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.
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral Vírus: seres vivos? Ou não? não. Para muitos, a resposta é sim. Para outros, 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.
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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 -12 m). Ver animação no link: http: //tinyurl. com/komwg Fonte: CELLS, 2012 Ver outras unidades de comprimento microscópicas em: http: //tinyurl. com/7 p 34 ebu Fonte: WIKIPEDIA, 2012
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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. . .
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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.
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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).
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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)
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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 ds. DNA: adenovírus de fita dupla (Herpervirus, Poxvirus). Vírus ss. DNA: adenovírus de fita simples (Parvovirus). Vírus ds. RNA: retrovírus de fita dupla (Rotavirus). Vírus (+)ss. RNA: retrovírus de fita simples positivo (Picornavirus). Vírus (-)ss. RNA: retrovírus de fita simples negativo (Rhabdovirus). Vírus ss. RNA-RT: retrovírus de fita simples com RNA intermediário continua. . . (Retrovirus).
continuação. . . • Vírus ds. DNA-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 Ph. D Dre / disponibilizado por Δ / GNU Free Documentation License; (c) Autor Graham. Colm / 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. BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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.
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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.
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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).
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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.
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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.
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral Análise dos ciclos reprodutivos virais • Ciclo de vida de Bacteriófagos. • Ciclo de vida dos Influenzavirus. • Ciclo de vida do HIV (Human Immunodeficience Virus).
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral Ciclo reprodutivo do Bacteriófago Do grego phagein, comer. São vírus que invadem e destroem bactérias. Um exemplo de bacteriófago é o fago T 4, 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.
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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).
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral Vídeo 1. Atuação de um bacteriófago. Disponível no site: http: //www. youtube. com/watch? v=c. U_un. WULn_8
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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 (N 1, N 2); Neuroaminidases: conhecidas por espícula N, identificadas por índices numéricos (H 0, H 1, H 2, 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. BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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 BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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).
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral Adultos Crianças Total (em milhões) Infectados Portadores Mortes desde o início da epidemia (1981) 4, 3 37, 5 0, 7 2, 5 5 40 2, 5 0, 5 3 17, 5 4, 3 21, 8 Fonte: OMS, 2001 apud AMABIS & MARTHO, 2004.
Imagem: Autor CDC/ C. Goldsmith, P. Feorino, E. L. Palmer, W. R. Mc. Manus / United States Department of Health and Human Services / Public domain BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral Estrutura e replicação do HIV Figura 7. Ilustração do HIV-1
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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.
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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. BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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.
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral 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?
BIOLOGIA, 2º Ano do Ensino Médio Etapas da Replicação Viral Referências ACKERMAN, H. W. Bacteriófago da família Myoviridae. 2005. Disponível em: http: //tinyurl. com/c 4 zky 52. Acesso em: 22 Jun. 2012. Online. AMABIS, J. M. ; MARTHO, G. R. Biologia dos Organismos. Vol. 2. 2. ed. São Paulo: Moderna, 2004. BIZZO, N. Novas bases da biologia. Das moléculas às populações. Vol. 2. São Paulo: Ática, 2010. CDC¹. Vesicular stomatitis virus. 1981. In: Wikipedia – A Enciclopédia Livre. Disponível em: http: //tinyurl. com/7 fenqw 9. Acesso em: 30 Jun. 2012. Online. CDC. HIV-1. 1984. In: Wikipedia – A Enciclopedia Livre. Disponível em: http: //tinyurl. com/7 dy 8 eh 2. Acesso em: 01 Jul. 2012. Online. CDC. Hepatitis-B virions. 2010. In: Wikipedia – A Enciclopédia Livre. Disponível em: http: //tinyurl. com/79 fh 3 rg. Acesso em: 30 Jun. 2012. Online. ¹Centers for Disease Control and Prevention.
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Tabela de Imagens n° do direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação slide 2 a Autor fotógrafo desconhecido / Fonte http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Papilloma Laboratory of Tumor Virus Biology / _Virus_(HPV)_EM. jpg disponibilizado por Patho / United States Department of Health and Human Services / Public domain 2 b TMV virus / autor T. Moravec / fonte Xmort / disponibilizado por Chb / Public domain http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: TMV. jpg 2 c Autor Hans-Wolfgang Ackermann / http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Phage_Sdisponibilizado por Ayacop / Creative PM 2. png Commons Attribution 2. 5 Generic 8 Autor Y_tambe / disponibilizado por Pngbot http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Bacteriop / GNU Free Documentation License hage_structure. png 11 a Various viruses from the Herpesviridae http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Herpesvir family (detalhe) / Autor CDC/ E. L. Palmer / idae_EM_PHIL_2171_lores. jpg disponibilizado por Optigan 13 / United States Department of Health and Human Services / Public domain 11 b Autor Ph. D Dre / disponibilizado por Δ / GNU http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Canines_ Free Documentation License Parvovirus. jpg 11 c Autor Graham. Colm / disponibilizado por http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Multiple_ Kakoui / GNU Free Documentation License rotavirus_particles. jpg Data do Acesso 27/08/2012 27/08/2012
Tabela de Imagens n° do direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação slide 11 d Autor Quibik / GNU Free Documentation http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Rhinoviru License s. PNG 11 e Autor desconhecido / disponibilizado por http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Vesicular Patho / United States Department of Health _stomatitis_virus_(VSV)_EM_18_lores. jpg and Human Services / Public domain 11 f Autor CDC/Dr. Edwin P. Ewing, Jr. / http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: HIVdisponibilizado por Patho / United States 1_Transmission_electron_micrograph_AIDS 02 bbb_ Department of Health and Human Services / lores. jpg Public domain 11 g Autor CDC / disponibilizado por Masur / http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Hepatitis. United States Department of Health and B_virions. jpg Human Services / Public domain 12 Autor Nilses / disponibilizado por Prskavka / http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Vis 2. jpg Public domain 22 Autor U. S. Food and Drug Administration / http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Antigenic disponibilizado por Magnus Manske / United _drift_vs_shift. png States Department of Agriculture / Public domain. 24 Autor YK Times / disponibilizado por Juancharlie / GNU Free Documentation http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Virus_Re License plication_large_es. svg Data do Acesso 27/08/2012 27/08/2012
Tabela de Imagens n° do direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação Data do slide Acesso 27 Autor CDC/ C. Goldsmith, P. Feorino, E. L. 27/08/2012 Palmer, W. R. Mc. Manus / United States Department of Health and Human Services / http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: HIVPublic domain budding-Color. jpg 30 Autores Rachid Sougrat, Alberto Bartesaghi, http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: HIV_entry 27/08/2012 Jeffrey D. Lifson, Adam E. Bennett, Julian W. _into_T_cell_schematic. png Bess, Daniel J. Zabransky, Sriram Subramaniam / disponibilizado por Fvasconcellos / Creative Commons Attribution 2. 5 Generic
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