Virus là gì? Cấu tạo, hình thái và các đặc điểm của Vi-rút?

1. Virus là gì? 

Virus là những tác nhân truyền nhiễm siêu nhỏ, chỉ có thể nhân lên được trong tế bào sống của vật chủ, bao gồm vi khuẩn, thực vật và động vật. Virus có thể gây ra nhiều bệnh ở người và động vật. Virus có kích thước rất nhỏ, từ 0,02 đến 1 micromet, không thể nhìn thấy được bằng kính hiển vi quang học. Virus được phân loại theo loại vật liệu di truyền, cấu trúc và phương pháp sao chép của chúng.

Virus có thể lây lan từ người sang người, từ động vật sang người hoặc từ người sang động vật. Phương thức lây lan phổ biến nhất là qua các giọt bắn từ đường hô hấp của người nhiễm bệnh khi ho, hắt hơi hoặc nói chuyện. Những người xung quanh có thể bị nhiễm virus khi các giọt bắn này tiếp xúc với mắt, mũi hoặc miệng của họ. Virus cũng có thể lây lan qua tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với các bề mặt bị ô nhiễm virus, ví dụ như tay, quần áo, đồ dùng cá nhân của người bệnh. Ngoài ra, virus cũng có thể lây lan qua không khí, máu, dịch cơ thể hoặc côn trùng chứa virus.

2. Đặc điểm của virus:

– Cấu trúc đơn giản: Virus chỉ gồm một tài liệu di truyền (RNA hoặc DNA) được bao bọc bởi một lớp bảo vệ gọi là vỏ protein. Chúng không có cấu trúc tế bào như các sinh vật khác.

– Không có khả năng tự sinh sản: Virus không thể tự nhân đôi hoặc tồn tại độc lập. Thay vào đó, chúng xâm nhập vào các tế bào của con chủ và sử dụng các thành phần của tế bào đó để sao chép và sản xuất thêm các bản sao của chính mình.

– Gây bệnh: Virus có khả năng gây bệnh cho các hệ thống sống mà nó xâm nhập vào. Chúng có thể tấn công và làm hỏng tế bào, làm suy yếu sự hoạt động của hệ thống miễn dịch và gây ra các triệu chứng bệnh.

– Có sự đa dạng: Có rất nhiều loại virus khác nhau, mỗi loại có khả năng tấn công và lây lan trong các hệ thống sống khác nhau. Ví dụ, có virus ảnh hưởng đến con người như HIV, cúm, cảm lạnh và có virus tác động đến động vật và thực vật.

– Cần một vật chủ: Virus cần một vật chủ để tồn tại và nhân rộng. Chúng tìm cách xâm nhập vào tế bào của vật chủ và sử dụng các cơ chế của tế bào đó để sao chép và sản xuất thêm virus.

– Có khả năng thay đổi và tiến hóa: Virus có khả năng thay đổi và tiến hóa theo thời gian. Điều này có thể tạo ra các biến thể mới của virus và làm cho việc phòng ngừa và điều trị trở nên khó khăn.

3. Cấu tạo của virus:

Cấu tạo của virus gồm hai phần cơ bản: lõi nucleic acid (DNA hoặc RNA, mạch kép hoặc mạch đơn) và lớp vỏ protein (capsid) được cấu tạo từ các đơn vị protein là capsomer. Phức hợp gồm nucleic acid và protein được gọi là nucleocapsid. 

Một số virus còn có màng bao (envelop) bên ngoài lớp vỏ protein, được hình thành từ lipid và glycoprotein của tế bào chủ.   

Hình dạng của virus có sự khác nhau, từ dạng xoắn ốc hay khối hai mươi mặt đều đơn giản cho tới những cấu trúc phức tạp hơn. Một virus có kích thước trung bình vào khoảng 0,02 đến 0,3 micromet, mặc dù một số loại virus rất lớn có chiều dài lên tới 1 micromet.  

Chu trình nhân lên của virus gồm các bước sau: gắn kết (adsorption), xâm nhập (penetration), khử vỏ (uncoating), sao chép (replication), tổng hợp protein (synthesis), lắp ráp (assembly) và giải phóng (release). Quá trình nhân lên của virus phụ thuộc vào loại nucleic acid, cấu trúc và tính chất của virus, cũng như loại tế bào chủ.

4. Hình thái của virus:

Hình thái của virus là sự biểu hiện của cấu trúc bên ngoài của chúng, bao gồm vỏ capsid, vỏ ngoài và các phần tử khác như gai glycoprotein hay đuôi. Có ba loại hình thái chính của virus: xoắn, khối và hỗn hợp.

– Hình thái xoắn: virus có vỏ capsid sắp xếp theo chiều xoắn của chuỗi acid nucleic, tạo thành dạng sợi, que hoặc cầu. Ví dụ: virus cúm, virus sởi, virus khảm thuốc lá. 

– Hình thái khối: virus có vỏ capsid xếp theo hình khối đa diện, thường là hình 20 mặt tam giác đều. Ví dụ: virus adeno, virus bại liệt, virus HIV. 

– Hình thái hỗn hợp: virus có phần đầu là cấu trúc khối, phần đuôi là cấu trúc xoắn. Ví dụ: virus phage. 

Hình thái của virus có liên quan đến cách xâm nhập và nhân lên trong tế bào chủ. Ví dụ: virus có gai glycoprotein có thể dung hợp với màng tế bào chủ, virus có đuôi có thể tiêm acid nucleic vào tế bào chủ.

5. Vòng đời của virus:

Vòng đời của virus là quá trình mà virus xâm nhập và nhân lên trong tế bào chủ, tạo ra các hạt virus mới và thoát ra khỏi tế bào chủ. Vòng đời của virus có thể khác nhau tùy thuộc vào loại acid nucleic (DNA hay RNA), cấu trúc vỏ ngoài, loại tế bào chủ và cơ chế nhân lên. Tuy nhiên, có thể chia vòng đời của virus thành các giai đoạn chung sau:

– Giai đoạn hấp phụ: virus gắn đặc hiệu với thụ thể trên màng tế bào chủ, sử dụng các phần tử trên bề mặt như gai glycoprotein hay đuôi. 

– Giai đoạn xâm nhập: virus hoặc nucleocapsid (phức hợp gồm vỏ capsid và acid nucleic) vào bên trong tế bào chủ, thông qua các cơ chế như dung hợp màng, kênh ion hay tiêm trực tiếp. 

– Giai đoạn giải phóng: acid nucleic của virus thoát ra khỏi vỏ capsid và sẵn sàng cho quá trình sinh tổng hợp. 

– Giai đoạn sinh tổng hợp: acid nucleic của virus điều khiển tế bào chủ sản xuất các thành phần cho virus, như sao chép acid nucleic, tổng hợp protein vỏ capsid và protein vỏ ngoài. 

– Giai đoạn lắp ráp: các thành phần của virus được lắp ráp lại thành các hạt virus mới trong hoặc ngoài nhân tế bào. 

– Giai đoạn phóng thích: các hạt virus mới thoát ra khỏi tế bào chủ, thông qua các cơ chế như ly giải màng, tiết ra qua màng hay dung hợp màng. 

Một số virus có thể ẩn nấp trong tế bào chủ trong thời gian dài, không sinh sản hay gây bệnh. Đây được gọi là giai đoạn ẩn nấp hay lizogen. Trong giai đoạn này, acid nucleic của virus có thể kết hợp với acid nucleic của tế bào chủ hoặc tồn tại riêng biệt. Khi có điều kiện thuận lợi, acid nucleic của virus sẽ kích hoạt lại và tiếp tục quá trình sinh tổng hợp và lytic.

6. Lợi ích và tác hại của virus:

Virus có thể gây ra nhiều bệnh cho con người, động vật và thực vật, nhưng cũng có thể có một số lợi ích cho sức khỏe và khoa học.

Một số lợi ích của virus là:

– Sản xuất vaccine: Vaccine là những chất có chứa virus đã bị giảm độc tính hoặc đã chết, được tiêm vào cơ thể để kích thích hệ miễn dịch tạo ra kháng thể chống lại virus đó. Ví dụ: vaccine dại, vaccine cúm, vaccine viêm gan B, vaccine COVID-19… 

– Sản xuất các chế phẩm sinh học: Virus có thể được sử dụng để chuyển gen vào các tế bào hoặc vi khuẩn, giúp sản xuất ra các hormone, protein hoặc enzyme có ích cho y tế và công nghiệp. Ví dụ: virus lambda được sử dụng để sản xuất insulin, virus M13 được sử dụng để sản xuất interferon…

– Điều trị ung thư: Một số loại virus có khả năng tấn công và tiêu diệt các tế bào ung thư mà không ảnh hưởng đến các tế bào khỏe mạnh. Đây là một phương pháp điều trị mới được gọi là vi rút oncolytic (virus phá hủy ung thư). Ví dụ: virus herpes simplex được biến đổi gen để điều trị ung thư da, virus vaccinia được biến đổi gen để điều trị ung thư gan…

Một số tác hại của virus là:

– Gây bệnh: Virus có thể xâm nhập vào các tế bào sống và sử dụng cơ chế của chúng để nhân lên và phát tán ra ngoài. Quá trình này gây ra các tổn thương cho các tế bào và các cơ quan, dẫn đến các triệu chứng bệnh lý. Ví dụ: virus cúm gây sốt, ho, đau họng; virus HIV gây suy giảm miễn dịch; virus SARS-CoV-2 gây COVID-19… 

– Gây biến đổi di truyền: Virus có thể chèn gen của mình vào gen của tế bào chủ, làm thay đổi tính chất và chức năng của tế bào. Điều này có thể gây ra các biến đổi di truyền bất lợi hoặc nguy hiểm cho con người và các loài khác. Ví dụ: virus HPV gây biến đổi gen của tế bào niêm mạc âm đạo và cổ tử cung, gây ung thư; virus T-DNA gây biến đổi gen của các loài thực vật, gây ra các u mô…

7. Phương pháp phòng ngừa và điều trị các bệnh do virus gây ra:

Các bệnh do virus gây ra là những bệnh truyền nhiễm có thể ảnh hưởng đến nhiều cơ quan và hệ thống trong cơ thể người. Một số bệnh do virus gây ra rất nguy hiểm và có thể gây tử vong, như lao, viêm gan B, bại liệt, sởi, quai bị, rubella, viêm đường hô hấp cấp do virus corona (nCoV) và nhiều bệnh khác  . 

Phương pháp phòng ngừa và điều trị các bệnh do virus gây ra phụ thuộc vào loại virus và mức độ nghiêm trọng của bệnh. Một số biện pháp chung để phòng ngừa các bệnh do virus gây ra là:

– Tiêm chủng vắc-xin cho trẻ em và người lớn để bảo vệ khỏi các bệnh có thể phòng ngừa được bằng vắc-xin, như lao, viêm gan B, bại liệt, DPT (bạch hầu, ho gà, uốn ván), Hib, phế cầu khuẩn, virus rota, sởi, quai bị và rubella.

– Đeo khẩu trang y tế khi tiếp xúc với người bệnh hoặc khi có triệu chứng ho, hắt hơi, sốt.

– Rửa tay thường xuyên với xà phòng hoặc dung dịch sát khuẩn.

– Tránh chạm vào mắt, mũi và miệng khi tay chưa được rửa sạch.

– Tránh tiếp xúc gần với người bệnh hoặc có triệu chứng nghi ngờ nhiễm virus.

– Ăn uống đủ chất, uống nhiều nước, giữ ấm cơ thể và nghỉ ngơi đầy đủ khi bị ốm.

– Đến khám bác sĩ ngay khi có dấu hiệu nghi ngờ nhiễm virus hoặc khi triệu chứng kéo dài hoặc nặng thêm.

– Tuân thủ đúng chỉ định của bác sĩ về việc dùng thuốc hoặc điều trị hỗ trợ.

Phương pháp điều trị các bệnh do virus gây ra có thể khác nhau tùy theo loại virus và tình trạng của người bệnh. Một số loại virus có thể tự lành sau một thời gian ngắn và không cần dùng thuốc. Một số loại virus khác có thể cần dùng thuốc kháng virus để ức chế sự nhân lên của virus trong cơ thể. Một số loại virus khác lại không có thuốc điều trị hiệu quả và chỉ có thể dùng các biện pháp hỗ trợ để giảm triệu chứng và ngăn ngừa biến chứng. Trong một số trường hợp nghiêm trọng, người bệnh có thể cần nhập viện để được theo dõi và điều trị tích cực.