Vi rỳt được cấu tạo rất đơn giản. Gồm cú hai phần : vỏ prụtờin và nhõn là một hoặc hai chuỗi acid nuclờic. Acid nuclờic cú thể là DNA hoặc RNA. Acid nuclờic nằm tiếp xỳc ngay với vỏ prụtờin như ở vi rỳt TMV, hoặc cỏch vỏ bởi một lớp màng mỏng như ở vi rỳt cỳm.
Vỏ prụtờin cũn gọi là capxit (capsid). Capxit được cấu tạo từ cỏc đơn vị hỡnh thỏi nhỏ hơn gọi là capxụme (capsomer), cỏc capxụme cú thể do một chuỗi pụlypeptit tạo thành như ở TMV, hoặc cú thể tạo thành từ cỏc đơn phõn monomer prụtờin đồng nhất, mà mỗi đơn phõn này cấu tạo từ nhiều chuỗi pụlypeptit. Capxit cấu tạo từ nhiều capxụme và thường cú cấu tạo đối xứng, cú thể cú đối xứng xoắn, đối xứng khối hoặc cú cấu tạo phức tạp. Vỏ prụtờin hay capxit cú nhiệm vụ:
Hỡnh 7-1: Sơ đồ so sỏnh kớch thước của một vài vi rỳt so với cỏc nhúm vi sinh vật khỏc.
(a) (b) (c)
Hỡnh 7-2: Cỏc loại hỡnh dạng của vi rỳt: (a) Hỡnh khối cấu nhiều mặt; (b) hỡnh nũng nọc; (c) hỡnh que.
- Bảo vệ.
- Là nơi cú cỏc điểm thụ thể để gắn vào ký chủ.
Bảng 7-1 : Kớch thước của một số đối tượng để so sỏnh ĐỐI TƯỢNG KÍCH THƯỚC
(nm) Tế bào động vật nhỏ nhất Tế bào Staphylococcus Tế bào Ricketsis Tế bào vi khuẩn nhỏ nhất Vi rỳt đốm thuốc lỏ (TMV) Vi rỳt đậu mựa Vi rỳt cỳm Vi rỳt sốt vàng Vi rỳt viờm nóo Nhật Bản Phõn tử albumin lũng trắng trứng Khoảng cỏch trung bỡnh giữa cỏc nguyờn tử trong phõn tử prụtờin
9.000 1.000 475 150 300 260 100 22 18 10 0,1 1. Vi rỳt cú đối xứng xoắn :
Điển hỡnh là vi rỳt TMV (tobacco mosaic virus = vi rỳt gõy bệnh khảm cõy thuốc lỏ). Vi rỳt TMV là vi rỳt được phỏt hiện đầu tiờn, cho nờn đến nay, TMV được nghiờn cứu rất tường tận.
Cấu tạo của TMV cũng theo qui luật chung gồm vỏ prụtờin bờn ngoài và sợi RNA bờn trong. Cỏc capxụme cú đối xứng xoắn và sắp xếp theo bậc thang xoắn ốc (Hỡnh 7-3). TMV cú hỡnh ống với đường kớnh bờn ngoài 18nm và dài 300nm. Giữa ống cú một kinh rỗng đường kớnh 8nm. Vỏ prụtờin được cấu tạo bởi từ 2100 - 2600 capxụme (capsomer). Cỏc capxụme xếp xoắn trụn ốc và một đầu của capxụme gắn vào sợi RNA. Sợi RNA nằm bờn trong, theo đường xoắn trụn ốc tạo thành kinh bờn trong của vi rỳt. Mỗi vũng xoắn 360o thỡ cú khoảng 16 và 1/3 capxụme. Toàn bộ vi rỳt TMV cú 130 - 160 vũng xoắn. Mỗi capxụme là một chuỗi pụlypeptit gồm 158 acid
amin cuộn trũn lại mà trỡnh tự cỏc caid amin này luụn luụn theo một trật tự cú qui luật nghiờm ngặt. Mỗi capxụme cú chứa 16 loại acid amin.
Khi xử lý TMV bằng kiềm yếu ở pH = 10,5 thỡ TMV bị phõn ra thành những đoạn prụtờin và RNA riờng ra. Mỗi đoạn prụtờin này chỉ chứa vài capxụme. Nếu hạ pH xuống 5,0, ngay khi khụng cú RNA, cỏc capxụme này gắn lại với nhau tạo thành vỏ capxit giống hệt như củ. Nếu cú RNA thỡ chỳng gắn lại với nhau như ban đầu để tạp thành một vi rỳt TMV hoàn toàn, cú độ dài xỏc định.
Hỡnh 7-3: Mụ hỡnh cấu tạo của một đoạn vi rỳt TMV.
2. Vi rỳt đối xứng khối :
Nhiều loài vi rỳt mới thoạt trụng như cú hỡnh cầu, nhưng thực ra chỳng được cấu tạo thành hỡnh nhiều mặt và đối xứng nhau qua tõm (Hỡnh 7-5).
Hỡnh 7-4: Mụ hỡnh một vi rỳt hỡnh khối cấu nhiều mặt và hớnh chụp qua kớnh hiển vi điện tử.
Capxit của vi rỳt loại này cấu tạo bởi 2 loại capxụme: ở cỏc đỉnh của tam giỏc là pentame (pentamer), tức là được tạo thành bởi 5 đơn phõn prụtờin, cũn ở cạnh và giữa cỏc tam giỏc la cỏc hexame (hexamer), tức là được tạo thành bởi 6 đơn phõn prụtờin. Thớ dụ như ở ađờnụ vi rỳt mỗi tam giỏc được cấu tạo bởi 3 pentame và 18 hexame như những vi rỳt dạng icosahedron khỏc nhau cú kớch thước khỏc nhau. Độ lớn của chỳng phụ thuộc vào số lượng capxụme. Số lượng capxụme và cỏch sắp xếp của chỳng để tạo thành capxit tuõn theo qui luật tinh thể học. Vi rỳt cú dạng icosahedron nhỏ nhất phải cú 12 capxụme và cỏc capxụme này là pentame (vỡ hỡnh 20 mặt tam giỏc đều phải cú 12 gúc và 30 cạnh).
Trong tự nhiờn cú những vi rỳt mà capxit được cấu tạo bởi 252 capxụme hoặc đến 812 capxụme. Thớ dụ như vi rỳt đốm vàng cải bẹ trắng cú 32 capxụme, ađờnụ vi rỳt cú 252 capxụme, vi rỳt mọt Tipula cú 812 capxụme.
Ngoài cấu tạo khối 20 mặt ra, vi rỳt cũn cú thể cú cấu tạo theo khối 4 mặt (tetrahedron) và khối 8 mặt (octahedron).
3. Vi rỳt cú cấu trỳc phức tạp :
Nhúm vi rỳt cú cấu trỳc phức tạp bao gồm vi rỳt đậu mựa, vi rỳt sốt vẹt và thực khuẩn thể (bacteriophage)... Vi rỳt đậu mựa cú hỡnh khối khụng đều đặn và phức tạp (trong cấu tạo ngoài DNA, prụtờin cũn chứa lipit). Cũn vi rỳt sốt vẹt (stomalitis vi rỳt) cú dạng viờn đạn, một đầu trũn và một đầu phẳng (Hỡnh 7-5).
Hỡnh 7-5: Vi rỳt sốt vẹt cú hỡnh viờn đạn.
Thực khuẩn thể cũn gọi tắt là phag (phage) cú 3 dạng hỡnh : Nhúm phage cú hỡnh sợi như phage P10 (một loài phage của vi khuẩn Xanthomonas campestris pv.
oryzae, cú nhiều trong nước ruộng ở ĐBSCL), nhúm phage cú hỡnh khối 8 mặt hoặc
phage P7 (của vi khuẩn X. campestris pv.oryzae, phage P7 được phõn lập ở ĐBSCL) hoặc T2 của vi khuẩn Escherichia coli (Hỡnh 7-8 và 7.9).
(a) (b)
Hỡnh 7-6: Cấu tạo của phage T2 của vi khuẩn Escherichia coli.
(a) phage T2 trong trạng thỏi bỡnh thường (b) phage T2 sau khi tiờm DNA vào ký chủ
Trong cỏc thực khuẩn thể thỡ phage T2 được nghiờn cứu sõu hơn cả. Sau đõy chỳng ta sẽ xem xột cấu tạo cuả phage T2 của vi khuẩn Escherichia coli.
Phage T2 cú hỡnh nũng nọc gồm cú đầu dài chừng 100nm và phần đuụi cũng dài khoảng ấy. Đầu phage T2 gồm cú lớp vỏ prụtờin bao bờn ngoài, trong chứa DNA. Phần đầu cú dạng lăng kớnh 6 cạnh, đường kớnh 65nm và cú đối xứng qua trục trung tõm. (Hỡnh 7-6 b)
Ở cỏc phage khỏc, đầu phage cú thể cú dạng khối 8 mặt, hoặc khối 20 mặt. Capxit (capsid) ở đầu phage được cấu tạo bởi nhiều đơn vị hỡnh thỏi bọc lại với nhau một cỏch đều đặn.
DNA của phage T2 là một chuỗi dài hỡnh xoắn kộp cú phõn tử lượng 120x106. Đuụi của phage T2 là một ống rỗng cú cấu tạo khỏ phức tạp từ prụtờin và cú chiều dài 100nm, đường kớnh 25nm. Trong đuụi cú trục, trong trục lại cú ống dẫn để tiờm DNA vào tế bào ký chủ. Trục được bao bọc bởi một lớp vỏ gọi là bao đuụi. Bao đuụi bọc quanh trục và do cỏc đơn vị hỡnh thỏi sắp xếp theo kiểu xoắn kộp, cú khả năng co lại để đẩy trục tiờm sõu vào tế bào ký chủ và bơm DNA vào. Đầu mỳt của đuụi được gắn với một bản hỡnh 6 cạnh gọi là đĩa gốc. Đĩa gốc cú 6 gai và 6 sợi lụng đuụi bằng chất prụtờin dài và mỏng mảnh. Cỏc sợi lụng đuụi này là cơ quan hấp phụ của phage lờn tế bào vi khuẩn (Hỡnh 7-9).