4.1. Cấu trúc virus
Phần lây truyền cơ bản của một virus được gọi là virion. Ở những loại virus đơn giản nhất, virion được tạo nên từ một lõi nucleic acid và một lớp vỏ protein được gọi là capsid. Một số loại virus khác còn được bao bọc bởi một lớp vỏ ngoài có nguồn gốc từ màng của tế bào chủ nhưng đã được cải biến bằng cách thêm vào một số phân tử glycoprotein của virus. Vỏ capsid được tạo thành từ các đơn vị có hình dạng riêng biệt được gọi là capsomere, được tạo nên từ các phân tử protein của virus. Tùy thuộc vào sự sắp xếp của những phân tử protein này mà capsomere có thể có dạng cầu, dạng trụ hoặc dạng vòng (Hình 2.11). Phần
nucleocapsid là sự kết hợp giữa nucleic acid và vỏ capsid. Sự sắp xếp của các capsomere với nucleic acid quyết định tính đối xứng của virion.
4.2. Nucleic acid của virus
Loại nucleic acid phổ biến nhất trong các virus lây nhiễm trên người là RNA sợi đơn và DNA sợi kép. Tuy nhiên, dạng RNA sợi kép và dạng DNA sợi đơn cũng xuất hiện ở reovirus và parvovirus. Hệ gene của RNA virus có thể tồn tại ở dạng sợi đơn như ở paramyxovirus hoặc ở dạng hai bản sao như ở retrovirus hoặc tồn tại với một số lượng đặc hiệu các đoạn gene như ở orthomyxovirus và reovirus. Các phân tử DNA dạng vòng có ở các hạt virion của papovavirus và hepadnavirus. Hàm lượng nucleic acid trong các virion là cố định với mỗi loài virus nhưng có sự đa dạng lớn giữa các loài. Do vậy, hệ gene virus có thể thay đổi từ 5 kb ở
31
Hình 2.11. Các dạng hình thái virus
4.3. Các enzyme của virus
Một vài loại virus có chứa các enzyme cần thiết bên trong các virion. Chẳng hạn một số họ virus (bao gồm virus RNA sợi âm) có chứa các enzyme RNA
polymerase phụ thuộc RNA hoặc các enzyme transcriptase (enzyme phiên mã). Trong số các DNA virus thì chỉ có poxvirus là chứa enzyme RNA polymerase phụ thuộc DNA. Hepadnavirus chứa một phức hợp enzyme polymerase có một số
32
điểm giống so với enzyme phiên mã ngược (reverse transcriptase) được tìm thấy ở retrovirus.
4.4. Protein của virus
Phân tích hệ protein của một tế bào bị nhiễm virus đã cho thấy có sự tồn tại của một số loại protein cần thiết cho virus. Đó là các phân tử protein cấu trúc, bao gồm các protein của vỏ capsid, các enzyme và các protein lõi giúp đóng gói nucleic acid vào bên trong vỏ capsid. Các protein khác, chẳng hạn như các loại enzyme cần thiết cho việc tổng hợp các thành phần vủa virion nhưng không phải là một phần trong virion. Các bước cần thiết để virus gắn kết và xâm nhập vào tế bào chủ được cho là phụ thuộc vào các vùng trên phần ngoài vỏ capsid hoặc trên các phần của lớp vỏ glycoprotein của virus (trên virus cúm A, B và virus gây suy giảm miễn dịch người).
4.5. Viroid, virus khiếm khuyết và prion
Viroid là các phân tử RNA dạng vòng đặc biệt có liên quan tới một số bệnh lây nhiễm trên thực vật. Phân tử RNA này không mã hóa bất kỳ một protein nào cũng như không có vỏ capsid bao bọc. Virus viêm gan D có một số đặc điểm giống với viroid và các virus khiếm khuyết (những loại virus cần sự hỗ trợ của các virus khác để tạo thành các hạt lây nhiễm). Đối với trường hợp của virus viêm gan D, việc kết hợp trên đã tạo thành tác nhân đồng lây nhiễm với virus viêm gan B.
Prion là các tác nhân lây nhiễm dạng protein. Hiện tượng tăng số lượng các protein prion trong tế bào chủ mới là do protein được đưa vào có khả năng cảm ứng những thay đổi cấu hình bất thường của các loại protein tương tự trong tế bào chủ chứ không phải do chúng tự nhân lên. Việc tích lũy những protein này dẫn tới những đặc điểm bệnh lý đặc trưng.
33
Chương 3. Phân loại, định danh các vi sinh vật
Những nội dung quan trọng
Phân loại học là quá trình phân nhóm, định danh và nhận diện các vi sinh vật (vi tảo, động vật nguyên sinh, nấm nhầy, nấm, vi khuẩn, vi khuẩn cổ và virus). Tên gọi của sinh vật được gọi theo tên chi và tên loài và được quản lý bởi một mã số quốc tế.
Vi khuẩn có thể được chia thành 2 nhóm chính dựa trên phương pháp nhuộm màu Gram và có nhiều hình dạng kích thước khác nhau từ hình cầu (cocci) hình que (bacilli), tới dạng sợi và dạng xoắn.
Trong thực hành lâm sàng, vi khuẩn được phân loại dựa trên hình thái đại thể và vi thể, nhu cầu oxy của chúng và các hoạt tính kiểu hình cũng như trong các test sinh hóa.
Có rất nhiều test chẩn đoán khác nhau được sử dụng để phát hiện các vi khuẩn đặc biệt trong các hệ thống lâm sàng, bao gồm các mẫu dò gene đặc hiệu, phản ứng với kháng thể trong ELISA, miễn dịch huỳnh quang và các kỹ thuật dựa trên phương pháp PCR.
Các loài vi khuẩn khác nhau biểu hiện các cấu trúc quần thể khác nhau, có thể rất đa dạng hoặc tương đối đồng nhất, phụ thuộc chủ yếu vào tần số tái tổ hợp các gene (từ các nguồn bên ngoài quần thể).
Việc định loại các chủng vi khuẩn phân lập là cần thiết cho các nghiên cứu dịch tễ học để kiểm soát khi có dịch và hiện có nhiều phương pháp di truyền cũng như hình thái được sử dụng để nhận diện các chủng vi khuẩn.
Vi sinh vật có thể thuộc một trong các nhóm phân loại sau: 1. Tảo (Algae)
2. Động vật nguyên sinh (Protozoa) 3. Nấm nhầy (Slime mold)
4. Nấm (Fungi)
5. Vi khuẩn (Bacteria) 6. Vi khuẩn cổ (Archaea) 7. Vi rút (Viruses)
34
Tảo (trừ tảo xanh dương-xanh lục), động vật nguyên sinh, nấm nhầy và nấm tạo thành nhóm vi sinh vật nhân thực có kích thước lớn. Tế bào của chúng có cấu trúc và thành phần tương tự như ở các tế bào động vật và thực vật. Vi khuẩn, bao gồm cả các nhóm mycoplasma, rickettsia, chlamydia cùng với tảo xanh dương- xanh lục thuộc vào nhóm vi sinh vật có kích thước nhỏ hơn với cấu trúc tế bào thuộc nhóm nhân sơ. Vi khuẩn cổ được xếp vào một nhóm nhân sơ riêng biệt vì chúng chỉ có một vài điểm chung với tổ tiên các nhóm còn lại. Vì tảo, nấm nhầy và vi khuẩn cổ hiện được xem là không có vai trò quan trọng trong y học, thú y nên chúng sẽ không được đề cập tới trong vi sinh y học. Tảo xanh dương-xanh lục tuy không gây nên viêm nhiễm nhưng một số loài tảo này lại có khả năng sinh ra một số protein độc khi người hoặc động vật sử dụng các nguồn nước ô nhiễm chứa những loài tảo này.
Virus là những tác nhân lây nhiễm nhỏ nhất, chúng có một cấu trúc rất đơn giản mà không giống với bất kỳ một tế bào nào và cách thức sinh sản của chúng cũng khác biệt hoàn toàn với các sinh vật có cấu tạo tế bào. Thậm chí những cấu trúc đơn giản hơn như viroid chỉ là những đoạn phân tử RNA sợi đơn dạng vòng không được bao bọc bởi protein, là tác nhân gây bệnh trên thực vật. Nhóm tác nhân lây nhiễm khác là các prion gây ra các rối loạn thoái hóa thần kinh ở người và động vật. Những tác nhân này được xem là xuất hiện một cách tự nhiên do sự thay đổi cấu hình của các phân tử glycoprotein trên màng tế bào dẫn tới hình thành các tác nhân lây nhiễm.