Đặc điểm cấu tạo của virus và các cách phân loại thường gặp

Cấu tạo của virus là gì?

Virus là tác nhân gây bệnh có kích thước siêu nhỏ, thường dao động từ 20 đến 400 nanomet, nhỏ hơn nhiều lần so với các loại vi khuẩn thông thường. Về mặt bản chất sinh học, virus ở trạng thái tự do ngoài tế bào (được gọi là virion) hoàn toàn trơ về mặt chuyển hóa, không có khả năng hô hấp, tự tổng hợp năng lượng hay tự phân chia. Chúng chỉ thực sự thể hiện các đặc tính của sự sống khi đưa được vật chất di truyền vào trong tế bào vật chủ, sử dụng các bào quan và nguồn năng lượng của tế bào chủ để tạo ra vô số hạt virus mới. Do mang đặc tính ký sinh nội bào bắt buộc và thiếu cấu trúc tế bào vi sinh thông thường, virus hoàn toàn không bị tiêu diệt bởi các loại thuốc kháng sinh điều trị vi khuẩn thông dụng.

Cấu trúc cơ bản của một hạt virus hoàn chỉnh

Mỗi hạt virus hoàn chỉnh (virion) thường được cấu tạo từ hai thành phần cơ bản bắt buộc và có thể có thêm thành phần phụ:

Lõi axit nucleic: Nằm ở trung tâm hạt virus, mang toàn bộ thông tin di truyền điều khiển quá trình nhân lên. Khác với tế bào sinh vật thông thường luôn chứa cả hai loại axit nucleic, mỗi loài virus chỉ chứa duy nhất một loại là ADN hoặc ARN, có thể tồn tại ở dạng chuỗi đơn hoặc chuỗi kép, mạch thẳng hoặc mạch vòng.

Vỏ protein (capsid): Lớp vỏ bao bọc và bảo vệ lõi axit nucleic, được cấu thành từ các đơn vị protein nhỏ gọi là capsomer. Capsid giữ vai trò che chở vật chất di truyền trước các enzym phá hủy từ môi trường, đồng thời tham gia vào quá trình gắn kết đặc hiệu lên bề mặt tế bào đích. Phức hợp giữa lõi axit nucleic và vỏ capsid được gọi chung là nucleocapsid.

Vỏ ngoài lipid (envelope): Một số loại virus có thêm lớp màng lipid kép bao ngoài vỏ capsid, thường được lấy từ màng tế bào vật chủ khi virus nảy chồi ra ngoài. Trên lớp vỏ này thường gắn các gai glycoprotein giúp virus nhận diện và xâm nhập tế bào chủ.

Phân loại virus dựa trên loại axit nucleic

Dựa vào bản chất của vật chất di truyền, các nhà khoa học phân chia virus thành hai nhóm chính với những đặc điểm sinh học rất khác biệt:

Nhóm virus chứa ADN: Bộ gen của virus được cấu tạo từ phân tử ADN chuỗi đơn hoặc chuỗi kép. Nhìn chung, nhóm virus ADN có cấu trúc di truyền tương đối bền vững và tỷ lệ đột biến thấp hơn trong quá trình nhân bản. Một số tác nhân điển hình thuộc nhóm này gây bệnh ở người gồm có virus Herpes simplex, virus viêm gan B (HBV), virus thủy đậu (Varicella Zoster) và virus u nhú ở người (HPV).

Nhóm virus chứa ARN: Bộ gen của virus được cấu tạo từ phân tử ARN chuỗi đơn hoặc chuỗi kép. Quá trình sao chép của virus ARN thường thiếu cơ chế tự sửa sai hoàn chỉnh nên chúng có tỷ lệ đột biến rất cao, tạo ra nhiều biến thể mới. Các đại diện thường gặp gồm virus cúm, virus sởi, virus sốt xuất huyết Dengue, virus viêm gan C (HCV), virus gây suy giảm miễn dịch ở người (HIV) và virus SARS-CoV-2.

Phân loại virus theo hình thái và đặc điểm vỏ bọc

Hình thái không gian của vỏ capsid và sự hiện diện của màng bao ngoài cũng là tiêu chí quan trọng để phân loại virus:

Phân loại theo cấu trúc đối xứng của capsid: Vỏ capsid có thể được sắp xếp theo dạng đối xứng hình khối hai mươi mặt đa diện (như virus Adeno, Enterovirus), dạng đối xứng hình xoắn ốc tạo thành ống trụ (như virus dại, virus khảm thuốc lá), hoặc cấu trúc phức hợp kết hợp cả dạng khối và dạng xoắn (như thực khuẩn thể Bacteriophage).

Phân loại theo sự hiện diện của vỏ bọc ngoài: Virus trần (non-enveloped virus) là những virus chỉ gồm nucleocapsid mà không có màng lipid bao bọc, ví dụ như virus Rota hay Norovirus; nhóm này thường có sức đề kháng cao hơn trước các dung môi lipid và tồn tại lâu ngoài môi trường. Ngược lại, virus có vỏ bọc (enveloped virus) như virus cúm, virus sởi hay HIV có lớp màng lipid nhạy cảm, dễ bị tiêu diệt bởi xà phòng và các chất tẩy rửa thông thường.

Chu trình xâm nhập và nhân lên của virus trong cơ thể

Do không có bộ máy sinh tổng hợp độc lập, virus phải trải qua chu trình nhân lên phức tạp gồm năm giai đoạn bên trong tế bào vật chủ:

Giai đoạn hấp phụ: Virus sử dụng các protein bề mặt hoặc gai glycoprotein để gắn đặc hiệu vào các thụ thể tương ứng trên màng tế bào đích.

Giai đoạn xâm nhập và cởi vỏ: Hạt virus đi qua màng tế bào bằng cơ chế ẩm bào hoặc dung hợp màng, sau đó giải phóng lõi axit nucleic vào bên trong tế bào chất.

Giai đoạn sinh tổng hợp: Axit nucleic của virus chiếm quyền điều khiển bộ máy của tế bào chủ, chỉ đạo tổng hợp các chuỗi axit nucleic mới và các protein cấu trúc của virus.

Giai đoạn lắp ráp: Các thành phần axit nucleic và protein mới được tổng hợp sẽ tự động liên kết với nhau để hoàn thiện thành các hạt virion mới.

Giai đoạn giải phóng: Virus mới được giải phóng ra ngoài bằng cách phá vỡ tế bào hoặc nảy chồi qua màng, tiếp tục lây nhiễm sang các tế bào khỏe mạnh khác.

Lưu ý an toàn

Thuốc kháng sinh hoàn toàn không có hiệu lực đối với các bệnh lý do virus gây ra. Người bệnh tuyệt đối không tự ý mua và sử dụng kháng sinh khi gặp các triệu chứng cảm cúm, sốt siêu vi hay tiêu chảy do virus. Việc dùng thuốc kháng virus đặc hiệu phải theo đúng chỉ định và theo dõi của bác sĩ chuyên khoa để tránh nguy cơ tác dụng phụ và tình trạng kháng thuốc. Khi xuất hiện các dấu hiệu cảnh báo như sốt cao liên tục không hạ, khó thở, co giật hoặc li bì, cần đưa người bệnh đến ngay cơ sở y tế để được đánh giá kịp thời.

Tóm tắt

Hiểu rõ đặc điểm cấu tạo và phân loại virus giúp cộng đồng có cái nhìn khoa học về cách phòng ngừa và kiểm soát các bệnh truyền nhiễm. Thực hiện tiêm chủng vắc xin đầy đủ theo khuyến cáo, giữ gìn vệ sinh cá nhân và rửa tay thường xuyên bằng xà phòng hoặc dung dịch sát khuẩn là những biện pháp nền tảng để bảo vệ cơ thể trước các tác nhân virus gây bệnh.