo ra vaccine là biến đổi chủng virus gây bệnh, sau đó, tiêm vào người hoặc vật nuôi để tạo kháng thể chống lại virus khi bị chúng tấn công.
Cơ chế hình thành kháng thể bất hoạt kháng nguyên
và ghi nhớ kháng nguyên của hệ miễn dịch
- Việt Nam đã sản xuất một số vaccine như sau: Jevax (phòng bệnh viêm não Nhật Bản), Havax (phòng bệnh viêm gan A), Gene – HBvax (phòng bệnh viêm gan B),…
- Cơ sở khoa học: Nhiều loại virus tấn công và gây chết các loài côn trùng gây hại thực vật. Do đó, người ta cho nhiễm virus vào các loại côn trùng này và nuôi chúng tạo ra các chế phẩm diệt côn trùng gây hại một số loài thực vật.
- Việc sử dụng virus làm thuốc trừ sâu có tính ưu việt hơn so với việc dùng thuốc trừ sâu hóa học:
+ Loại thuốc trừ sâu virus có tác dụng đặc hiệu lên loài côn trùng gây hại mà không tiêu diệt các loài côn trùng có lợi. Do đó, hạn chế sự mất cân bằng sinh thái khi sử dụng thuốc trừ sâu hóa học.
+ Không gây ô nhiễm môi trường.
+ Không để lại tồn dư hóa chất trong nông sản.
3. Sử dụng virus làm vector trong công nghệ di truyền
- Cơ sở khoa học: Virus có khả năng tích hợp hệ gene của chúng vào hệ gene của tế bào chủ nên một số virus được sử dụng làm vector để truyền gene từ loài này sang loài khác.
- Ngoài ra, một số loại virus có vật chất di truyền là RNA cũng được sử dụng trong các liệu pháp gene nhằm thay thế các gene bệnh ở người bằng các gene lành.
Các bệnh truyền nhiễm nguy hiểm do virus gây ra ở người: bệnh đường hô hấp (cúm Influenza, sởi, COVID-19 do SARS-CoV-2 lây qua giọt bắn không khí); bệnh đường tiêu hóa (tiêu chảy do rotavirus, viêm gan A qua thức ăn nước uống ô nhiễm); bệnh qua đường máu và dịch thể (HIV/AIDS phá hủy tế bào lympho T-CD4 gây suy giảm miễn dịch, viêm gan B, C); bệnh truyền qua vector muỗi đốt (sốt xuất huyết Dengue, viêm não Nhật Bản).
Bệnh do virus ở động vật và thực vật: dịch tả lợn châu Phi, lở mồm long móng, cúm gia cầm H5N1; ở cây trồng gây đốm lá, xoăn lá, lùn xoắn làm giảm sút nghiêm trọng năng suất mùa màng (lây lan qua côn trùng chích hút rầy rệp).
Phương thức phòng ngừa bệnh virus: biện pháp hữu hiệu và kinh tế nhất là tiêm chủng vaccine chủ động để kích hoạt hệ thống miễn dịch sinh kháng thể đặc hiệu; thực hiện vệ sinh dịch tễ, ăn chín uống sôi, diệt trừ côn trùng truyền bệnh; thuốc kháng sinh hoàn toàn vô tác dụng đối với virus (chỉ dùng thuốc kháng virus ức chế giai đoạn nhân lên cụ thể khi có chỉ định y khoa).
Thành tựu ứng dụng của virus trong thực tiễn: trong y sinh học sử dụng virus làm vector chuyển gen lành thay thế gen bệnh (liệu pháp gen); sản xuất vaccine tái tổ hợp và các protein trị liệu như interferon bằng cách cài gen người vào phage hoặc baculovirus; trong nông nghiệp sản xuất thuốc trừ sâu sinh học virus NPV (Nuclear Polyhedrosis Virus) diệt sâu róm sâu xanh mà không gây ô nhiễm môi trường đất nước.
Câu hỏi ôn tập & củng cố bài học
Tại sao thuốc kháng sinh chỉ có tác dụng diệt vi khuẩn mà hoàn toàn vô hiệu đối với virus?
Kháng sinh tác động đặc hiệu lên các cấu trúc và con đường chuyển hóa chỉ có ở tế bào vi khuẩn: ức chế tổng hợp thành peptidoglycan (như penicillin), ức chế ribosome 70S của vi khuẩn (như streptomycin, tetracycline), hoặc ức chế màng tế bào vi khuẩn. Virus không có cấu tạo tế bào, không có thành peptidoglycan, không có ribosome và màng sinh chất riêng mà sử dụng hoàn toàn bộ máy của tế bào người; do đó kháng sinh không thể tiêu diệt được virus, việc lạm dụng kháng sinh trị cảm cúm virus chỉ gây tác hại lờn thuốc và loạn khuẩn đường ruột.
Trình bày cơ chế gây bệnh của virus HIV và giải thích tại sao hội chứng AIDS lại dẫn đến tử vong.
HIV (Human Immunodeficiency Virus) là retrovirus chứa hệ gen RNA và enzyme phiên mã ngược transcriptase. Gai glycoprotein gp120 của HIV liên kết đặc hiệu với thụ thể CD4 trên bề mặt tế bào lympho T giúp đỡ (T-CD4 helper) - nhạc trưởng điều hòa hệ miễn dịch của cơ thể. HIV xâm nhập, nhân lên và phá hủy hàng loạt tế bào T-CD4 làm số lượng tế bào này suy giảm nghiêm trọng. Hậu quả là hệ thống miễn dịch của người bệnh bị tê liệt hoàn toàn (hội chứng AIDS); cơ thể mất khả năng tự vệ trước các bệnh nhiễm trùng cơ hội (lao, nấm phổi, ung thư Kaposi sarcoma) và tử vong vì các bệnh cơ hội này.
Nêu các con đường lây truyền phổ biến của virus gây bệnh ở người và các biện pháp phòng chống tương ứng.
Các con đường lây truyền: (1) Đường hô hấp (giọt bắn ho, hắt hơi: cúm, COVID-19, sởi) → Đeo khẩu trang, giữ khoảng cách, thông khí phòng học; (2) Đường tiêu hóa (thức ăn, nước uống nhiễm phân: rotavirus, viêm gan A) → Ăn chín uống sôi, rửa tay xà phòng; (3) Đường máu và tình dục (tiêm chích, quan hệ không an toàn, mẹ truyền sang con: HIV, viêm gan B, C) → Sử dụng bơm kim tiêm vô trùng một lần, quan hệ tình dục an toàn; (4) Qua vector côn trùng chích hút (muỗi vằn: sốt xuất huyết Dengue, muỗi Culex: viêm não Nhật Bản) → Diệt lăng quăng bọ gậy, ngủ màn. Biện pháp chủ động quan trọng nhất là tiêm phòng đầy đủ vaccine.
Nêu các ứng dụng thực tiễn của virus trong y học, nông nghiệp và công nghệ sinh học.
Các ứng dụng nổi bật: (1) Trong Y học: Sử dụng virus làm vector chuyển gen lành vào tế bào bệnh nhân trong liệu pháp gen trị bệnh di truyền; sử dụng bacteriophage (liệu pháp phage) để tiêu diệt các vi khuẩn kháng kháng sinh; sản xuất vaccine tái tổ hợp (như vaccine vector adenovirus phòng COVID-19); (2) Trong Nông nghiệp: Sản xuất thuốc trừ sâu sinh học từ virus NPV để diệt trừ sâu róm, sâu xanh hại bông và chè mà không gây độc cho môi trường; (3) Trong Công nghệ sinh học: Cài gen người (như gen mã hóa kháng thể, interferon) vào hệ gen virus baculovirus nuôi cấy trong tế bào côn trùng để sản xuất protein sinh học số lượng lớn.
