Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Biologia
Ensino Médio, 2º Ano
Etapas da replicação viral
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio
Etapas da Replicação Viral
Vírus (do latim virus = toxina, veneno)
A
B
C
Figura 1. A. Papilloma Virus; B. Mosaico do Tabaco; C. Bacteriófago da família Myoviridae
Imagens da esquerda para direita: (a) Autor fotógrafo desconhecido / Fonte Laboratory of Tumor Virus Biology / disponibilizado por Patho / United
States Department of Health and Human Services / Public domain; (b) TMV virus / autor T. Moravec / fonte Xmort / disponibilizado por Chb / Public
domain; (c) Autor Hans-Wolfgang Ackermann / disponibilizado por Ayacop / Creative Commons Attribution 2.5 Generic.
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Vírus: seres vivos? Ou não?
Para muitos, a resposta é sim. Para outros,
não.
Podemos considerar que os vírus são
formas particulares de vida parasitária. São,
portanto, parasitas intracelulares obrigatórios,
pois só dentro de uma célula hospedeira
conseguem se reproduzir.
Fora da célula hospedeira, são chamados
de vírion.
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Características gerais dos vírus:
•
•
•
•
•
ausência de uma organização celular (acelulares);
reprodução exclusiva dentro de células hospedeiras;
todos são patogênicos;
inertes fora de uma célula hospedeira;
seres microscópicos que medem de 0,01 m a 0,9 m (1 m
equivale a 10-12m).
Ver animação no link: http://tinyurl.com/komwg
Fonte: CELLS, 2012
Ver outras unidades de comprimento microscópicas em:
http://tinyurl.com/7p34ebu
Fonte: WIKIPEDIA, 2012
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Hipóteses sobre a origem dos vírus
Diferentemente do que é exposto sobre a teoria celular e
as hipóteses acerca da origem da vida, o surgimento dos vírus é
um acontecimento não tão complexo assim. Entretanto, para
explicar tal fato existem algumas hipóteses:
Evolução Química: seres microbianos extremamente reduzidos
que poderiam ter surgido de forma separada da “sopa nutritiva”
dos oceanos primitivos.
Evolução Retrógrada: surgimento dos vírus a partir de seres
parasitas intracelulares obrigatórios que perderam o poder de
síntese proteica, restando apenas os genes de identificação e
capacidade de reprodução.
Continua...
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continuação...
DNA autorreplicante: os vírus se formariam a partir de
sequências de DNA autorreplicantes, assumindo seu nicho
parasita para sobreviverem na natureza.
Origem celular: surgiram derivados de componentes das
próprias células hospedeiras, comportando-se como genes que
passaram a existir fora das células.
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De que são constituídos os vírus?
O Nucleocapsídeo corresponde à cápsula proteica,
junto com o ácido nucleico.
Dependendo do ácido nucleico, os vírus podem ser
classificados como: Adenovírus, vírus que apresentam
DNA no interior da cápsula; ou Retrovírus, vírus que
possuem no interior da cápsula o RNA como ácido
nucleico (figura 2).
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Imagem: Autor Y_tambe / disponibilizado por Pngbot / GNU Free Documentation License
Figura 2. Componentes estruturais de um bacteriófago: 1. Cabeça; 2. Cauda; 3. DNA viral; 4.
Capsídeo; 5. Colar; 6. Bainha; 7. Fibras; 8. Espículas; 9. Placa basal
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Taxonomia Viral
Da mesma forma que os demais seres vivos que,
de acordo com a classificação de Whitaker (1969),
foram agrupados em 5 reinos — Monera, Protista,
Fungi, Plantae, e Animalia — os vírus também
apresentam um critério de classificação, criado por
David Baltimore:
– Ordem (sufixo virales)
– Família (sufixo viridae)
• Subfamília (sufixo virinae)
– Gênero (sufixo virus)
– Espécie (epíteto identificador, sem padrão universal)
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Classificação dos vírus, por Baltimore
David Baltimore, biólogo americano, desenvolveu um
sistema de classificação para os vírus baseando-se na síntese do
RNAm. O referido critério classifica esses seres de acordo com o tipo
de ácido nucleico (DNA ou RNA), da fita (simples ou dupla) e da
replicação do DNA.
•
•
•
•
•
•
Vírus dsDNA: adenovírus de fita dupla (Herpervirus, Poxvirus).
Vírus ssDNA: adenovírus de fita simples (Parvovirus).
Vírus dsRNA: retrovírus de fita dupla (Rotavirus).
Vírus (+)ssRNA: retrovírus de fita simples positivo (Picornavirus).
Vírus (-)ssRNA: retrovírus de fita simples negativo (Rhabdovirus).
Vírus ssRNA-RT: retrovírus de fita simples com RNA intermediário
continua...
(Retrovirus).
continuação...
• Vírus dsDNA-RT: adenovírus de fita dupla com RNA
intermediário (Orthohepadnavirus).
a
b
c
e
f
d
g
Figura 3. a. Herpesviridae; b. Canines parvovirus; c. Multiple Rotavirus particles; d.
Rhinovirus; e. Vesicular stomatitis virus; f. HIV-1 Transmission Electron Micrograph; g.
Hepatitis-B virions.
Imagens da esquerda para a direita: (a) Various viruses from the Herpesviridae family (detalhe) /
Autor CDC/ E. L. Palmer / United States Department of Health and Human Services / Public domain;
(b) Autor PhD Dre / disponibilizado por Δ / GNU Free Documentation License; (c) Autor
GrahamColm / disponibilizado por Kakoui / GNU Free Documentation License; (d) Autor Quibik /
GNU Free Documentation License; (e) Autor desconhecido / disponibilizado por Patho / United
States Department of Health and Human Services / Public domain; (f) Autor CDC/Dr. Edwin P.
Ewing, Jr. / disponibilizado por Patho / United States Department of Health and Human Services /
Public domain; (g) Autor CDC / disponibilizado por Masur / United States Department of Health and
Human Services / Public domain.
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Vírus capsulados ou envelopados
Os vírus capsulados são, na
realidade, moléculas de proteínas
virais específicas, imersas em uma
camada dupla de lipídios derivada da
membrana plasmática da célula
hospedeira.
A figura 4 representa um
Coronavirus, um gênero de vírus
envelopado que apresenta RNA
simples na sua estrutura genética,
capsídeo helicoidal, e envelope
bilipídico.
Imagem: Autor Nilses / disponibilizado por Prskavka / Public domain
Figura 4. Gênero Coronavirus.
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O Genoma Viral
O quantitativo de genes dos vírus, de
uma maneira geral, em comparação a
outros seres vivos, é bem menor. Cerca de
200 genes formam o genoma viral;
enquanto nas bactérias esse número pode
chegar até cerca de 4 mil, no ser humano
varia de 30 a 40 mil.
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Exceções quanto à especificidade
dos ácidos nucleicos
• Citomegalovírus e vírus da hepatite B:
– Vírus de DNA que iniciam a síntese de moléculas
de RNA enquanto ainda estão se formando, de
modo que a partícula viral contém os dois tipos de
ácidos nucleicos: DNA e RNA (apenas no início da
sua formação).
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Tipos de vírus de RNA
• Vírus de cadeia positiva (+): são aqueles cujo
RNA do genoma têm a mesma sequência de
bases nitrogenadas que os RNAm por ele
produzidos.
• Vírus de cadeia negativa (–): são aqueles cujo
RNA genômico têm sequência de bases
nitrogenadas complementar à dos RNAm
formados.
• Retrovírus: são aqueles que contêm uma cadeia
simples de RNA associada à transcriptase reversa.
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Vírus de plantas x Vírus de animais
• Maior parte dos vírus
tem como material
genético o RNA.
• Não possui envelope.
• Entretanto,
existem
vírus não envelopados
de DNA e vírus
envelopados de RNA.
• Transmissão: inseto,
fungo
ou
verme
nematódeo (vetores).
• Material genético: DNA
ou RNA.
• Envelopados ou não.
• O RNA viral é transcrito
em outras moléculas
de RNA viral.
• Comandam a síntese
proteica.
• Formação de DNA a
partir de RNA, pela
transcriptase reversa.
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Análise dos ciclos reprodutivos
virais
• Ciclo de vida de Bacteriófagos.
• Ciclo de vida dos Influenzavirus.
• Ciclo de vida do HIV (Human Immunodeficience
Virus).
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Ciclo reprodutivo do Bacteriófago
Do grego phagein, comer. São vírus que
invadem e destroem bactérias.
Um exemplo de bacteriófago é o fago T4,
portador de DNA como ácido nucleico, com
capsídeo formado por uma espécie de cabeça e
por um tipo especial de cauda que permanece
fora da célula bacteriana.
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Atuação de um Bacteriófago
Dentro de uma bactéria, o ácido nucleico viral dá
início ao seu processo reprodutivo, transcrevendo
moléculas de RNAm através das enzimas da própria
bactéria infectada.
Após esse processo, o metabolismo da bactéria
passa a ser comandado pelo genoma do bacteriófago.
Com aproximadamente 30 minutos após a
entrada do DNA viral, a bactéria se rompe. Cada
bactéria libera dezenas de novos vírus, aptos a
infectarem outras bactérias (animação 1).
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Vídeo 1. Atuação de um bacteriófago.
Disponível no site:
http://www.youtube.com/watch?v=cU_unWULn_8
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Ciclo reprodutivo do vírus da gripe
O vírus da gripe possui um envelope lipoproteico
contendo oito moléculas de RNA diferentes,
circundadas por proteínas do capsídeo.
Tipos diferentes de proteínas identificam o vírus
da gripe:
Hemaglutininas: conhecidas como espícula H,
identificadas por índices numéricos (N1, N2);
Neuroaminidases: conhecidas por espícula N,
identificadas por índices numéricos (H0, H1, H2, etc.).
Neuraminidases
Hemaglutininas
Figura 5. Ênfase às Neuraminidases e Hemaglutininas dos Influenza vírus.
Imagem: Autor U.S. Food and Drug Administration / disponibilizado por Magnus Manske /
United States Department of Agriculture / Public domain.
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As hemaglutininas (H) permitem que os vírus se liguem às células
hospedeiras. Caso a pessoa possua anticorpos que reconheçam essas espículas, o
vírus torna-se incapaz de infectar suas células.
Durante a infecção viral, a pessoa infectada produz anticorpos contra as
espículas virais, tornando-se imune ao tipo de vírus que causou a doença. Sendo
assim, após um surto de gripe, boa parte da população passa a ser considerada
imune a esse tipo de vírus, a não ser que ele sofra uma mutação, trazendo vírus
ligeiramente diferentes dos da linhagem original.
A população idosa tem tido atendimento preferencial no que diz respeito
às campanhas de vacinação contra a gripe.
A recombinação genética tem sido um problema enfrentado pelos países
no combate à gripe, já que formas muito diferentes de vírus têm surgido
esporadicamente.
tradução
RNAm
Complexo de
Golgi
Figura 6. Invasão em uma célula por um Influenza virus.
Imagem: Autor YK Times / disponibilizado por Juancharlie / GNU Free Documentation License
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Ciclo reprodutivo do HIV
Desde quando foi descoberta, a AIDS (da sigla
inglesa Acquired Immunodeficiense Syndrome), muitos
preconceitos foram observados. Descoberta em 1981,
acreditou-se que essa doença estivesse restrita a
homossexuais, hemofílicos, usuários de drogas
injetáveis e haitianos, já que as primeiras 4 mil pessoas
infectadas pertenciam a esses grupos.
A Organização Mundial de Saúde (OMS) divulgou
dados em 2001, mostrando as estatísticas recentes da
época, com números espantosos (tabela 1).
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Adultos
Infectados
Portadores
Mortes
Mortes desde
o início da
epidemia
(1981)
4,3
37,5
2,5
17,5
Crianças
(em milhões)
0,7
Total
2,5
0,5
5
40
3
4,3
21,8
Fonte: OMS, 2001 apud AMABIS & MARTHO, 2004.
Imagem: Autor CDC/ C. Goldsmith, P. Feorino, E. L. Palmer, W. R.
McManus / United States Department of Health and Human Services /
Public domain
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Estrutura e replicação do HIV
Figura 7. Ilustração do HIV-1
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Multiplicação do HIV
Com um envelope lipoproteico, o vírion do HIV possui
duas moléculas iguais de RNA de cadeia simples e as enzimas:
transcriptase reversa, capaz de transcrever o DNA a partir de
RNA, e integrase, responsável pela integração do DNA viral no
cromossomo da célula infectada.
Quando se liga aos receptores da célula hospedeira, o
HIV se mistura à membrana nuclear, tendo o seu nucleocapsídeo
introduzido no citoplasma.
Após a introdução, o nucleocapsídeo se desfaz e o RNA é
liberado, assim como a transcriptase reversa e a integrase no
citosol.
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A transcriptase reversa transcreve uma cadeia de DNA a
partir do ácido nucleico viral (RNA). Assim que o DNA é formado,
o molde de RNA é degradado pela própria enzima.
Após se aderir à membrana plasmática, juntamente às
glicoproteínas, surgem os novos envelopes virais. Logo após,
vírions completos são liberados da célula e podem infectar
outras.
Quando está em estado latente, o sistema imunitário é
incapaz de reconhecer o provírus e as drogas antivirais não têm
como eliminar o vírus totalmente do organismo humano.
Figura 8. Esquema do
HIV entrando em uma
célula hospedeira.
Imagem: Autores Rachid Sougrat, Alberto Bartesaghi, Jeffrey D. Lifson, Adam E. Bennett, Julian
W. Bess, Daniel J. Zabransky, Sriram Subramaniam / disponibilizado por Fvasconcellos / Creative
Commons Attribution 2.5 Generic.
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Conclusões
• Os vírus são estruturas diminutas que não possuem organização
celular, e todos são patogênicos.
• Existe um critério de classificação científica para os vírus, criada
por David Baltimore.
• Fora das células hospedeiras são chamados vírions, encontrando-se inertes.
• Não pertencem a nenhum dos 5 reinos, porém apresentam
classificação científica própria.
• No interior dos capsídeos há, geralmente, um ácido nucleico: DNA
ou RNA.
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Exercícios para Fixação
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Ao se comparar os vírus com os unicelulares, do Reino Monera, como
podemos classificá-los como seres vivos?
Mesmo sem estarem em nenhum dos 5 reinos, pela classificação de
Whitaker (1969), os vírus possuem uma classificação à parte. Comente
essa classificação.
Cite as principais diferenças entre vírus que infectam plantas e vírus que
infectam animais.
Existem apenas vírus com ácido nucleico RNA ou com DNA? Há
exceções?
Descreva sucintamente o ciclo reprodutivo de um bacteriófago.
Como se multiplica o vírus da gripe na célula infectada?
Como podem surgir novos tipos de vírus da gripe, contra os quais não há
quase nenhuma imunidade entre as pessoas?
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Referências
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Tabela de Imagens
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8 Autor Y_tambe / disponibilizado por Pngbot http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bacteriop
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11a Various viruses from the Herpesviridae
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Services / Public domain
11b Autor PhD Dre / disponibilizado por Δ / GNU http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Canines_
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11c Autor GrahamColm / disponibilizado por
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Acesso
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11f Autor CDC/Dr. Edwin P. Ewing, Jr. /
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11g Autor CDC / disponibilizado por Masur /
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B_virions.jpg
Human Services / Public domain
12 Autor Nilses / disponibilizado por Prskavka / http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vis2.jpg
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States Department of Agriculture / Public
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24 Autor YK Times / disponibilizado por
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27/08/2012
27/08/2012
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30
Autor CDC/ C. Goldsmith, P. Feorino, E. L.
Palmer, W. R. McManus / United States
Department of Health and Human Services /
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Autores Rachid Sougrat, Alberto Bartesaghi,
Jeffrey D. Lifson, Adam E. Bennett, Julian W.
Bess, Daniel J. Zabransky, Sriram
Subramaniam / disponibilizado por
Fvasconcellos / Creative Commons
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