Micromorfologia e Replicação Viral

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UNIVERSIDADE​ ​ESTADUAL​ ​DE​ ​MONTES​ ​CLAROS​ ​–​ ​UNIMONTES 
CENTRO​ ​DE​ ​CIÊNCIAS​ ​BIOLÓGICAS​ ​E​ ​DA​ ​SAÚDE 
DEPARTAMENTO​ ​DE​ ​BIOLOGIA​ ​GERAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Vírus:​ ​Micromorfologia​ ​a 
Replicação​ ​Viral 
 
 
Microbiologia 
 
 
Prof.​ ​Sérgio​ ​Avelino​ ​M.​ ​Nobre 
 
 
 
 
 
 
​ ​​ ​​ ​​ ​Acadêmica:​ ​Natalice​ ​Barbosa​ ​De​ ​Jesus 
 
Montes​ ​Claros-​ ​Set.​ ​2017 
 
 
Vírus:​ ​Micromorfologia​ ​a​ ​Replicação​ ​Viral 
 
INTRODUÇÃO 
Os vírus são muito pequenos para serem vistos ao microscópio óptico e não se 
multiplicam fora de suas células hospedeiras. Por isso, embora as doenças causadas por vírus 
não sejam uma novidade, as partículas virais não puderam ser estudadas até o século XX. Em 
1886, o químico holandês Adolf Mayer demonstrou que a doença do mosaico do tabaco (DMT) 
era transmissível de uma planta doente para uma planta sadia. Em 1892, em uma tentativa de 
isolar a causa da DMT, o bacteriologista russo Dimitri Iwanowski filtrou a seiva de plantas 
doentes em filtros de porcelana construídos para reter bactérias. Ele esperava encontrar o 
micróbio preso ao filtro. Ao contrário, constatou que o agente infeccioso havia passado através 
dos diminutos poros do filtro. Quando ele injetou o fluido filtrado em plantas sadias, elas 
contraíram a doença. A primeira doença humana associada com um agente filtrável foi a febre 
amarela. 
Os avanços nas técnicas de biologia molecular nos anos de 1980 e 1990 permitiram a 
identificação de vários novos vírus, incluindo o vírus da imunodeficiência humana (HIV) e o 
coronavírus associado à síndrome respiratória aguda severa (SARS). O vírus israelense da 
paralisia aguda tornou-se uma preocupação em 2006, quando dizimou cerca de 90% das abelhas 
polinizadoras em algumas colmeias norte-americanas. Esse novo vírus foi identificado pela 
primeira vez em Israel, em 2002, e parece circular nos Estados Unidos desde então. Doenças 
humanas causadas por esses vírus serão discutidas na Parte Quatro. Neste capítulo, iremos 
estudar​ ​a​ ​biologia​ ​dos​ ​vírus.​ ​(TORTORA​ ​et​ ​al.,​ ​2012) 
Os vírus são elementos genéticos que conseguem se replicar apenas no interior de uma 
célula viva, denominada célula hospedeira. Os vírus possuem seu próprio genoma e, neste 
sentido, são independentes do genoma da célula hospedeira. No entanto, os vírus dependem da 
célula hospedeira para energia, intermediários metabólicos e síntese proteica. Os vírus são, 
portanto, parasitas intracelulares obrigatórios. Os vírus infectam tanto células procarióticas 
quanto eucarióticas e são responsáveis por muitas doenças infecciosas de seres humanos e 
outros organismos (MADIGAN et al., 2016). Embora os vírus não sejam células, eles possuem 
um genoma de ácido nucleico que codifica as funções necessárias para sua replicação e uma 
forma extracelular, denominada vírion, que permite que o vírus viaje de uma célula hospedeira 
para outra. Os vírus são incapazes de replicarem-se, a menos que o próprio vírion (ou seu 
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genoma, no caso de vírus bacterianos) penetre em uma célula hospedeira adequada, um processo 
denominado​ ​infecção. 
DISCUSSÃO 
 Os vírus foram diferenciados de outros agentes infecciosos por serem muito pequenos 
(filtráveis) e por serem parasitas intracelulares obrigatórios – ou seja, requerem células 
hospedeiras vivas para se multiplicarem. Entretanto, essas duas propriedades são compartilhadas 
por determinadas bactérias pequenas como algumas riquétsias. As características que realmente 
distingue os vírus estão relacionadas a sua organização estrutural simples e aos mecanismos de 
multiplicação. Dessa forma, os vírus são entidades que: Contêm um único tipo de ácido 
nucleico, DNA ou RNA, contêm um invólucro proteico (às vezes recoberto por um envelope de 
lipídios, proteínas e carboidratos) que envolve o ácido nucleico, multiplicam-se no interior de 
células vivas utilizando a maquinaria de síntese celular, induzem a síntese de estruturas 
especializadas na transferência do ácido nucleico viral para outras células. Os vírus possuem 
poucas ou mesmo nenhuma enzima própria para seu metabolismo. Por exemplo, não possuem 
enzimas para a síntese proteica e a geração de ATP. Os vírus devem se apossar da maquinaria 
metabólica da célula hospedeira para sua multiplicação. Esse fato é de considerável importância 
médica para o desenvolvimento de drogas antivirais, pois a maioria das drogas que interferem 
na multiplicação viral também pode interferir com a fisiologia da célula hospedeira, sendo, por 
isso,​ ​demasiadamente​ ​tóxicas​ ​para​ ​uso​ ​clínico. 
1. Micromorfologia​ ​do​ ​Vírus 
 Um vírion é uma partícula viral completa e infecciosa composta por um ácido nucléico 
envolto por uma cobertura de proteína, que o protege do ambiente e serve como um veículo de 
transmissão de uma célula hospedeira para outra. O tamanho viral é determinado com o auxílio 
da microscopia eletrônica. Vírus diferentes variam consideravelmente em tamanho. Apesar de a 
maioria deles ser um pouco menor que as bactérias, alguns dos maiores vírus (como o vírus da 
vaccinia) são praticamente do mesmo tamanho de algumas bactérias pequenas (como 
micoplasmas,​ ​riquétsias​ ​e​ ​clamídias).​ ​O​ ​comprimento​ ​dos​ ​vírus​ ​varia​ ​de​ ​cerca​ ​de​ ​20​ ​a​ ​1.000​ ​nm. 
1.1. Ácido​ ​nucleico 
Os vírus são classificados de acordo com as diferenças na estrutura desses envoltórios. 
Ao contrário das células procarióticas e eucarióticas, nas quais o DNA é sempre o material 
genético principal (o RNA possui um papel auxiliar), os vírus podem possuir tanto DNA como 
RNA, mas nunca ambos. O ácido nucleico dos vírus pode ser de fita simples ou dupla. Assim, 
2 
 
existem vírus com DNA de fita dupla, DNA de fita simples, RNA de fita dupla e RNA de fita 
simples. Dependendo do vírus, o ácido nucléico pode ser linear ou circular. Em alguns vírus 
(como o vírus da gripe), o ácido nucleico é segmentado. A porcentagem de ácido nucleico viral 
em relação à porcentagem de proteína é de cerca de 1% no caso do vírus influenza e de cerca de 
50% para certos bacteriófagos. A quantidade total de ácido nucleico varia de poucos milhares de 
nucleotídeos (ou pares de nucleotídeos) até 250.000 nucleotídeos. (O cromossomo de E. coli 
possui,​ ​aproximadamente,​ ​4​ ​milhões​ ​de​ ​pares​ ​de​ ​bases. 
1.2. Capsídeo​ ​e​ ​envelope 
 O ácido nucleico dos vírus é protegido por um envoltório proteico chamado de 
capsídeo. A estrutura do capsídeo é determinada basicamente pelo genoma viral e constitui a 
maior parte da massa viral, especialmente em partículas pequenas. Cada capsídeo é composto 
por subunidades proteicas chamadas de capsômeros. Em alguns vírus, as proteínas que 
compõem os capsômeros são de um único tipo; em outros, vários tipos de proteínas podem estar 
presentes. Os capsômeros em geral são visíveis nas microfotografias eletrônicas. A organizaçãodos capsômeros é característica para cada tipo de vírus. Em alguns vírus, o capsídeo é coberto 
por um envelope, que normalmente consiste em uma combinação de lipídios, proteínas e 
carboidratos. Alguns vírus animais são liberados da célula hospedeira por um processo de 
extrusão, no qual a partícula é envolvida por uma camada de membrana plasmática celular que 
passa a constituir o envelope viral. Em muitos casos, o envelope contém proteínas codificadas 
pelo genoma viral juntamente com materiais derivados de componentes normais da célula 
hospedeira. 
2. Morfologia​ ​geral 
 Os vírus podem ser classificados em vários tipos morfológicos diferentes, com base na 
arquitetura do capsídeo. A estrutura do capsídeo tem sido elucidada por microscopia eletrônica e 
uma​ ​técnica​ ​conhecida​ ​como​ ​cristalografia​ ​de​ ​raios​ ​X. 
2.1. Vírus​ ​helicoidais 
Os vírus helicoidais lembram bastões longos, que podem ser rígidos ou flexíveis. O genoma 
viral está no interior de um capsídeo cilíndrico e oco com estrutura helicoidal. Os vírus que 
causam​ ​raiva​ ​e​ ​febre​ ​hemorrágica​ ​são​ ​helicoidais. 
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Figura 1: Morfologia de um vírus helicoidal. (a) Diagrama de uma parte de um vírus helicoidal. Foram removidas várias fileiras 
de capsômeros para expor o ácido nucleico.(b) Microfotografia do vírus Ebola, um filovírus, mostrando os bastonetes helicoidais. 
Imagem​ ​disponível​ ​no​ ​livro​ ​de​ ​microbiologia​ ​de​ ​Tortora,​ ​Funke​ ​&​ ​Case,​ ​pág​ ​373. 
 
2.2. Vírus​ ​poliédricos 
Muitos vírus animais, vegetais e bacterianos são poliédricos. O capsídeo da maioria dos vírus 
poliédricos tem a forma de um icosaedro, um poliedro regular com 20 faces triangulares e 12 
vértices . Os capsômeros de cada face formam um triângulo equilátero. O adenovírus é um 
exemplo de um vírus poliédrico com a forma de um icosaedro. O poliovírus também é 
icosaédrico. 
 
Figura 2: Morfologia de um vírus poliédrico. (a) Diagrama de um vírus poliédrico (icosaédrico). (b) Microfotografia do Mastadenovirus, um 
adenovírus. São visíveis os capsômeros individuais do capsídeo. Imagem disponível no livro de microbiologia de Tortora, Funke & Case, pag 
372. 
 
2.3. Vírus​ ​envelopados 
 O capsídeo de alguns vírus é coberto por um envelope. Os vírus envelopados são 
relativamente esféricos. Os vírus helicoidais e os poliédricos envoltos por um envelope são 
denominados vírus helicoidais envelopados ou vírus poliédricos envelopados. Um exemplo de 
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vírus helicoidais envelopado é o vírus influenza . O vírus do herpes (gênero Simplexvirus) é um 
exemplo de vírus poliédrico (icosaédrico) envelopado. Os vírus envelopados possuem uma 
membrana circundando o nucleocapsídeo e podem possuir genoma de RNA ou DNA. Muitos 
vírus envelopado (p. ex., vírus influenza) infecta células animais, nas quais a membrana 
citoplasmática é diretamente exposta ao ambiente. Em contrapartida, células de plantas e 
bactérias são circundadas por uma parede celular no exterior da membrana citoplasmática, e 
portanto​ ​poucos​ ​exemplos​ ​de​ ​vírus​ ​envelopados​ ​são​ ​conhecidos​ ​nestes​ ​organismos. 
Em geral, o vírion inteiro penetra na célula animal durante a infecção, com o envelope, 
se presente, auxiliando no processo de infecção pela fusão com a membrana da célula 
hospedeira. Vírus envelopados também são mais facilmente liberados da célula animal. À 
medida que eles são liberados da célula hospedeira, são recobertos por material da membrana. O 
envelope viral consiste principalmente de membrana citoplasmática da célula hospedeira, porém 
algumas proteínas virais de superfície são embebidas no envelope à medida que o vírus é 
liberado da célula. O envelope viral é importante na infecção, uma vez que é o componente do 
vírion que entra em contato com a célula hospedeira. A especificidade da infecção pelo vírus 
envelopado e alguns aspectos da sua penetração são, assim, controlado em parte pela química 
dos seus envelopes. As proteínas de envelope vírus-específicas são essenciais tanto para a 
ligação do vírion com a célula hospedeira durante a infecção quanto para a libertação do vírion a 
partir​ ​da​ ​célula​ ​hospedeira​ ​após​ ​a​ ​replicação. 
​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​ 
Figura 3: Morfologia de um vírus helicoidal envelopado. (a) Diagrama de um vírus helicoidal envelopado. (b) 
Microfotografia do vírus influenza A2. Imagem disponível no livro de microbiologia de Tortora, Funke & Case, pág 
372. 
 
2.4. Vírus​ ​complexos 
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Alguns vírus, particularmente os vírus bacterianos, possuem estruturas complicadas e 
são denominados vírus complexos. Um bacteriófago é um exemplo de um vírus complexo. 
Alguns bacteriófagos possuem capsídeos com estruturas adicionais aderidas. O capsídeo 
(cabeça) é poliédrico e a bainha é helicoidal. A cabeça contém o genoma viral. Os poxvírus são 
outro exemplo de vírus complexos que não possuem capsídeos claramente definidos, mas 
apresentam​ ​várias​ ​coberturas​ ​ao​ ​redor​ ​do​ ​genoma​ ​viral. 
 
Figura 4: Morfologia de um vírus complexo. (a) Diagrama e microfotografia 
de um bacteriófago T-par. (b) Microfotografia do vírus da varíola, uma 
espécie do gênero Orthopoxvirus. Imagem disponível no livro de 
microbiologia​ ​de​ ​Tortora,​ ​Funke​ ​&​ ​Case,​ ​pág​ ​374. 
 
3. Replicação​ ​viral 
 Para um vírus replicar-se, ele deve induzir uma célula hospedeira viva a sintetizar todos 
os componentes essenciais necessários à produção de novos vírions. Devido aos requerimentos 
biossintéticos e energéticos, células hospedeiras mortas não são capazes de replicar vírus. 
Durante uma infecção ativa, os componentes virais são montados em novos vírions que são 
liberados da célula. Uma célula que suporta o ciclo completo de replicação de um vírus é dita 
permissiva para aquele vírus. Em um hospedeiro permissivo, o ciclo de replicação viral pode ser 
dividido​ ​em​ ​cinco​ ​etapas: 
3.1. ​ ​Ligação​ ​(adsorção)​ ​do​ ​vírion​ ​à​ ​célula​ ​hospedeira 
É a ligação de uma molécula presente na superfície da partícula viral com os receptores 
específicos da membrana celular do hospedeiro. Nos vírus envelopados, as estruturas de ligação 
geralmente se apresentam sob a forma de espículas, como nos ​Paramyxovirus e nos vírus sem 
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envelope. A ligação célula-vírus geralmente está relacionada a um ou grupo de polipeptídeos 
estruturais, como acontece nos ​Papilomavírus ​. A presença ou ausência de receptores celulares 
determina o tropismo viral, ou seja, o tipo de célula em que são capazes de ser replicados. Para 
haver a adsorção, é necessária uma ponte entre as proteínas mediadas por íons livres de cálcio e 
magnésio, uma vez que as proteínas apresentam carga negativa. Outros fatores vão influenciar 
diretamente na adsorção do vírus na membrana celular, tais como, temperatura, pH e envoltórios 
com​ ​glicoproteínas. 
3.2. ​ ​Penetração​ ​(entrada,​ ​injeção)​ ​do​ ​ácido​ ​nucleico​ ​do​ ​vírion​ ​na​ ​célula​ ​hospedeiraÉ a entrada do vírus na célula. Esta pode ser feita de duas maneiras: fusão e viropexia. 
A fusão é quando a membrana celular e o envelope do vírus se fundem, permitindo a entrada 
deste no citosol da célula. No caso da família ​Paramyxoviridae​, a proteína F catalisa a ligação 
da membrana com o envelope. A viropexia é uma invaginação da membrana celular mediada 
por receptores e por proteínas, denominadas clatrinas, que reveste a membrana internamente. 
Nos dois mecanismos existe uma dependência em relação à temperatura adequada, que fica em 
torno​ ​de​ ​37ºC,​ ​em​ ​vírus​ ​que​ ​replicam​ ​em​ ​células​ ​de​ ​vertebrado. 
3.3. Síntese de ácidos nucleicos e proteínas virais pela maquinaria da célula 
hospedeira,​ ​de​ ​acordo​ ​com​ ​o​ ​redirecionamento​ ​determinado​ ​pelo​ ​vírus 
3.3.1. Desnudamento: 
Neste processo, o capsídeo é removido pela ação de enzimas celulares existentes nos 
lisossomos, expondo o genoma viral. Além disso, se observa a fase de eclipse, onde não há 
aumento do número de partículas infecciosas na célula hospedeira. De uma maneira geral, o 
vírus que possui como ácido nucléico o DNA faz síntese no núcleo, com exceção do ​Poxvirus​, 
uma vez que precisa da enzima polimerase, encontrada no núcleo da célula. O vírus que possui 
como genoma o RNA faz a síntese viral no citoplasma, com exceção do vírus Influenza, pois já 
possui​ ​a​ ​enzima​ ​polimerase. 
3.3.2. Síntese​ ​viral: 
A síntese viral compreende a formação das proteínas estruturais e não estruturais a 
partir dos processos de transcrição e tradução. Os vírus foram agrupados em sete classes 
propostas por Baltimore em 1971, de acordo com as características do ácido nucléico e as 
estratégias de replicação. Nos vírus inseridos nas classes I, III, IV e V, o processo de tradução 
do RNA mensageiro ocorre no citoplasma da célula hospedeira. Já nos vírus da classe II, este 
processo ocorre no núcleo. Em todas estas classes, o RNA mensageiro sintetizado vai se ligar 
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aos ribossomos, codificando a síntese das proteínas virais. As primeiras proteínas a serem 
sintetizadas são chamadas de estruturais, pois vão formar a partícula viral. As tardias são as 
proteínas não estruturais, que participam do processo de replicação viral. Na classe VI, os vírus 
de RNA realizam a transcrição reversa formando o DNA complementar 
(RNA’→DNA’→RNA), devido a presença da enzima transcriptase reversa (família 
Retroviridae​). Os vírus da classe VII apresentam um RNA intermediário de fita simples, maior 
do​ ​que​ ​o​ ​DNA​ ​de​ ​cadeia​ ​dupla​ ​que​ ​o​ ​originou​ ​(DNA’→RNA’→DNA). 
3.4. Montagem​ ​dos​ ​capsídeos​ ​e​ ​empacotamento​ ​do​ ​genoma​ ​viral​ ​em​ ​novos​ ​vírions 
Nessa fase, as proteínas vão se agregando ao genoma, formando o nucleocapsídeo. 
Alguns vírus, como o ​Rotavírus​, apresentam mais de um capsídeo. A maturação consiste na 
formação das partículas virais completas, ou vírions, que, em alguns casos, requerem a obtenção 
do envoltório lipídico ou envelope. Este processo, dependente de enzimas tanto do vírus quanto 
da célula hospedeira, podendo ocorrer no citoplasma ou no núcleo da célula. De uma forma 
geral, os vírus que possuem genoma constituído de DNA condensam as suas partes no núcleo, 
enquanto​ ​os​ ​de​ ​RNA,​ ​no​ ​citoplasma. 
3.5. Liberação​ ​de​ ​novos​ ​vírions​ ​pela​ ​célula 
A saída do vírus da célula pode ocorrer por lise celular ou brotamento. Na lise celular 
(ciclo lítico), a quantidade de vírus produzida no interior da célula é tão grande que a célula se 
rompe, liberando novas partículas virais que vão entrar em outras células. Geralmente, os vírus 
não envelopados realizam este ciclo, ao passo que os envelopados saem da célula por 
brotamento. Neste caso, os nucleocapsídeos migram para a face interna da membrana celular e 
saem​ ​por​ ​brotamento,​ ​levando​ ​parte​ ​da​ ​membrana. 
 
Figura 5: ​Ciclo de replicação de um vírus bacteriano. Os vírions e a célula não estão representados em escala. O tamanho da população liberada 
pode​ ​ser​ ​de​ ​uma​ ​centena​ ​ou​ ​mais​ ​vírions​ ​por​ ​célula.​ ​Imagem​ ​disponível​ ​no​ ​livro​ ​Microbiologia​ ​de​ ​brock,​ ​pag​ ​249​. 
 
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Nos primeiros minutos após a infecção, diz-se que os vírus estão em fase de eclipse. Uma 
vez ligados a uma célula hospedeira permissiva, os vírions deixam de estar disponíveis para 
infectar outras células. Esse processo é acompanhado pela penetração do ácido nucleico viral na 
célula hospedeira. Se a célula infectada romper-se nessa fase, o vírion deixará de existir como 
entidade infecciosa, uma vez que o genoma viral não se encontra mais no interior de seu 
capsídeo. 
A fase de maturação é iniciada à medida que as moléculas de ácido nucleico 
recém-sintetizadas são empacotadas no interior dos capsídeos. Durante a fase de maturação, o 
título de vírions ativos no interior da célula aumenta de forma expressiva. Todavia, as novas 
partículas virais não podem ainda ser detectadas, exceto se as células forem lisadas 
artificialmente, a fim de promover sua liberação. Uma vez que os vírions recém-sintetizados 
ainda não surgiram externamente à célula, os períodos de eclipse e maturação, em conjunto, são 
denominados​ ​período​ ​de​ ​latência​ ​da​ ​infecção​ ​viral. 
Ao final da maturação, ocorre a liberação de vírions maduros como resultado da lise 
celular, ou de algum processo de brotamento ou de excreção, dependendo do vírus. O número 
de vírions liberados, denominado tamanho da população liberada (do inglês, burst size), 
depende do vírus e da célula hospedeira em particular, podendo variar de alguns poucos a 
milhares. A duração de um ciclo completo de replicação varia de 20 a 60 minutos (no caso de 
muitos​ ​vírus​ ​bacterianos)​ ​a​ ​8​ ​a​ ​40​ ​horas​ ​(para​ ​a​ ​maioria​ ​dos​ ​vírus​ ​de​ ​animais). 
3.6. Replicação​ ​dos​ ​bacteriofagos 
A maior parte do entendimento do ciclo viral de replicação lítico provém do estudo de 
bacteriófagos que infectam Escherichia coli. Muitos bacteriófagos de RNA e DNA replicam-se 
em E. coli). O bacteriófago T4, será usado como modelo para revisar os estágios individuais do 
ciclo​ ​de​ ​vida​ ​viral​ ​em​ ​mais​ ​detalhes. 
3.6.1. Ligação​ ​e​ ​penetração​ ​viral​ ​do​ ​bacteriófago​ ​T4 
Os estágios iniciais do ciclo de vida de qualquer bacteriófago são a ligação à superfície 
da célula hospedeira, seguida da penetração das camadas externas da célula hospedeira e entrada 
do​ ​genoma​ ​viral​ ​no​ ​interior​ ​da​ ​célula. 
3.6.1.1. Ligação 
O principal fator determinante para a especificidade de um vírus é a ligação. O próprio 
vírion possui uma ou mais proteínas na superfície externa que interagem com componentes 
específicos da superfície celular, denominados receptores. Na ausência de seu receptor 
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específico, o vírus não é capaz de absorver e, portanto, não causa infecção. Além disso, quando 
o sítio receptor é modificado, por exemplo, por mutação, o hospedeiropode tornar-se resistente 
à infecção viral. Assim, o espectro de hospedeiros de um vírus em particular é determinado, em 
sua maior parte, pela presença de um receptor adequado que o vírus seja capaz de reconhecer e 
se ligar a ele. Os receptores são componentes superficiais normais da célula hospedeira, como 
proteínas, carboidratos, glicoproteínas, lipídeos, lipoproteínas ou complexos desses. Os 
receptores realizam funções normais da célula; por exemplo, o receptor para o bacteriófago T1 é 
uma proteína captadora de ferro, enquanto o receptor do bacteriófago lambda normalmente está 
envolvido na captação de maltose. Os carboidratos no lipopolissacarídeo (LPS) da membrana 
exterior de bactérias gram-negativas são os receptores reconhecidos por bacteriófago T4, um 
fago que se liga ao LPS de Escherichia coli. Apêndices que se projetam a partir da superfície da 
célula, como os flagelos e pili, também são receptores comuns para vírus bacterianos. Pequenos 
vírus icosaédricos frequentemente ligam-se na lateral dessas estruturas, ao passo que os 
bacteriófagos filamentosos geralmente se ligam na ponta, como no pilus. Independentemente do 
receptor utilizado, no entanto, uma vez que tenha ocorrido a ligação, a fase é definido para a 
infecção​ ​viral. 
3.6.1.2. Penetração 
A ligação de um vírus a sua célula hospedeira promove alterações tanto no vírus quanto 
na superfície celular. Os bacteriófagos abandonam o capsídeo no exterior da célula e apenas o 
genoma viral alcança o citoplasma. No entanto, a penetração do genoma em uma célula 
suscetível só resultará em replicação viral caso o genoma viral possa ser decodificado. 
Consequentemente, para a replicação de alguns vírus, por exemplo, vírus de RNA, proteínas 
virais específicas devem também penetrar na célula hospedeira juntamente com o genoma viral. 
Os​ ​mecanismos​ ​de​ ​penetração​ ​mais​ ​complexos​ ​foram​ ​observados​ ​nos​ ​bacteriófagos​ ​de​ ​cauda. 
O bacteriófago T4 apresenta uma cabeça, no interior da qual o DNA linear de fita dupla 
encontra-se enovelado, e uma cauda longa e relativamente complexa, em cuja extremidade há 
uma série de fibras e espículas da cauda. Os vírions inicialmente ligam-se às células de 
Escherichia coli pelas fibras da cauda. As extremidades das fibras interagem especificamente 
com os polissacarídeos encontrados na camada de LPS da célula, e, em seguida, essas fibras da 
cauda sofrem retração, propiciando o contato entre o cerne da cauda e a parede celular 
bacteriana, por meio de uma série de espículas caudais delgadas, situadas na sua extremidade. A 
ação de uma enzima similar à lisozima promove a formação de um pequeno poro no 
peptidoglicano e a bainha da cauda contrai-se. Quando isto ocorre, o DNA de T4 penetra no 
interior do citoplasma da célula de E. coli, através de um orifício presente na ponta da cauda 
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fágica, em um formato que lembra a injeção por uma seringa. Em contrapartida, o capsídeo de 
T4 permanece fora da célula. O DNA no interior da cabeça do bacteriófago está sob alta pressão 
e, uma vez que o interior da célula bacteriana está sofrendo também a força de pressões 
osmóticas, a injeção DNA do fago leva vários minutos para ser completada. Considere algumas 
das​ ​propriedades​ ​únicas​ ​do​ ​genoma​ ​de​ ​T4​ ​que​ ​afetam​ ​sua​ ​replicação​ ​e​ ​expressão​ ​gênica. 
3.6.2. O​ ​genoma​ ​de​ ​T4 
Uma vez que uma célula hospedeira permissiva tenha sido infectada por um vírus, os 
primeiros eventos giram em torno da síntese de novas cópias do genoma viral. Uma vez que 
existem muitos tipos de genomas virais, há muitos esquemas diferentes para a replicação do 
genoma do viral. Em pequenos vírus de DNA, a replicação do genoma viral é realizada pela 
DNA-polimerase da célula. No entanto, nos vírus de DNA mais complexos, tais como 
bacteriófago T4, o vírus codifica a sua própria polimerase de DNA. Outras proteínas que atuam 
na replicação do DNA viral, tal como as primases e helicases também são codificadas pelo 
genoma de T4. Na verdade, T4 produz as oito proteínas que formam seu próprio complexo 
replissomo​ ​de​ ​DNA​ ​para​ ​facilitar​ ​a​ ​síntese​ ​do​ ​genoma​ ​específico​ ​do​ ​fago. 
3.6.3. ​ ​Replicação​ ​do​ ​bacteriófago​ ​T4 
3.6.3.1. Transcrição​ ​e​ ​tradução 
Logo após a infecção, o DNA de T4 é transcrito e traduzido, e o processo de síntese de 
novos vírions começa. Em menos de meia hora, o processo culmina com a liberação de novos 
vírions​ ​a​ ​partir​ ​da​ ​célula​ ​lisada. 
3.6.3.2. Empacotamento do genoma de T4 e montagem e liberação do 
vírion 
O genoma de DNA do bacteriófago T4 é forçosamente bombeado para uma capsídeo 
pré-montado usando um motor de empacotamento movido a energia. Os componentes do motor 
são codificados por genes virais, mas metabolismo da célula hospedeira é necessário para 
produzir as proteínas e fornecer o ATP requerido para o processo de bombeamento. O processo 
de​ ​empacotamento​ ​pode​ ​ser​ ​dividido​ ​em​ ​três​ ​fases,​ ​como​ ​mostrado​ ​na​ ​figura​ ​a​ ​seguir. 
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Figura 6: Empacotamento do DNA em uma cabeça do fago T4. Proheads são montados a partir de proteínas do capsídeo e do portal, 
ambos os quais permanecem no vírion maduro. À medida que a cabeça é preenchida por DNA, ela se expande e se torna mais 
angular. Uma vez que a cabeça está cheia, o motor de empacotamento se separa e os componentes da cauda são adicionados. 
Imagem​ ​disponível​ ​no​ ​livro​ ​Microbiologia​ ​de​ ​brock,​ ​pag​ ​254. 
 
3.6.4. Bacteriófagos​ ​temperados​ ​e​ ​lisogenia 
O bacteriófago T4 é virulento e, uma vez que a infecção é iniciada, ela sempre leva à 
morte de seu hospedeiro. No entanto, alguns vírus bacterianos de DNA dupla-fita, embora 
capazes de matar as células por meio de um ciclo virulento, podem também apresentar um ciclo 
de vida diferente, que resulta em um relacionamento genético estável com o hospedeiro. Esses 
vírus são denominados vírus temperados. Os vírus temperados podem assumir um estado 
denominado lisogenia, em que a maioria dos genes virais não é expressa, sendo o genoma viral 
replicado em sincronia com o cromossomo do hospedeiro e passado às células-filhas durante a 
divisão celular. O estado lisogênico pode conferir novas propriedades genéticas ao hospedeiro 
bacteriano – uma condição denominada conversão lisogênica –, e veremos vários exemplos nos 
últimos capítulos de bactérias patogênicas cuja virulência (habilidade de causar doença) está 
ligada a um bacteriófago lisogênico. Uma célula que abriga um vírus temperado é denominada 
lisogênica. 
3.6.4.1. O​ ​ciclo​ ​de​ ​replicação​ ​de​ ​um​ ​fago​ ​temperado 
Dois dos fagos temperados mais bem caracterizados são lambda e P1.. Durante a 
lisogenia, o genoma de um vírus temperado encontra-se integrado ao cromossomo bacteriano 
(lambda) ou encontra-se no citoplasma, na forma de plasmídeo (P1). Em qualquer um dos casos, 
o DNAviral, agora denominado prófago, replica-se concomitantemente com a célula 
hospedeira, desde de que os genes que ativam sua via virulenta (lítica) não sejam expressos. A 
manutenção do estado lisogênico deve-se a uma proteína repressora codificada pelo fago. 
Manutenção​ ​do​ ​estado​ ​lisogênico​ ​é​ ​decorrente​ ​de​ ​uma​ ​proteína​ ​repressora​ ​codificada​ ​por​ ​fagos. 
Normalmente, um baixo nível de transcrição dos genes repressores e sua subsequente 
tradução mantêm o repressor a um nível baixo na célula. No entanto, se o repressor do fago for 
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inativado ou se a sua síntese for de algum modo evitada, o prófago poderá ser induzido para a 
fase lítica. Se indução ocorre enquanto o DNA viral é incorporado no cromossomo bacteriano, o 
DNA viral é excisado e os genes de fago são transcritos e traduzidos; novos vírions são então 
produzidos, e a célula hospedeira é lisada. Várias condições de estresse celular, especialmente 
danos ao DNA da célula hospedeira, podem induzir um prófago a entrar na via lítica. Em 
contraste, a “decisão” para prosseguir para a via lítica ou lisogênica após a infecção viral inicial 
ocorre de outra forma, e foi particularmente bem estudada no bacteriófago lambda. Vamos 
explorar​ ​esta​ ​história​ ​agora. 
Figura 7: Consequências de uma infecção por um bacteriófago temperado. As 
alternativas na infecção correspondem à replicação e liberação de vírus 
maduros (lise) ou à lisogenia, frequentemente pela integração do DNA viral ao 
DNA do hospedeiro, como ilustrado. A célula lisogênica pode ser induzida a 
produzir​ ​vírus​ ​maduros,​ ​sofrendo​ ​lise. 
 
3.6.4.2. O​ ​bacteriófago​ ​lambda 
O bacteriófago lambda, que infecta Escherichia coli, é um vírus de DNA dupla-fita com 
cabeça e cauda. Na extremidade 59 de cada uma das fitas de DNA há uma região de fita 
simples, de 12 nucleotídeos de extensão. Essas extremidades “coesivas” de fita simples são 
complementares e, quando o DNA de lambda penetra na célula hospedeira, essas regiões se 
pareiam, formando o sítio cos e circundando o genoma. Se o fago lambda entrar no ciclo lítico, 
sintetizará concatâmeros longos e lineares de DNA genômico por meio de um mecanismo 
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denominado replicação por círculo rolante. Neste processo, uma das fitas do genoma circular de 
lambda é clivada e enrolada como um molde para a síntese da fita complementar. O 
concatâmero de fita dupla é clivado em segmentos de comprimento correspondente ao genoma, 
nos sítios cos, e os genomas lineares resultantes são, então, empacotados no interior das cabeças 
dos fagos lambda. Uma vez que a cauda tenha sido adicionada e os vírions maduros tenham sido 
montados , ocorre a lise da célula e os vírions são liberados. Durante o ciclo lítico, o fago 
lambda pode também empacotar alguns poucos genes cromossômicos do seu hospedeiro lisado 
nos vírions recém-sintetizados e então transferi-los para uma segunda célula hospedeira, um 
processo chamado transdução. A transdução é um importante meio de transferência horizontal 
de​ ​genes​ ​na​ ​natureza​ ​e​ ​esta​ ​é​ ​também​ ​uma​ ​importante​ ​ferramenta​ ​na​ ​genética​ ​bacteriana. 
Em vez do ciclo lítico, se o fago lambda realiza o ciclo lisogênico, seu genoma é 
integrado ao cromossomo de E. coli. A integração requer uma proteína chamada integrase de 
lambda, uma enzima codificada pelo fago que reconhece os sítios de ligação no fago e na 
bactéria, facilitando a integração do genoma de lambda. A partir deste estado relativamente 
estável, certos acontecimentos, tais como danos ao DNA do hospedeiro, podem iniciar o ciclo 
lítico mais uma vez. Depois de tal gatilho, uma proteína de excisão de lambda remove o genoma 
de lambda do cromossomo do hospedeiro, a transcrição do DNA de lambda começa, e 
seguem-se​ ​os​ ​eventos​ ​líticos. 
3.6.4.3. Lise​ ​ou​ ​lisogenia 
A ocorrência de lise ou lisogenia durante a infecção de lambda depende essencialmente 
dos níveis de duas proteínas repressoras chave que podem se acumular na célula durante a 
infecção: o repressor de lambda, também chamado proteína cI, e um segundo repressor, Cro. 
Em​ ​poucas​ ​palavras,​ ​o​ ​acúmulo​ ​do​ ​primeiro​ ​repressor​ ​irá​ ​controlar​ ​o​ ​resultado​ ​da​ ​infecção. 
Se os genes que codificam a proteína cl são rapidamente transcritos após a infecção e cI 
se acumula, ela reprime a transcrição de todos os outros genes codificados por lambda, 
incluindo cro. Quando isso acontece, o genoma de lambda integra-se no genoma do hospedeiro 
e torna-se um prófago. Cro, por sua vez reprime a expressão de uma proteína chamada cII, cuja 
função é ativar a síntese de cI. Assim, à medida que a infecção prossegue, se cl estiver presente 
em níveis suficientes para reprimir a expressão de genes específicos de fagos, Cro poderá 
acumular-se na célula; se isso acontecer, lambda seguirá a via lítica. pererecas) são endêmicas, 
podendo​ ​incluir​ ​gêneros​ ​inteiros. 
 
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CONCLUSÃO 
Vírus estão entre os menores agentes infecciosos conhecidos. Já foram descritos como 
“agentes filtráveis”, pois devido ao tamanho reduzido podem atravessar filtros destinados a reter 
bactérias. Unidade para medida do vírion é da ordem do nanômetro (nm). Reconhecidos como 
partículas que variam de 18 (parvovírus) a quase 300 nm (poxvirus) de diâmetro. Partículas 
menores que 200 nm não são observadas em microscópio ótico. Contém apenas um tipo de 
ácido nucléico (RNA ou DNA) como genoma, em geral sob forma de molécula individualizada. 
O ácido nucléico é envolvido por capa protéica, e a unidade infecciosa íntegra é denominada 
vírion. O vírus isolado das células hospedeiras é metabolicamente inerte porque não possui 
componentes​ ​necessários​ ​à​ ​síntese​ ​molecular. 
Diferentemente das bactérias, os vírus não tem capacidade de se reproduzirem por meio 
de processos como a divisão célula, transdução entre outras. A reprodução dos vírus ocorre 
dentro do organismo hospedeiro, este processo está dividido em quatro etapas: Adsorção (é o 
momento que vírus se fixa na superfície do hospedeiro), penetração (é quando o material 
genético penetra dentro do hospedeiro, deixando a cápsula no exterior), eclipse (é nesta etapa 
que ocorre a replicação do DNA e a montagem da cápsula no interior da célula hospedeira). E 
no processo de montagem da cápsula os vírus produzem proteínas através das enzimas, 
ribossomos e aminoácidos da célula parasitada. Depois ocorre a liberação (nesta fase, ocorre à 
destruição​ ​da​ ​enzima,​ ​e​ ​com​ ​isso​ ​se​ ​dá​ ​a​ ​liberação​ ​dos​ ​vírus,​ ​provocando​ ​uma​ ​nova​ ​infecção). 
 
REFERÊNCIAS​ ​BIBLIOGRÁFICAS 
MADIGAN, Michael T. et al. Vírus e virologia/Genomas virais e diversidade . In: MADIGAN, 
Michael​ ​T.​ ​et​ ​al.​ ​​Microbiologia​ ​de​ ​Brock​.​ ​14ª.​ ​ed.​ ​Porto​ ​Alegre:​ ​Artmed,​ ​2016.​ ​p.​ ​245-286. 
TORTORA, Gerard J. et al. Vírus, Viroides e Prions . In: TORTORA, Gerard J. ; FUNKE , BerdellR.; CASE , Christine L. ​Microbiologia​. 10ª. ed. Porto Alegre – RS: Artmed, 2012. cap. 13, p. 
367-397. 
VIEIRA, Darlene Ana de Paula, ​Microbiologia Geral – Inhumas: IFG; Santa Maria: Universidade 
Federal​ ​de​ ​Santa ​ ​Maria,​ ​2012. 
 
 
 
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