Complemento 5 2024 1

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Complemento 
Prática 5 em reforma
 
CONSTRUÇÃO LÚDICA DE UMA EsTRUTURA ICoSAÉDRICA REPRESENTATIVA DO ARRANJO MOLECULAR TRIDIMENSIONAL DE UM TIPO DE VÍRUS NÃO ENVELOPADO E BIDIMENSIONAL DE VÍRUS ENVELOPADO E/OU NÃO ENVELOPADO
 
Maulori Curié Cabral
Maria Isabel Madeira Liberto
 
 Introdução:
 
 No que tange à Virologia atual, são conhecidas duas grandes classes de vírus: os vírus clássicos e os vírus gigantes. Os clássicos são aqueles constituídos de apenas um tipo de ácido nucleico (DNA ou RNA) e dimensão de até 250 nm. Os vírus gigantes, como o próprio nome indica, estão acima deste tamanho e são constituídos por uma estrutura nucleoide, contendo DNA, RNA e alguns fatores de transcrição e tradução.
 Os parágrafos a seguir contam uma breve história dos fenômenos que alicerçaram os conceitos fundamentais da Virologia relacionados aos vírus clássicos, pois os vírus gigantes só foram caracterizados como tal, em 2003. 
 As primeiras evidências registradas sobre as viroses na natureza foram descritas em 1892 pelo fitopatologista russo Dmitri Ivanowski e em 1898 pelo fitopatologista holandês Martinus Beijerinck. Ambos estavam examinando plantas que apresentavam sinais da doença conhecida como Mosaico do Tabaco, cujas folhas são utilizadas na fabricação de cigarros, e concluíram que tal doença estava associada a agentes infecciosos, de tamanho tão diminuto (Figura 1), que passavam pelos poros dos filtros que retinham bactérias. Isso foi comprovado quando plantas de Fumo saudáveis foram contaminadas com o suco filtrado, de plantas que apresentavam os sinais da doença. Julgando que as lesões fossem decorrentes da presença de um tipo de toxina, os pesquisadores julgaram pertinente atribuir a esses agentes filtráveis o nome de vírus, termo que, em latim, significa veneno ou toxina.
FIGURA 1 – Escala decimal que relaciona o tamanho dos Vírus com o de outros elementos biológicos.
	Entretanto, no mesmo ano de 1898, na Alemanha, os médicos veterinários Friedrich Loeffler e Paul Frosh, estudando bovinos acometidos de uma doença chamada Febre aftosa, demonstraram, que os agentes infecciosos isolados destes animais, além de serem filtráveis, a quantidade deles era amplificada no corpo dos animais infectados, mesmo que neles fossem inoculadas quantidades ínfimas do produto. Dessa época até o final dos anos 20 do século XX, as práticas laboratoriais de Virologia consistiram em isolar tecidos infectados de animais ou plantas, triturá-los, filtrá-los e inocular o filtrado em novos organismos, das respectivas espécies, para caracterizar o produto inoculado como sendo vírus. 
 
		Na década de 1930, o bioquímico e virologista estadunidense Wendell Stanley, utilizou métodos físico-químicos para demonstrar novas características dos vírus do Mosaico do tabaco (TMV, em Inglês), além da propriedade de serem agentes infecciosos filtráveis.1- Não sedimentavam quando submetidos aos processos de centrifugação; 2- não podiam ser cultiváveis em meios de cultura usados em bacteriologia; 3- Eram invisíveis ao microscópio ótico e que, tal qual as proteínas conhecidas à época, podiam ser obtidos sob a forma cristalizada (Figura 2.1) quando as preparações virais eram submetidas ao mesmo processo laboratorial que era utilizado para purificação de proteínas;. 4-Mostrou ainda que, as preparações virais cristalizadas, podiam ser dissolvidas em água e depois recristalizadas, mais de uma vez, sem perda da capacidade infecciosa.
 
FIGURA 2 .1 - Cristais de vírus do mosaico do tabaco observados ao microscópio, obtidos a partir da primeira preparação cristalizada. A barra corresponde a 0,1 mm, ou seja, 100 µm.
 
No começo da década de 1950, as preparações de vírus da poliomielite também foram purificadas até à fase de cristalização, donde resultaram os cristais que estão mostrados na Figura 2.2.
 
 
FIGURA 2.2 - Cristais de uma preparação de vírus da poliomielite. Detalhe: enquanto os cristais têm tamanho variando de 2 a 20 micrômetros (µm), o tamanho das partículas de vírus da poliomielite é 20 nanômetros (nm), ou seja, a dimensão dos cristais é 100 a 1000 vezes maior que a dimensão dos vírus 
 
Em 1957, os virologistas e bioquímicos H. L. Fraenkel-Conrat e B.Singer usaram dois tipos de vírus do mosaico do tabaco, purificados pelas técnicas de precipitação de proteínas e, desses materiais, isolaram os respectivos ácidos nucléicos. Usando proteínas de um dos tipos de vírus e RNA de outro, prepararam um outro tipo de partícula de vírus híbrido. Essa preparação de vírus hibrido foi inoculada em plantas susceptíveis e, desta planta, assim contaminada, o tipo de vírus isolado era idêntico aos vírus doadores do RNA, demonstrando, dessa forma, pela primeira vez, que as moléculas de RNA, assim como as de DNA, também são fontes de informação genética. (Figura 3).
 
 
 
 
 
FIGURA 3a e 3b- Representação esquemática do experimento de Fraenkel-Conrat & Singer para desmontar e remontar partículas de vírus do mosaico do tabaco que são formadas por proteínas e uma fita de RNA. 
 
A ideia de vírus como arranjos moleculares foi corroborada por A. Molla e colaboradores, em 1991, ao conseguirem sintetizar, usando técnicas moleculares, partículas de vírus da poliomielite, para os quais propuseram a fórmula química C332.662H492.388, N98245, O131.196, P7.500, S2.340.
 
Considerando os vírus como arranjos moleculares, para que os mesmos sejam produzidos, pelas células, é necessário que as mesmas disponham do repertório enzimático adequado ao exercício dessa função. Por isso, quanto mais amplo for o repertório enzimático de um determinado tipo celular, maior será a probabilidade de ele ser competente para sintetizar os componentes virais. 
Portanto, é fácil entender a frase “virose, só tem quem pode”. Também é pacífico perceber que, quanto maior for a quantidade de células, competentes para produção dos componentes de determinado tipo de vírus, presente no organismo de um indivíduo, mais intensa será a virose apresentada pelo mesmo. Essa concepção justifica o fato das viroses poderem ser assintomáticas (o indivíduo não tem sintomas, mas é um potencial disseminador da virose), ou serem expressas de forma branda, intensa ou grave, levando até à morte ( neste caso, a seleção natural se apresenta, eliminando os suscetíveis, ou seja, aqueles geneticamente preparados com grande quantidade de células competentes para produzir aquele tipo de vírus, o que leva à intensa produção de vírus, pelo envolvimento de uma ampla abundância de células competentes, levando a extensa lesão tecidual e, com isso , importante disfunção orgânica, levando ao óbito). 
De forma lúdica, você vai desenvolver uma atividade que lhe dará uma percepção bem aproximada do que ocorre na célula, após receber um genoma viral. Você deve se imaginar sendo uma célula competente (possuir todas as enzimas necessárias à produção dos componentes virais), utilizando essas ferramentas enzimáticas que você dispõe.
Quanto mais pobre em nutrientes for o meio onde as células se encontram, mais diversificado ou amplo será o seu repertório enzimático funcional, para que ela possa produzir os nutrientes de que precisa, estando em um meio pobre e, portanto, maior será a probabilidade de expressar todas as enzimas necessárias à produção de todos os componentes virais (entendeu o significado da expressão “célula competente”?).
 
O desenvolvimento desta atividade prática visa demonstrar como os vírus são arranjados, molecularmente, pelas células, em estruturas que montam e desmontam, de acordo com as condições de pH do ambiente.
 
OBJETIVOS DA ATIVIDADE:
 
Ao final da atividade, o aluno deverá ser capaz de:
1. Reconhecer a importância da participação das endopeptidases, no processo de produção de proteínas virais, pelas células infectadas;
1. Compreender como as células exercem o controle da qualidade pós traducional das proteínas neoformadas;
1. Reconhecer a importância das mudanças conformacionais, nas proteínas, no processo de montagem das proteínas virais;
1. Entender a expressão “só temvirose quem pode”, relacionando-a com a necessidade da presença de células competentes, na quantidade necessária à produção dos componentes virais;
1. Perceber que a expressão de sinais e sintomas de uma virose vai depender da quantidade dessas células competentes, que o indivíduo possui no seu corpo. 
6. Perceber a ação das práticas de higiene na profilaxia da COVID 19 e outros
7. Entender por que o detergente age sobre os vírus da COVID 19 e outros
 
 
 
 
1A) Construção de uma partícula de virus não envelopado:
 
EXECUÇÃO:
Para iniciar a construção da estrutura icosaédrica (20 lados) você vai precisar ter 60 peças cilindricas do tamanho de meio canudo. Inclusive, podem ser preparadas com canudos, de tamanho igual, cortados na metade. Mas, como está difícil encontrar canudos para comprar, vamos iniciar as tarefas fabricando nossos próprios canudos.
1. Para isto você vai precisar de oito folhas de papel (Preferencialmente, rascunho) tamanho A4. Dobrar cada folha, ao longo do comprimento, para cortar em duas metades. Dobrar cada tira, ao longo da largura, para cortá-la em duas metades. Dobrar cada uma destas metades, ao longo da largura, e cortá-la para obter dois retângulos medindo 7,5 X10,6 cm. Assim, cada folha será transformada em oito retângulos. Você vai precisar de 60 destes retângulos. Cortando as dobras com uma faca afiada ou estilete, vai mais rápido, porém, requer muita atenção para evitar acidente provocado pelo instrumento cortante. 
 
1. Enrole o retângulo de papel cobrindo um palito de churrasco ou uma agulha de tricor para obter um canudo de 10,6 cm de comprimento. Atente para que o papel não esteja folgado nem as bordas desencontradas. Passe cola branca na beirada interna do papel, e cole antes de despir a haste cilíndrica que você usou. Repetir esta atividade até aprontar os 60 canudos (Figura 4); 
 
Figura 4-Montagem dos canudos para montagem tridimensional de uma partícula viral
 
1. Considere cada canudo como sendo uma molécula de proteína monomérica, que pode se agregar, espontaneamente, para formar uma estrutura trímérica. Para isto, amasse as pontas de três canudos e passe uma fina camada de cola em uma das faces do amassado. Junte as extremidades dos três canudos de modo a formar um triangulo equilátero. Repetir esta atividade até aprontar 20 triângulos. Extrapolando para a Virologia, considere cada um deles como sendo um capsômero, a unidade proteica formadora do capsídio viral; 
 
1. O outro componente estrutural de uma partícula de vírus é o ácido nucleico. Para preparar esse componente, pegue uma tesoura é a considere como sendo uma "polimerase". Usando a tesoura, transforme uma folha de papel A4 em uma fita contínua, com 2cm de largura. A fita ficará com curvas, correspondentes às quinas da folha de papel. Repetir esta atividade até aprontar três fitas. Depois cole uma das pontas da primeira ponta na segunda e a segunda na terceira. Ponto, considere então que você tem agora um genoma viral, linear, que codifica para três proteínas: a polimerase, a reguladora e a estrutural; 
 
 
1. Considerando que, no processo de montagem das partículas virais os capsômeros promovem uma auto agregação, então, para simular este evento, você vai precisar unir um triângulo num outro, usando um pedaço de fita adesiva, para fixá-los, pela região central do . canudo. Repetir o processo, de modo a acrescentar o terceiro, o quarto e o quinto triângulo, unidos lateralmente. Com este procedimento, você formou uma estrutura pentaméríca de capsômeros. Durante a montagem de uma partícula viral, a formação deste primeiro pentâmero é um estágio crucial, pois, as proteínas que estão no centro do pentâmero modificam a conformação estrutural e passam a apresentar cargas positivas. Daí, esta região central atrai para si o ácido nucleico que é rico em carga negativa, decorrente das bases nitrogenadas e dos íons fosfato que o compõem. Isto significa que, para simular a ocorrência desse fenômeno você vai colar uma parte qualquer da fita no centro do pentâmero. A estrutura formada será parecida a um chapéu com a fita pendurada (Figura 5);
 
Figura 5 -Ligação do Ácido Nucleico aos vértices do pentâmero
 
1. Agora, para continuar a montagem, fixe um novo triângulo ao pentâmero, depois outro e assim, sucessivamente, até montar novo pentâmero e, no centro dele, fixar outra parte da fita. Repetir este procedimento, adicionando gradualmente, triângulo por triângulo, e você verá que vai sendo formada uma concha. Mantenha toda a fita dentro da concha quando for colocar o último triângulo. Não se esqueça de prender o "Ácido nucleico" no vértice dos novos pentâmeros formados
.
1. Pronto. Você conseguiu, mostrou ser uma “célula competente”. Está pronto o seu modelo de partícula viral feita com seu esforço e perseverança (Figura 6). 
 
Figura 6- estrutura tridimensional montada
 
1. Desta tarefa fica o ensinamento: as células fabricam os vírus sob a forma de arranjo molecular. 
 
Essa estrutura icosaédrica representa um tipo de vírus não envelopado (ver figuras 7 e 8), que pode ser, por exemplo, vírus da poliomielite. Para o relatório, faça uma pesquisa sobre as características físico-químicas e a virose associada a esses vírus.
 
 
 
 
 
Figura 7– Esquema de um icosaedro
 
 
FIGURA 8– Figura esquemática do capsídio de adenovírus e micrografia da partícula
 
Esta atividade constitui-se numa forma lúdica, para alcançar o entendimento de vírus como produtos de células competentes. Os componentes desses arranjos são fabricados pelas células que possuem, em seu repertório enzimático, todas as enzimas necessárias para a construção das partículas virais. Células com essas características, são ditas competentes para a produção do tipo viral que a contaminou.
In vitro, as partículas de vírus não envelopados podem ser desmontadas e montadas por
 meio de processos físico-químicos, envolvendo: pH, temperatura e força iônica da solução. Quanto mais amplo for o repertório enzimático de um tipo celular, mais chance ele terá de ser competente para a produção de vírus e, quanto maior a quantidade de células com essa competência um indivíduo possuir, mais intensa será a expressão dos sinais e sintomas da virose, que ele apresentará, se for contaminado com o tipo viral compatível. Se você entendeu isso, poderá passar para seus futuros alunos esses conceitos. A ludicidade é um elemento de grande auxílio na prática docente e, sempre que possível, deve ser agregada à explicação dos conteúdos, simplificando uma aula e tornando-a mais prazerosa. Brincando aprende-se mais e melhor, mas lembre-se que esta brincadeira é coisa séria. construir uma partícula viral. Você têm, em anexo, sugestões para montagem de partículas bidimensionais. 
 
1B)– No final deste complemento da atividade prática, continuando a ludicidade , você encontra o anexo das figuras bidimensionais a construir (a partir da página 13): Combine, com seu (sua) tutor(a) e colegas, qual figura deverá montar, fotografar, identificar e colocar as características no relatório. Deverão .ser apresentadas na próxima prática (nome, caracteristicas fiisico-químicas do vírus, cuja montagem lhe coube, virose associada, forma de transmissão e prevenção da infecção. Insira tudo no relatório
 1C) – Vamos mandar os vírus envelopados embora?
 - Pegue um prato de fundo claro e coloque um pouco de água
 -Salpique pimenta do reino em pó ou canela em pó, cobrindo toda a superfície líquida, formando uma película sobre a água (Figura 9a).
 - Encoste a ponta do dedo seco, suavemente, na especiaria que está boiando na água do prato. Alguns grãos poderão ficar aderidos ao dedo, mas a camada ficará inteira (Figura 9b).
 - Lambuze a ponta do dedo com detergente de lavar louça e volte a encostá-lo, suavemente, na camada de especiaria. Abrirá um halo e você impressionará seus alunos com a mágica (Figura 9c). 
 A tensão superficial da água, quebrada pelo detergente, fornece a explicação, que o professor dará ao aluno, de incompatibilidade de coexistência entreo detergente e o envoltório lipídico viral (lembrar a ação do detergente , que permite que a água retire a gordura dos pratos usados na refeição) . Sem o envelope, os vírus não têm ligantes para a membrana celular, deixando de ser infecciosos. 
 
	
	
	
	9a )Película de canela em pó na água
	9b) Dedo seco após tocar no centro da película
	9c) Dedo com detergente tocando no centro da película
Figura 9. Aspecto visual da ação do detergente sobre óleos essenciais de especiarias (arquivo)
 
9- Discussão dos resultados da prática anterior
 
10- Faça um relatório o mais completo possível e bem ilustrado com suas fotos e/ou vídeo. 
 
11 -Responda também, no relatório, as duas questões propostas pelo(a) TP.
 
 
 
FONTES:
 
LIBERTO, M.I.M.; CABRAL, M.C.; LINS, U.G.C. Microbiologia.Vol. 2. Ed.CECIERJ RJ. 2010.
 
Apostila:Objetivos das aulas e Roteiros das aulas práticas de Virologia da Disciplina Microbiologia e Imunologia, para o Curso de Enfermagem da UFRJ. 2016.
 
http://www.ufjf.br/microbiologia/files/2013/05/Caracteristicas-gerais-dos-virus-e Replica%C3%A7%C3%A3o.pdf
 
https://slideplayer.com.br/slide/5940516/
 
https://slideplayer.com.br/slide/380605/
 
http://docente.ifsc.edu.br/melissa.kayser/MaterialDidatico/Microbiologia/Aula%209%20%20V%CADrus.pdf
Downloads/Media_765622_smxx%20(3).pdf a partir da página 13
Para desenvolver a parte 1B da Atividade Prática 5, faça o download que consta abaixo da figura de Coronavírus e utilize as páginas de 13 em diante:
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