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Prof.ª Aline Marchesi Vírus Definição Os vírus são agentes infecciosos acelulares que, fora das células hospedeiras, são inertes, sem metabolismo próprio, mas dentro delas, seu ácido nucléico torna-se ativo, podendo se reproduzir. Características Gerais Possuem um único tipo de ácido nucléico, DNA (fita dupla ou simples - ADENOVÍRUS) ou RNA (fita dupla ou simples - RETROVÍRUS); Possuem um envoltório proteico que protege o material genético (ácido nucleico) denominado capsídeo; O capsídeo pode ou não ser revestido por um envelope de lipídeo, proteínas e carboidratos derivados das membranas celulares; São parasitas intracelulares obrigatórios; Multiplicam-se dentro de células vivas usando a maquinaria de síntese das células; São ametabólicos. Toda energia que utilizam provém da célula hospedeira. Comparação entre vírus e bactérias Características Bactérias Vírus Parasita intracelular Não Sim Membrana Plasmática Sim Não Fissão Binária Sim Não Passagem através de filtros bacteriológicos Não Sim Possui ambos, DNA e RNA Sim Não Metabolismo de geração de ATP Sim Não Ribossomos Sim Não Sensíveis a antibióticos Sim Não Sensíveis ao interferon Não Sim Espectro de hospedeiros Variedade de células hospedeiras que o vírus pode infectar; Existem vírus que infectam invertebrados, vertebrados, plantas, protistas, fungos e bactérias; A maioria infecta tipos específicos de células de uma única espécie de hospedeiro, raramente expandem seu espectro de hospedeiros Infecção Superfície externa do vírus deve interagir quimicamente com receptores específicos (proteínas, ligantes) presentes na superfície celular. * Alguns vírus têm sido estudados para tratamento de doenças infectam células tumorais (oncolíticos) Tamanho dos vírus 225 nm 300 nm 90 nm 150 nm Hemácia 10.000 nm E. Coli (bactéria) 24 nm nm = nanômetro 1 nm = 1x10-9 Vírus: organismos vivos? A vida pode ser definida como um complexo de processos resultantes da ação de proteínas codificadas por ácidos nucléicos. Os ácidos nucléicos das células vivas estão em constante atividade. Dessa maneira, os vírus não são considerados organismos vivos porque são inertes fora das células hospedeiras. No entanto, quando penetram em uma célula hospedeira, o ácido nucléico vitral torna-se ativo e funcional. Sob este ponto de vista, os vírus estão vivos quando proliferam dentro da célula hospedeira infectada Estrutura viral Vírion = Partícula viral completa (ácido nucléico + capsídeo protéico). Serve como veículo na transmissão de um hospedeiro para o outro. Existem vírus de diferentes formas geométricas (helicoidais, poliédricos, icosaédricos, cilíndricos...) Podemos classificar os vírus em dois grandes grupos: o grupo dos vírus Envelopados e o dos não Envelopados. No grupo dos vírus envelopados o capsídeo é coberto pelo envelope que é formado quando o vírus é exocitado da célula hospedeira. Dessa maneira, o envelope é formado por uma porção da membrana citoplasmática da célula hospedeira. No grupo dos não envelopados o capsídeo não se encontra envolvido pelo envelope, dessa maneira dizemos que o vírus é nu. O vírus da gripe é um exemplo de vírus envelopado. Os demais são exemplos de vírus não envelopados. Estrutura viral Ácido Nucleico: • Ao contrário de células procarióticas e eucarióticas nas quais o DNA é o material genético principal, os vírus podem possuir tanto DNA quanto RNA, mas nunca ambos; • Fita simples ou dupla; • Linear, circular e em alguns casos, segmentado (vírus da gripe). Estrutura viral Capsídeo e envelope • Capsídeo é o envoltório proteico que protege o ácido nucleico, composto por subunidades proteicas chamadas capsômeros. • Envelope constituído por lipídeos, proteínas ou carboidratos. Hospedeiros virais Praticamente todos os organismos vivos podem ser infectados pelos vírus, ou seja, células de animais, vegetais, fungos, bactérias e protistas. Célula Animal Célula Vegetal Bactéria Fungo Protozoário Vírus Reprodução viral Os vírus só se reproduzem no interior de uma célula hospedeira; O ácido nucléico dos vírus possui somente uma pequena parte dos genes necessários para a síntese de novos vírus; As demais enzimas necessárias para a síntese protéica, síntese de ribossomos, RNAt, RNAm e ATP são fornecidas pela célula hospedeira; Portanto, os vírus necessitam da via metabólica da célula para replicarem-se. Para estudarmos a reprodução viral vamos analisar a reprodução do bacteriófago, parasita intracelular de bactérias. Bacteriófago Os bacteriófagos possuem dois tipos de reprodução: a) Ciclo lítico: Termina com a lise e a morte da célula hospedeira; b) Ciclo lisogênico: A célula hospedeira permanece viva. Reprodução viral Ocorre em cinco etapas: 1. Adsorção ou adesão; 2. Penetração; 3. Biossíntese; 4. Maturação; 5. Liberação. Reprodução: Ciclo lítico Ciclo Lítico • Interação química (fibras das caudas e receptores na parede celular): ligações fracas Bacteriófago Tpares (T2, T4, T6) • Liberação lisozima: destruição de porção da parede bacteriana; Ciclo Lítico Ciclo Lítico • Contração da bainha da cauda do fago (injeção); • DNA injetado dentro da célula bacteriana. Ciclo Lítico • Interrupção da síntese proteica bacteriana; • Fago utiliza as enzimas bacterianas para sintetizar cópia do seu DNA e proteínas virais; • Formação de vírions incompletos (ainda não infectivos): período de eclipse. Ciclo Lítico • Cabeças e caudas são montadas separadamente; • Cabeça recebe o DNA viral e se liga à cauda. Ciclo Lítico • Lisozima; lisa a membrana citoplasmática bacteriana e os novos bacteriófagos são liberados, podendo infectar novas células. Ciclo Lisogênico 1. O processo é semelhante ao ciclo lítico, porém o DNA do fago se insere ao DNA bacteriano. 2. Não causa lise e morte celular, mas pode induzir um ciclo lítico 3. O vírus é agora chamado de profago. 4. Toda vez que a bactéria replicar seu cromossomo o DNA do profago também é replicado, permanecendo latente nas células filhas. Cromossomo bacteriano Genoma viral Porém, o DNA viral pode ser removido do cromossomo bacteriano e iniciar um ciclo lítico Genoma viral Genoma viral Ciclo Lítico No ciclo lisogênico as células não morrem e os vírus neste caso são chamados de temperados. • Bacteriófago lambda (λ) DNA do fago Cromossomo bacteriano Ciclo lítico Ciclo lisogênico O fago multiplica-se na bactéria hospedeira Ocasionalmente, o profago solta-se do cromossomo bacteriano e inicia um ciclo lítico A célula é lisada liberando os fagos A bactéria se reproduz normalmente, copiando o profago e transmitindo-o às células-filhas Ou As sucessivas divisões celulares geram uma população de bactérias portadoras do profago Genoma viral Ciclo lítico e lisogênico Consequências do ciclo lisogênico 1. Células lisogênicas contendo o genoma viral (profago) são imunes à reinfecção por um fago da mesma espécie, entretanto, não são imunes à outras; 2. As células hospedeiras podem vir a apresentar novas características, o que é conhecidocomo conversão. Neste caso, algumas bactérias que produzem toxinas patogênicas só podem fazê-lo quando possui um fago temperado. Ex: A toxina produzida pelo Clostridium botulinum, é codificada por um gene de um profago; 3. Permite a transdução bacteriana especializada (tipo de reprodução sexuada em bactérias). Genoma viral Consequências do ciclo lisogênico * Transdução bacteriana especializada por um bacteriófago • Bacteriófago (λ): carrega, de seu hospedeiro galactose-positivo, o gene gal, responsável pela fermentação da galactose. • O fago transfere esse gene para uma célula galactose-negativa, tornando-a galactose-positiva. Segue o mesmo padrão básico da multiplicação dos bacteriófagos, mas com algumas diferenças. Reprodução viral em animais (DNA) Adsorçao: • Sítios receptores variam de pessoa a pessoa (característica genética) suscetibilidade ou resistência viral; • Produção de Ac que se ligam a receptores tratamento infecções virais. Penetração: • Pinocitose (processo ativo – nutrientes e moléculas entram na célula); • Fusão: vírus envelopados fundem-se à membrana plasmática e libera o capsídeo no citoplasma. Desnudamento: • Separação do ácido nucleico do seu envoltório proteico (capsídeo). Biossíntese: • Replicam seu genoma no núcleo da célula hospedeira e sintetizam proteínas do capsídeo e outras no citoplasma. Penetração viral em célula hospedeira Reprodução viral em animais Pinocitose Fusão Replicação de vírus contendo DNA Célula animal Vírus com genoma de DNA Vírus Descrição Adenovírus - Causam doenças respiratórias agudas, o resfriado comum. Poxvírus - Causam varíola humana e bovina, gerando lesões cutâneas. Herpesvírus - Conhecidos aproximadamente 100 tipos; - Ex. comuns em humanos: • Herpes labial (HHV-1 e HHV-2) • Varicello-vírus (HHV-3 catapora) Papovavírus - Nome derivado de papilomas ou verrugas. As verrugas são causadas por membros do gênero Papillomavírus. Algumas espécies são capazes de transformar células e favorecer o surgimento do câncer. Hepadnavírus - Causadores de hepatite. O único gênero dessa família causa a hepatite B. Os vírus que causam hepatites A, C, D, E F e G são de RNA Reprodução viral Os vírus só se reproduzem no interior de uma célula hospedeira; O ácido nucléico dos vírus possui somente uma pequena parte dos genes necessários para a síntese de novos vírus; As demais enzimas necessárias para a síntese protéica, síntese de ribossomos, RNAt, RNAm e ATP são fornecidas pela célula hospedeira; Portanto, os vírus necessitam da via metabólica da célula para replicarem-se. Para estudarmos a reprodução viral vamos analisar a reprodução do bacteriófago, parasita intracelular de bactérias. Bacteriófago
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