Microbiologia - Vírus Prof. Márcia G. Perdoncini

Microbiologia - Vírus
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Vírus
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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
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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.
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• 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.
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• 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.
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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.
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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.
Dimensões:
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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
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Capsômeros
(Protômeros)
Capsídeo
Ácido Nucléico
Nucleocapsídeo
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• 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.
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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.
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• 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.
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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.
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• 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.
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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.
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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.
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Bacteriófago
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Ciclo reprodutivo do bacteriófago T4.
Em cerca de 30 minutos, um único vírus
infectante pode gerar entre 100 e 200 vírus.
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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.
Ciclo de vida dos bacteriófagos
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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.
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Adsorção (fixação)
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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.
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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.
Ciclo de vida dos bacteriófagos
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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 é
inserido ao DNA da bactéria através de uma enzima.
Integrado ao DNA da bactéria, o genoma viral agora
é chamado de profago.
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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)
Morfologia de vírus animais e de plantas:
simetria helicoidal
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poliédricos ou esféricos,
com simetria icosaédrica.
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Morfologia de vírus
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Morfologia de vírus
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Envelope
Nucleocapsídeo
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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.
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Replicação de Vírus Animais:
Observar a adsorção
adsorção
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2. Penetração: pode ocorrer apenas a liberação
do ácido nucléico no citoplasma da célula
hospedeira ou então pode ocorrer a entrada do
nucleocapsídeo inteiro.
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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)
Replicação de Vírus Animais
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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.
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6.1) Cultivo dos bacteriófagos:
• Os vírus bacterianos são facilmente isolados e
cultivados em culturas de bactérias jovens. È
importante 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.
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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.
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Cultivo de vírus
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7) Doenças causadas por vírus:
• As mais conhecidas são: gripe, raiva, poliomielite,
febre amarela, dengue, hepatite, herpes, sarampo,
catapora, caxumba, rubéola, varíola e aids.
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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)
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• 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.
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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.
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8.3) Poliovírus:
• Causa a poliomielite
• Transmitido por alimentos contaminados
principalmente leite e outras bebidas preparadas
• Prevenção: vacina, higiene pessoal e aquecimento
correto dos alimentos
8.4) Vírus Coxsacxil:
• Causa gastroenterite
• Transmitido por alimentos contaminados
• Sintomas: febre e vômito
• Prevenção: higiene pessoal, aquecimento correto dos
alimentos
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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 grawHill