Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais

Departamento de Química

Bacharelado em Química Tecnológica

Microbiologia Básica

Vírus

1° Período – 2007

Microbiologia BásicaProf.ª: Fátima

Belo Horizonte - MGFEVEREIRO / 2008

Índice

1. Introdução

2. Vírus de RNA

3. Características gerais

4. Estrutura viral

5. Isolamento e cultivo em laboratório

6. Vírus de DNA

7. Vírus de RNA

8. Multiplicação viral

6.1. Ciclo Lítico

6.2. Ciclo Lisogênico

9. Referências Bibliográficas

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Introdução

Os vírus são organismos acelulares, extremamente simples e pequenos, medindo

cerca de 0,1 µm de diâmetro, com dimensões apenas observáveis ao microscópio

eletrônico. Basicamente são constituídos por ácido nucléico que pode ser o DNA ou o

RNA, envolvido por um envoltório protéico denominado capsídeo, que além de proteger o

material genético, combina-se quimicamente com receptores membranares das células

parasitadas.

Os vírus não podem ser considerados seres vivos nem seres não vivos, de acordo

com as definições mais comuns para estes conceitos. Podem reproduzir-se e mostrar

hereditariedade, mas são dependentes das complexas enzimas de seus hospedeiros, e

podem de várias formas ser tratados como moléculas ordinárias, por poderem se

cristalizar.

Esses organismos exprimem atividades vitais, como reprodução e propagação,

através de uma célula hospedeira, portanto são considerados parasitas intracelulares

obrigatórios. A falta de hialoplasma e ribossomos impede que eles tenham metabolismo

próprio. Por isso, para executar o seu ciclo de vida, os vírus precisam de um ambiente

que contenham esses componentes que propiciam sua multiplicação. Quando a relação

parasitária se estabelece, o material genético virótico assume o comando da célula, para

originar centenas de novos vírus em um período curto de tempo.

Um vírion é uma estrutura que transporta o genoma viral da célula em que foi

produzido para outras células onde o ácido nucléico poderá ser introduzido

A origem dos vírus pode ser explicada por uma hipótese de que eles sejam

derivados dos hospedeiros, originando-se de elementos transferíveis como plasmídeos ou

transposons (segmentos de DNA que têm a capacidade de mover-se e replicar-se dentro

de um determinado genoma). Também é possível sugerir que eles possam representar

micróbios extremamente reduzidos, dando origem às primeiras células.

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Características gerais

Os vírus são parasitas intracelulares obrigatórios, podem reproduzir-se somente no

interior de uma célula metabolicamente ativa. Alguns são mais dependentes que outros

dos hospedeiros, como, por exemplo, os bacteriófagos, que dependem totalmente das

funções exercida pela célula hospedeira.

São constituídos de ácido nucléicos, DNA ou RNA de fita dupla ou simples,

envolvidos por uma capa protéica, chamada de capsídeo. Outro constituinte importante é

a proteína. Além da capa protéica, alguns

vírus possuem uma ou mais enzimas que

são liberadas após o vírus penetrar na

célula hospedeira. Estas enzimas atuam

na replicação do ácido nucléico do vírus,

como as polimerases. Pode-se encontrar

também em um vírus vários compostos

lipídicos: fosfolipídeos, glicolipídeos,

ácidos graxos e colesterol.

Bacteriófagos

São pequenos vírus que infectam

bactérias. Como outros vírus, eles

possuem um cerne de ácido nucléico, que

pode ser DNA de fita única ou dupla, linear

ou circular, ou RNA linear de fita única.

Entre os bacteriófagos mais estudados, são

os colifagos, que infectam bactérias

Escherichia coli.

Há dois tipos de bacteriófagos: lítico

ou virulento que destroem as células

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hospedeiras bacterianas, e os fagos temperados ou avirulentos, que não destroem as

células hospedeiras.

Estrutura Viral

Os vírus são constituídos de um cerne de ácido nucléico envolvido por uma capa

protéica, chamada de capsídeo. A quantidade total de ácido nucléico varia de milhares de

nucleotídeos até 250 mil, sendo que podem ser de fita dupla ou simples, linear ou circular.

O capsídeo é determinado pelo genoma viral e constitui a maior parte da massa dos

vírus. Os capsômeros, subunidades de proteínas, formam o capsídeo. Em alguns vírus,

essa cobertura é envolta por um envelope, que é uma combinação de lipídeos, proteinase

carboidratos. Dependendo do tipo de vírus, os envelopes podem ou não apresentar

espículas, que pode ajudar na aderência à célula hospedeira. Essas estruturas são

complexos de carboidrato-proteína que se projetam da superfície do envelope. Os vírus

que não possuem envelope são conhecidos como vírus não envelopados. Assim, quem

protege o genoma viral é o próprio capsídeo, que pode ser encontrado de duas formas:

helicoidal e icosaédrica.

Capsídeos com simetria helicoidal lembram bastonetes,

rígidos ou flexíveis. Os capsômeros são organizados em torno do

ácido nucléico na forma de uma hélice.

Já a simetria icosaédrica consiste numa estrutura com 12

vértices e 20 faces triangulares. São capsídeos mais complexos

que os de simetria helicoidal, pois é formado por diversos polipeptídeos diferentes

agrupados em subestruturas denominadas capsômeros. O genoma do ácido nucléico está

localizado dentro do espaço vazio

criado pela simetria

icosaédrica.

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Isolamento e cultivo em laboratório

Com os vírus não podem de multiplicar fora de uma célula viva, a identificação e sua

detecção são extremamente complicadas. Os vírus não se desenvolvem em meios de

cultivo de composição química simples, pois necessitam da presença de células vivas.

Os vírus bacterianos são facilmente isolados e cultivados em culturas de bactérias

jovens em crescimento ativo em caldo ou meio solidificado em placa.

Os bacteriófagos podem crescer tanto em culturas bacterianas em meios sólidos ou

líquidos. O meio sólido torna possível a contagem das partículas virais, por meio da placa

de lise.

Inicialmente mistura-se vírus e bactérias em Agar fundido. A mistura é colocada em

uma placa de petri contendo uma camada de meio sólido (Agar solidificado). A mistura,

então, se solidifica, formando uma camada com espessura aproximada de uma bactéria.

Cada vírus infecta uma bactéria, multiplica-se e libera várias centenas de novos vírus que

infectarão as bactérias vizinhas, que então, produzirão mais vírus. Após vários ciclos de

multiplicação viral, as bactérias que estão próximas ao vírus original são destruídas. Isso

produz uma série de áreas claras ou placas de lise, visíveis contra uma camada de

bactérias desenvolvidas na superfície do Agar. Cada placa de lise corresponde a uma

única partícula viral da suspensão original. Logo, a concentração das suspensões virais é

dada em unidades formadoras de placas.6

Vírus de DNA

Exemplos de vírus de DNA são os herpesvírus humano. Os vírions de herpesvírus

consistem em um capsídeo icosaédrico revestido por um envelope de lipoproteína. O

genoma é uma molécula única de DNA linear de fita dupla.

Os herpesvírus replicam-se no núcleo, seguindo o padrão básico de replicação dos

vírus de DNA. A regulação da transcrição dos herpesvírus é referida como “controle em

cascata”, em que a expressão de um primeiro conjunto de genes é requerida para a

expressão de um segundo conjunto, que por sua vez é requerido para a expressão de um

terceiro conjunto de genes. A replicação ocorre em 4 etapas:

1 Adsorção e penetração do vírus: os herpesvírus são adsorvidos pela célula

hospedeira. As glicoproteínas do

envelope viral promovem a fusão do

envelope com a membrana plasmática

da célula. Um tipo de proteína induz a

degradação do mRNA celular,

encerrando a síntese de proteínas pela

célula do hospedeiro.

2 Replicação do DNA viral e

montagem do nucleocapsídeo:

inicia-se a transcrição do conjunto de

genes iniciais imediatos que codificam

diversas funções reguladoras. Os

genes iniciais tardios são expressos.

Os genes finais codificam as proteínas

estruturais do vírion e as proteínas

envolvidas na montagem e maturação

da progênie viral.

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3 Aquisição do envelope viral: os nucleocapsídeos que foram montados no núcleo

adquirem seus envelopes. O vírus completo é transportado por um vacúolo até a

superfície da célula.

4 Latência: todos os herpesvírus podem sofrer um ciclo de infecção alternativo,

entrando em um estado de latência, onde podem ser reativados posteriormente.

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Vírus de RNA

Os rotavírus são vírus que possuem

como genoma RNA de fita dupla. Possuem

uma morfologia característica que os

diferencia de outros vírus: possuem aspecto

de rodas com aro irradiando-se do centro e um

bordo externo mais liso.

A replicação viral ocorre da seguinte

forma: após a fixação e a captação pela célula

do hospedeiro, os rotavírus são parcialmente

desnudados em um lisossomo. O genoma tem

11 segmentos de RNA linear de fita dupla,

cada qual determinando uma proteína. O

rearranjo dos segmentos de RNA pode ocorrer

quando a célula é infectada com dois tipos de

rotavírus. As partículas virais contem enzimas

que são necessárias para sintetizar transcritos

de RNA positivos. Essas fitas positivas de RNA atuam somente como mRNA, mas

também como moldes para síntese do RNA de fita negativa. Após a produção do RNA de

fita negativa, ele permanece associado ao seu molde de fita positiva, originando um

segmento de RNA de fita dupla que é embalado no vírion. Os rotavírus são liberados após

a lise celular.

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Multiplicação Viral

A multiplicação viral é um processo que inclui verias sínteses separadas e a reunião

posterior de todos os componentes, para dar origem a novas partículas infecciosas.

Para que um vírus se multiplique, ele precisa invadir a célula hospedeira e tomar

conta da sua maquinaria metabólica. Um único vírion pode originar, em uma única célula

hospedeira, desde alguns até milhares de partículas virais semelhantes. Esse processo

pode alterar drasticamente a célula hospedeira, podendo causar sua morte.

A multiplicação viral usualmente causa injúria ou destruição da célula hospedeira e

como os vírus dependem inteiramente da célula, eles tendem a estabelecer infecções

brandas.

O ciclo de vida melhor conhecido é o dos bacteriófagos. Os fagos podem multiplicar

por dois mecanismos alternativos: o ciclo lítico ou ciclo lisogênico.

O ciclo lítico é um processo de reprodução onde o vírus invade a bactéria, onde as

funções normais desta são interrompidas na presença de ácido nucléico do vírus (DNA ou

RNA). Esse, ao mesmo tempo em que é replicado, comanda a síntese das proteínas que

comporão o capsídeo. Os capsídeos organizam-se e envolvem as moléculas de ácido

nucléico. São produzidos, então novos vírus. Ocorre a lise, ou seja, a célula infectada

rompe-se e os novos bacteriófagos são liberados. Sintomas causados por um vírus que

se reproduz através desta maneira, em um organismo multicelular aparecem

imediatamente.

Esse ciclo ocorre em 5 etapas:

1 Adsorção: nesse processo o local de aderência no vírus se ancora a bactéria. É

uma interação química em que se formam ligações fracas entre o local de

aderência e o receptor da bactéria.

2 Penetração: ocorre a injeção do ácido nucléico dentro da bactéria. O capsídeo

permanece do lado de fora.

3 Biossíntese: há a interrupção da síntese protéica do hospedeiro induzida pelo

vírus. O fago passa a usar enzimas e nucleotídeos do hospedeiro para sintetizar

cópias do DNA. Inicia-se então a biossíntese das proteínas virais. Todo o RNA

transcrito é mRNA do bacteriófago que sintetiza enzimas virais e proteínas do

capsídeo. Depois de algum tempo, não são encontrados fagos completos na célula

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hospedeira, somente componentes isolados. Esse período denomina-se período de

eclipse.

4 Maturação: os vírions completos são formados a partir do DNA e dos capsídeos.

5 Liberação: O estágio final da multiplicação viral consiste na liberação dos vírions

da célula. A membrana plasmática se rompe, ocorrendo a lise celular. Os fagos

liberados infectam novas células, e o ciclo se repete.

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No ciclo Lisogênico, o vírus invade a bactéria ou a célula hospedeira, onde o DNA

viral incorpora-se ao DNA da célula infectada. Isto é, o DNA viral torna-se parte do DNA

da célula infectada. Uma vez infectada, a célula continua suas operações normais, como

reprodução, por exemplo. Os comandos do DNA viral ficam adormecidos por um tempo

indeterminado. Quando ativados, o DNA viral toma controle das funções normais da célula

infectada, e, ao mesmo tempo em que é replicado, comanda a síntese das proteínas que

comporão o capsídeo. Os capsídeos organizam-se e envolvem as moléculas de ácido

nucléico. São produzidos, então novos vírus. Ocorre a lise, ou seja, a célula infectada

rompe-se e os novos vírus são liberados. Uma vez infectando mais células, o ciclo

lisogênico continua.

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Referências Bibliográficas

Microbiologia Ilustrada / William A. Strohl, Harriet Rouse e Bruce D. Fisher – Editora Artmed,

Porto Alegre, 2004.

Microbiologia: Conceitos e aplicações / Michael J. Pelczar Jr., E. C. S. Chan, Noel R. Krieg –

volume 1, 2ª edição / Editora Pearson Education do Brasil, São Paulo, 1997.

Microbiologia / Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke & Christine L. Case – Editora Artmed – 8ª

edição, Porto Alegre, 2005.

http://www.cca.ufscar.br/lamam/disciplinas_arquivos/aula6_virus.ppt

http://www.iptsp.ufg.br/download/Virus_geral_VET.pdf

http://www.medsobral.ufc.br/aulas/s3/m2/micro/Aula%207%20-%20Introducao%20a

%20Virologia.ppt

http://www.fam.br/microrganismos/virologia_introducao.htm

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