Virologia

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO
Departamento de Biologia – Área de Microbiologia
Curso: Agronomia
MICROBIOLOGIA GERAL A
Eng. Agr. M.Sc. Antonio Roberto G. Farias
LAFIBAC - Fitopatologia UFRPE/LABBE – UFPE
rfariasagro@gmail.com
VÍRUS
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Histórico, Importância e 
Características dos Vírus
HISTÓRICO, IMPORTÂNCIA E CARACTERÍSTICAS DOS VÍRUS
	Período da história	Data	Virose
	Idade Antiga (4000 a.C., invenção da 
 escrita, a 476 d.C., queda
 do Império Romano) 	1500 a.C.
400 a.C.
300-200 a.C.	Poliomielite no Egito
Raiva dos animais 
Varíola humana (China e Índia)
	Idade Média (476 d.C. a 1453, queda de
 Constatinopla)	752	Folhas amarelas de Eupatorium sp. – Poema japonês
	Idade Moderna (de 1453 a 1789, 
 Revolução Francesa)	1576	Variegação da flor da tulipa (tulipa rajada ou variegada) 
	Idade Contemporânea (1789 até hoje)	1850	Viroses de insetos (poliedroses em lagartas do bicho-da-seda)
		1886	Mosaico do fumo
		1915-1917	Viroses bacterianas 
Tulip breaking virus - TBV
Histórico
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750 A.D. – poema escrito por uma imperatriz japonesa
expressou seu descontentamento em relação ao amarelecimento de folhas de Eupatorium lindleyanum, que pareciam estar no inverno, quando na realidade era verão.
Osaki et al. (1985)  Geminivirus causando amarelecimento nessa planta:Tobacco leaf curl virus
Histórico
Holanda – Séc XVII
Tulipas variegadas que na verdade estavam infectadas por um Potyvirus (Tulipomania) 
Histórico
Elder, Ambrosius - Still Life with Flowers in a Wan-Li vase (1619)
Flowers in a glass Vase with Fruit ca. 1665 Jan Davidsz de Heem
Histórico
Fitovirologia como ciência: iniciou-se no final do século XIX.
Tobacco mosaic virus - TMV
Histórico
Período do reconhecimento da entidade viral (1886- 1898) 
Histórico
Holanda – Adolf Mayer, 1886
Transmissão do mosaico do fumo por meio de injeção do extrato de uma planta doente em planta sadia 
Suspeitava-se que o agente etiológico fosse um fungo ou uma bactéria
Primeira descrição parcial do vírus
Histórico
Repete o experimento de Mayer
 Extrato de planta infectada passado por filtro de porcelana continuava infeccioso
Ele pensou que poderia ser uma substância tóxica da bactéria ou uma bactéria tão pequena que pudesse passar através do filtro.
Dimitry Ivanowskij (1864-1920)
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Holanda – Beijerinck, 1898
Vários experimentos
Propõe que o mosaico do fumo é causado por agente distinto de fungos e bactérias, denominando-o de Vírus (Pai da virologia) 
Teoria do "contagium vivum fluidum"
Histórico
Beijerinck- Martinus (1851 – 1931) 
Químico norte-americano Wendell M. Stanley, 1935
Isolou o vírus do mosaico do fumo (Tobacco mosaic virus – TMV) e estudou as propriedades químicas.
Descobriu que o TMV pode ser cristalizado
Recebeu o prêmio Nobel em Química em 1946
HISTÓRICO
Gallard (1869): “Vírus é um princípio desconhecido em sua essência e inacessível aos nossos sentidos, porém presente em algumas substâncias animais e capaz de transmitir a doença que o produziu.”
Algumas definições de vírus
Beijerinck (1898): “Vírus é um agente submicroscópico, filtrável, não cultivável em meio de cultura, não corpuscular ou não celular, solúvel em água, considerado um “fluido vivo contagioso” (contagium vivum fluidum) que se reproduz apenas em células vivas”.
Bos (1983): “Vírus são agentes infecciosos (frequentemente causando doença), invisíveis ao microscópio ótico (submicroscópicos), pequenos bastante para passarem através de filtro bacteriano, com ausência de metabolismo próprio.”
	VÍRUS é um conjunto de uma ou mais moléculas moldes de ácido nucleico, normalmente envolto por uma capa protetora ou capas de proteínas ou lipoproteínas, o qual é capaz de organizar sua própria replicação somente em células apropriadas do hospedeiro. Normalmente pode ser transmitido horizontalmente entre hospedeiros. 	
Algumas definições de vírus
Dentro dessas células, a replicação viral é:
(I) dependente do sistema de síntese de proteína do hospedeiro;
(II) Organizada a partir de seus componentes acumulados na célula hospedeira e não por fissão binária;
(III) localizada em sítios não separados do conteúdo da célula hospedeira por uma membrana lipoprotéica dupla;
(IV) continuamente dando origem a variantes através de vários tipos
de mudanças no ácido nucléico viral.
Algumas definições de vírus/Características
Causam doenças em animais e plantas Infectam fungos,
bactérias e outros eucariotos;
São excelentes modelos para estudos de biologia molecular (TMV);
Utilizados como vetores para síntese de proteínas e outras
moléculas de interesse agronômico, farmacológico ou industrial;
Vírus do latim virus, significa veneno ou fluido venenoso
Importância
Os fitovírus causam doenças chamadas fitoviroses;
Queda de produção e da qualidade do produto;
Um determinado vírus pode infectar uma ou mais espécies vegetais cultivadas;
Uma planta pode ser infectada por mais de um vírus simultaneamente;
Na natureza, raramente os vírus causam morte de plantas.
Importância
 Não apresentam a célula como unidade estrutural básica;
Apresentam apenas um tipo de ácido nucléico: DNA ou RNA;
Apresentam como constituintes orgânicos básicos ácido nucléico e proteínas;
Podem conter uma ou mais enzimas, entretanto, seu conteúdo enzimático não é suficiente para reproduzir vírions;
 Replicam-se apenas em células vivas, sendo parasitas intracelulares obrigatórios;
Multiplicam-se dentro de células vivas usando a maquinaria de síntese das células hospedeiras (ausência de informação para produção de enzimas do ciclo energético, síntese de RNA de transferência e ribossômico);
Características dos vírus
Replicação somente a partir do seu próprio material genético;
São inertes no ambiente extracelular (denominados de vírions);
 São agentes filtráveis;
Insensíveis a antibióticos, pois não têm metabolismo próprio;
São ultra-microscópicos, visualizados ao microscópio eletrônico – maioria de 20 a 300 nm (além do limite de resolução do microscópio ótico)
Vírus da varíola – 200 nm
 Vírus da poliomelite – 28 nm
São classificados de acordo com seus ácidos nucleicos e tipos de hospedeiro: vírus bacterianos, vírus de arqueias, vírus de animais, vírus de plantas, de protozoários, e assim por diante. 
Características dos vírus
Características dos vírus
Partícula viral
Dimensão relativa das partículas virais com relação a outros fitopatógenos (Agrios, 2005).
Características dos vírus
Características dos vírus
Características dos vírus
Estrutura e morfologia dos vírus
Genoma: informação genética (codificado pelo Ác. Nucléico – DNA ou RNA).
Capsídeo: capa proteica que envolve o genoma viral.
Capsômero: unidades do capsídeo (grupamento de proteínas) visível ao microscópio eletrônico.
Nucleocapsídeo: conjunto genoma mais capsídeo.
Envelope, envólucro ou peplos: membrana que envolve o nucleocapsídeo.
Peplômeros (espículas): estruturas proeminentes geralmente constituídas de glicoproteínas e lipídeos, que são encontradas ancoradas ao envelope, expostas na superfície.
Vírion ou virião: estrutura viral completa.
Componentes estruturais
Componentes estruturais
Componentes estruturais
Envelope: lipídios e proteínas
Parte lipídica corresponde a bicamada fosfolipídica da membrana citoplasmática da célula hospedeira; 
Parte proteica é composta por proteínas virais, sintetizadas dentro da célula do hospedeiro.
Componentes estruturais
Componentes estruturais
A. Genoma
Porção infectiva
DNAss, DNAds, RNAss, RNAds – Linear ou circular  Vírus de animais, plantas, bacterianos, algas e fungos
OBS: Um grupo de vírus utiliza DNA e RNA como seu material genético, porém em diferentes estágios de seu ciclo de replicação (EX.: Retrovírus e Hepadnavírus)
Componentes químicos
O RNA pode também existir como um genoma segmentado em duas ou maispartes encapsidados na mesma partícula ou em partículas diferentes (Ex.: Influenzavírus).
Genoma pequeno: 1 a 12 genes no caso de vírus de plantas, até aproximadamente 260 nos vírus que infectam animais.
Maior genoma viral: Minivírus (infecta Amoeba)  1,8 Mpb
A. Genoma
Componentes estruturais
Componentes químicos
B. Capsídeo
Composto por moléculas proteicas. A maioria possui várias proteínas quimicamente distintas que se associam formando os capsômeros (alguns requerem assistência de proteínas da célula hospedeiras);
As informações para a associação da proteínas está contida na estrutura das próprias proteínas (automontagem do vírion);
Protege o genoma viral da ação de fatores adversos,
 aderência do vírus à célula hospedeira e confere simetria
estrutural.
Diferencia estirpes de um mesmo vírus  proporção e presença de aminoácidos (histidina e metionina);
Alguns poucos vírus apresentam um único tipo de proteína em seu capsídeo  TMV (2.130 cópias da simples proteína do capsômero estão arranjadas em uma hélice com dimensões de 18 3300 nm).
B. Capsídeo
Componentes químicos
C. Envelope
Bicamada lipídica (fosfolipídeos, glicolipídeos, gorduras, ácidos graxos, aldeídos graxos e colesterol) contendo proteínas, geralmente glicoproteínas)
		Lípídeos da menbrana viral – derivados da célula hospedeira
		Proteínas – codificadas pelos genes virais
Proteínas – são críticas para adesão à célula hospedeira e liberação do vírion
Epícuas de alguns vírus envelopados – constituídos e glicoproteínas
Envelope viral – fosfolipídeos (destruídos por
solventes lipídicos tais como éter ou clorofórmio 
 Inativar a infectividade
Componentes químicos
D. Enzimas (embora os vírus sejam metabolicamente inertes)
Uma ou mais enzimas virais específicas no interior do vírus;
Lisozima – pequeno orifício na parede celular bacteriana (bacteriófagos)  lise da célula hospedeira;
Polimerase de ácido nucleico – replicação do genoma viral e transcrição do RNA víruss-específico (retrovírus-transcriptase reversa);
Célula hospedeira é incapaz de sintetizar DNA ou RNA a partir de um molde de RNA.
Componentes químicos
Enzimas que auxiliam na liberação do hospedeiro (Muramidase em vírus de animais).
Proteínas com importantes funções: movimento do vírus na célula, transmissão por determinados insetos vetores e processamento proteico, como a clivagem de proteínas codificadoras pelo vírion.
D. Enzimas (embora os vírus sejam metabolicamente inertes)
Componentes químicos
Microscopia eletrônica – características morfológica dos vírus
Tamanho de 20 a 14000 nm
Arquitetura do vírus revelada pelo arranjo (proteínas + ac. nucléico)
Simetria viral
Simetria cúbica (vírus esféricos) - na cabeça icosaédrica, molécula de ácido nucléico compactada e enovelada; capsômeros envolvendo o genoma.
Simetria helicoidal (vírus cilíndricos) - capsídeo com capsômeros arranjados em torno do ácido nucléico na forma de uma hélice.
Simetria viral
Não envelopados – 46 ηm a 2200 ηm
Bastonete rígido
 Gêneros: Furovirus, Tobamovirus e Tobravirus
Filamento flexuoso
Gêneros: Carlavirus, Closterovirus, Potexvirus, Potyvirus
Além dos vírus de plantas, as famílias Inoviridae (ssDNA) e Rudiviridae (dsDNA), que infectam bactérias e archaea, respectivamente.
Vírus Alongados
Simetria helicoidal
Simetria viral
Envelopados - 60 a 1950 ηm
Gêneros: Cytirhabdovirus e Nucleorhabdovirus
Mais comum em vírus (-)ssRNA , que causam doenças em humanos como: sarampo (Paramyxoviridae), gripe (Orthomyxiviridae), raiva (Rhabdoviridae), ebola (Filoviridae), hantavirose (Bunvaviridae), febre de Lassa ( Arenaviridae)
Simetria helicoidal
Simetria viral
Vírus Alongados
TMV
Simetria helicoidal
Simetria viral
Vírus Ebola- um filovirus, com forma filamentosa, com 14m de comprimento e 80nm de diâmetro. O seu genoma é (-) ssRNA.
Simetria helicoidal
Simetria viral
Vírus Poliédricos ou esféricos
Icosaedro (poliedro de 20 faces, 12 vértices e 3 lados)
Sem envelope - 17 a 60nm 
Gêneros: Alphacryptovirus, Bromovirus, Carmovirus, Cucumovirus, Nepovirus, Tymovirus, Tombosvirus
São os menores vírus conhecidos – ex. Vírus do papiloma humano (HPV) 
Com envelope - possuem de 42 a 200nm
Gênero: Tospovirus
Pouco comuns entre os vírus de animais, sendo observados principalmente nas famílias Arteviridae, Flaviridae, Herpesviridae ou Togaviridae
Alguns vírus podem apresentar envelope e genoma segmentados
Simetria cúbica
Simetria viral
Papilomavírus humano - O vírion apresenta diâmetro aproximado de 55 nm, contém 360 unidades, arranjadas em 72 agrupamentos, cada um contendo 5 unidades.
Simetria cúbica
Simetria viral
Vírus da gripe suína, gripe A (H1N1), Influenza A subtipo H1N1 
O vírus Influenza pertence à família Orthomyxoviridae
Simetria cúbica
Simetria viral
Vírus que infectam plantas
Simetria viral
A cabeça é isométrica ou alongada (50 - 110 ηm de diâmetro), e a cauda pode ser longa e contrátil (Myoviridae: 80 - 455 ηm), longa não-contrátil (Siphoviridae: 65 - 570 ηm), ou curta não-contrátil (Podoviridae: 17 ηm)
Vírus complexos (bacteriófagos)
Diagrama e microfotografia de um bacteriófago T
Simetria viral
Partícula viral
5 a 40 % de ácido nucléico
60 a 95 % de proteína 
Vírus alongados - menor proporção de ácido nucléico e a maior porcentagem de proteínas 
Vírus poliédricos - maior porcentagem de ácido nucléico e menor de proteínas. 
Vírus envelopados - a proporção de proteínas pode chegar apenas a 20 % do peso das partículas. 
Simetria viral
Fatores do ambiente que interferem na sobrevivência e na infectividade dos vírus:
Temperatura e luz solar (UV): sobrevivem melhor em temperaturas mais baixas e com pouca incidência solar;
Umidade relativa do ar (UR): são mais estáveis no ambiente com baixa umidade;
pH: os rotavírus e os enterovírus podem sobreviver por até 10 dias em ampla faixa de pH (3,0 – 9,0);
Tipo de superfície, adsorção a sólidos: superfícies inanimadas secas de 8 a 7 dias;
Persistência dos vírus no ambiente
Características estruturais das partículas (tamanho e ausência de envelope): podem passar pelos processos de filtração (estações de tratamento de água e esgoto), que impedem a passagem de bactérias e outros parasitos;
Vírus envelopados podem ser inativados por certos compostos químicos que agem diretamente sobre esta estrutura
Presença de enzimas: enzimas como as proteases e nucleases extracelulares podem inativar as partículas, e consequentemente diminuir a viabilidade dos vírus no ambiente
Persistência dos vírus no ambiente
Eng. Agr. M.Sc. Antonio Roberto G. Farias
LAFIBAC - Fitopatologia UFRPE/LABBE – UFPE
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Departamento de Biologia – Área de Microbiologia
Curso: Agronomia
MICROBIOLOGIA GERAL A