Morfologia dos virus - UTFPR

Microbiologia - Vírus

Prof. Márcia G. Perdoncini

Vírus



1) Características gerais dos vírus

Vírus (latim: veneno)• São agentes infectantes de células vivas, causadores

de doenças em animais e plantas, e capazes de atacar outros organismos mais inferiores, até mesmo bactérias.

• Diferem de todos os outros seres vivos pelo fato de não apresentarem estrutura celular, isto é, não são constituídos por células.

• Apresentam apenas estrutura molecular• Os vírus são formados por moléculas de

nucleoproteínas auto reprodutíveis e com capacidade de sofrer mutações



São parasitas intracelulares obrigatórios:

• Como sua estrutura não possui organóides capaz de lhes permitir a obtenção, armazenamento e utilização de energia, só conseguem subsistir no interior de células vivas, de cujo equipamento funcional se utilizam para obter tudo de que necessitam e para realizar a sua replicação.

• Portanto, os vírus são completamente dependentes da maquinaria enzimática das células vivas para gerar sua própria energia ou mesmo para síntese de suas moléculas estruturais.



• Um único vírus, ao invadir uma célula, pode assumir o comando das atividades celulares e fazer com que a célula hospedeira passe a trabalhar quase exclusivamente na produção de novos vírus.

• Fora das células vivas, eles se cristalizam e podem manter-se, como um sal qualquer se mantém num vidro, por tempo indeterminado.

• Quando não estão se reproduzindo, os vírus não manifestam nenhuma atividade vital: não crescem, não degradam nem fabricam substâncias e não reagem a estímulos.



• Quando postos em contato com uma célula hospedeira, reassumem imediatamente sua atividade.

• A infecção viral geralmente causa profundas alterações no metabolismo celular e pode levar as células infectadas a morte.

• Por isso, todos os vírus são necessariamente parasitas

intracelulares obrigatórios e não podem ser cultivados em meios artificiais.



Os vírus são entidades infecciosas não

celulares cujo genoma pode ser DNA ou

RNA. Replicam-se somente em células vivas,

utilizando toda a maquinaria de biossíntese e

de produção de energia da célula para a

síntese e transferência de cópias de seu

próprio genoma para outras células.



3) Morfologia básica dos vírus:

• Os vírions variam em tamanho de 30 nanômetros a 300 nanômetros (nanômetro é a milionésima parte de um milímetro).

• Assim, representam o menor e o mais simples agente infeccioso

• São partículas muito pequenas, sendo filtráveis, isto é, capazes de passar por membranas de poros esterilizantes.

• Por serem bem menores que a menor das células vivas, só podem ser visualizados ao microscópio eletrônico.


Prof. Márcia G. PerdonciniDimensões:



3.1) Estrutura dos vírus:

• São constituídos de uma espécie de ácido nucléico e de proteínas que formam um arranjo que contém e protege este ácido nucléico.

• Apresentam apenas um tipo de ácido nucléico, DNA ou RNA, porém nunca ambos.

• Há uma cápsula protéica que protege este ácido nucléico, denominada capsídeo

• O ácido nucléico junto com o capsídeo forma o nucleocapsídeo



Nucleocapsídeo

Capsômeros(Protômeros)

Capsídeo

Ácido Nucléico



• As proteínas ou subunidades estruturais que formam o capsídeo são chamadas de protômeros as quais se agrupam em arranjos morfologicamente distintos denominados capsômeros, mantidos juntos por ligações não covalentes.

• A natureza das ligações entre os capsômeros é o que determina a simetria do capsídeo, que pode ser cúbica, icosaédrica ou helicoidal.

• O nucleocapsídeo de alguns vírus é envolto por uma membrana lipoprotéica, denominada de envelope

viral.



3.3) Replicação (Reprodução dos vírus):

• A reprodução dos vírus envolve dois aspectos:– Multiplicação do material genético e síntese das proteínas

do capsídeo.

• Sua capacidade reprodutiva é muito grande: um único vírus é capaz de produzir, em poucas horas, milhões de novos indivíduos.

• Como não possuem maquinaria necessária para realizar nenhum desses processos, os vírus desenvolveram ao longo de sua evolução, surpreendentes mecanismos para subverter o funcionamento da célula hospedeira e se reproduzir a custa do metabolismo celular.



• O processo completo da infecção celular pelo vírus pode ser generalizado da seguinte forma:– O vírion ataca a célula hospedeira susceptível em sítios

específicos.

– Tanto o vírus completo como o ácido nucléico viral podem penetrar no interior da célula.

– Se um vírus completo penetrar na célula, deve ocorrer o desnudamento do vírus para liberar o ácido nucléico viral, o qual então fica livre para converter a célula em uma fábrica para a produção da progênie viral.



4) Bacteriófagos:

4.1) A descoberta dos Bacteriófagos:

• Os vírus que infectam bactérias foram descobertos independentemente por Frederick W. Twort, na Inglaterra e por Felix d’ Hérelle, no instituto Pasteur em Paris, em 1917.

• Twort observou que as colônias bacterianas algumas vezes dissolviam-se e desapareciam porque ocorria lise ou rompimento das células

• A observação mais importante foi que o efeito lítico podia ser passado de colônia a colônia.

• Isto ocorria mesmo se o material fosse filtrado, porém com o aquecimento do filtrado não ocorria a lise.



• Quando d’ Herelle descobriu este fenômeno, designou o agente de bacteriófago, que significa “comedor de

bactérias”.

• Ele concluiu que o agente filtrável era uma entidade invisível - um vírus- que parasitava bactérias.



4.2) Os bacteriófagos podem causar graves

problemas na indústria alimentícia.

Por exemplo:

– na maturação de queijos, eles atacam as bactérias láticas responsáveis por esta maturação, evitando que ela ocorra.

– no caso dos iogurtes, os vírus atacam os lactobacilos e os destroem, perturbando assim o equilíbrio entre os cocos e e bacilos levando a um prolongamento dos tempos de coagulação, além de mudanças do sabor, etc.



4.3) Morfologia e composição química dos

Bacteriófagos:

• Os bacteriófago ou simplesmente fagos possuem um cerne de ácido nucléico, que pode ser DNA ou RNA, envoltos por um capsídeo de origem protéica.

• Existem três forma básicas de bacteriófago: cabeça icosaédrica sem cauda, cabeça icosaédrica com cauda e filamentosa.

• Uma placa basal complexa pode também estar presente na cauda; ela possui tipicamente de uma a seis fibras da cauda.



Bacteriófago



Ciclo reprodutivo do bacteriófago T4.

Em cerca de 30 minutos, um único vírus

infectante pode gerar entre 100 e 200 vírus.



4.4) Ciclo de vida dos bacteriófagos:

Há dois tipos principais de bacteriófagos: lítico (ou virulento) e temperado (ou avirulento)

• Os fagos líticos destroem as células hospedeiras bacterianas. Neste processo, após a replicação do vírion, a célula hospedeira rompe-se liberando nova progênie de fagos para infectar outras células hospedeiras. Este é o chamado ciclo lítico.

• Os fagos temperados não destroem suas células hospedeiras, porém o seu ácido nucléico é integrado ao genoma da célula hospedeira e replica-se na célula bacteriana hospedeira de uma geração a outra sem que haja lise celular. Este é o ciclo lisogênico.


Prof. Márcia G. PerdonciniCiclo de vida dos bacteriófagos



4.4.1) O Ciclo Lítico – Fagos Virulentos:

O processo consiste em seis etapas:

1. Adsorção (fixação): a extremidade da cauda do fago torna-se adsorvida ao receptor específico na superfície da célula bacteriana. A infecção da célula hospedeira não pode ocorrer sem a adsorção.

2. O genoma do fago penetra na célula: o ácido nucléico do vírus é injetado para dentro da célula.



Adsorção (fixação)



3. Conversão da célula hospedeira em célula

produtora de fagos: poucos minutos após a entrada do DNA fágico, a célula hospedeira perde a habilidade de se replicar ou de transcrever seu próprio DNA. O fago orienta a síntese de cópias do ácido nucléico fágico, utilizando vários mecanismos e as proteínas de replicação da bactéria.

4. Produção de ácido nucléico do fago e proteínas:

ocorre a síntese de ácido nucléico, proteínas estruturais do vírus e enzimas para maturação, montagem e liberação do vírus.



5. Montagem das partículas do fago: ocorre através de enzimas especiais. Cerca de 25 minutos após a infecção inicial da célula hospedeira, geralmente 50 a 1.000 partículas do fago são montadas (este número pode variar conforme a espécie e condições de cultivo)

6. Liberação dos fagos: ocorre através de uma enzima -a endolisina- que lisa a célula bacteriana e libera os fagos maduros.


Prof. Márcia G. PerdonciniCiclo de vida dos bacteriófagos



4.4.2) O Ciclo Lisogênico:

É um ciclo de vida alternativo de alguns fagos.

Este ciclo consiste nas seguintes etapas:

1. Entrada do genoma do fago na célula: ocorre da mesma forma como no ciclo lítico

2. Síntese de proteína precoce: é uma proteína que determina que o fago vai passar pelo ciclo lisogênico.

3. Integração do DNA viral: O DNA do fago éinserido ao DNA da bactéria através de uma enzima. Integrado ao DNA da bactéria, o genoma viral agora é chamado de profago.



4. O fenômeno da lisogenia: a célula bacteriana hospedeira permanece viva e continua a crescer e se multiplicar, apesar de haver um profago inserido em seu gene. Os genes do fago replica-se como parte do cromossomo bacteriano.

• O fago pode passar desse ciclo para o ciclo lítico a qualquer momento, isto ocorre quando a proteína precoce é inativada (ex. a exposição à luz ultra violeta induz à inativação desta proteína)


Prof. Márcia G. PerdonciniMorfologia de vírus animais e de plantas:

poliédricos ou esféricos,com simetria icosaédrica.

simetria helicoidal



Morfologia de vírus



Envelope

Nucleocapsídeo



5.3) Replicação de Vírus Animais e de Plantas:

1. Fixação (adsorção): ocorre através da ligação de moléculas do vírus (presentes no capsídeo ou no envelope) à receptores específicos para o vírus na célula hospedeira. Se a célula perder este receptores, ela não será mais infectada.

– Esta infecção específica vírus-célula explica porque certos vírus infectam somente tipos particulares de células.

– Por exemplo: o vírus da influenza (gripe) infecta células epiteliais do trato respiratório superior e o vírus da aids invade células específicas como os linfócitos CD4.



Replicação de Vírus Animais:Observar a adsorção

adsorção



2. Penetração: pode ocorrer apenas a liberação do ácido nucléico no citoplasma da célula hospedeira ou então pode ocorrer a entrada do nucleocapsídeo inteiro.



3. Biossíntese de componentes virais: a célula hospedeira sintetiza os componentes virais como ácidos nucléicos, proteínas e enzimas.

4. Maturação e montagem: montagem dos componentes virais, para formar o vírus maduro.

5. Liberação: Pode ocorrer através da lise da célula hospedeira, causando destruição da mesma.

• Alguns vírus saem de outra forma da célula hospedeira, sem causar a destruição delas (através de canis especiais ou por brotamento)


Prof. Márcia G. PerdonciniReplicação de Vírus Animais



6) Cultivo e estudo dos vírus:

• Como já discutido, os vírus só podem replicar-se em células ou organismos vivos, já que não tem poder de auto reprodução e metabolismo próprio

• Desta forma, meios de cultura semelhantes aos da s bactérias são ineficazes no isolamento de vírus

• Para isolar e cultivar vírus em laboratório é necessário fornecer células hospedeiras vivas– Deve-se para tal fim, utilizar sistemas hospedeiros, como

animais de laboratório, ovos embrionados ou culturas de células vivas.



6.1) Cultivo dos bacteriófagos:

• Os vírus bacterianos são facilmente isolados e cultivados em culturas de bactérias jovens. Èimportante fornecer condições ótimas para o crescimento da célula hospedeira.

6.2) Cultivo de vírus animais:

• Os microbiologistas cultivam os vírus com a finalidade de isolá-los e produzí-los em quantidade suficiente para estudos ou para a produção de vacinas.

• Em geral os vírus podem ser cultivados em animais vivos, em ovos embrionados de galinha (ou pato) e em culturas de células.



6.3) Cultivo de vírus de plantas:

• Podem ser cultivados pela inoculação de uma suspensão viral em plantas por meio de uma agulha hipodérmica ou de escarificações provocadas nas folhas da planta.



Cultivo de vírus



7) Doenças causadas por vírus:

• As mais conhecidas são: gripe, raiva, poliomielite, febre amarela, dengue, hepatite, herpes, sarampo, catapora, caxumba, rubéola, varíola e aids.



8) Principais vírus de interesse em alimentos:

8.1) Vírus da hepatite A:

• Infecta células do fígado, causando a hepatite.

• Sintomas: dores abdominais, mal estar, cefaléia, febre baixa, anorexia, náuseas, vômitos e etc.

• Pode evoluir para a cura ou pode evoluir para formas prolongadas se o vírus permanecer por mais de 6 meses.

• Pode haver complicações evoluindo para a forma fulminante (raro)



• Tratamento: não é feito por medicações, e sim repouso e alimentação adequada.

• Fontes de contaminação:

– Principalmente a ingestão de água contaminada com o vírus.

• Existe vacina.



8.2) Vírus Norwalk:

(Rotavírus)

• Podem ser classificados em seis grupos• Os vírus do grupo A são encontrados com maior

freqüência em bebê se crianças• Os do grupo B produzem diarréia em adultos• O rotavírus pertence a família Reoviridae, tem

aproximadamente 70 nanômetros de diâmetro, possuem cápsula e contém RNA de dupla fita.

• A principal via de transmissão é fecal-oral• O período de incubação: geralmente dois dias• Sintomas: vômitos, diarréia, dor abdominal e febre.



8.3) Poliovírus:• Causa a poliomielite• Transmitido por alimentos contaminados

principalmente leite e outras bebidas preparadas• Prevenção: vacina, higiene pessoal e aquecimento

correto dos alimentos8.4) Vírus Coxsacxil:

• Causa gastroenterite• Transmitido por alimentos contaminados• Sintomas: febre e vômito• Prevenção: higiene pessoal, aquecimento correto dos

alimentos



Referências bibliográficas:

• PELCZAR,M. Microbiologia Conceitos e Aplicações, Vol 1, São Paulo: Makrons Books, 1996.

• TALARO K; TALARO, A. Foundations in Microbiology. Second edition. WCB. Mc graw-Hill

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