Aulas

Quais são as principais Estruturas Virais

Principais formas e partículas virais.

As estruturas virais são os componentes fundamentais usados para a construção dos vírus. Entre as principais estruturas podemos citar o genoma viral, o capsômero, capsídeo, o envelope viral e os peplômeros.

Essas estruturas fazem dos vírus uma entidade capaz de se reproduzir, porém, não podem fazer isso por conta própria. Sendo assim necessitam de uma célula hospedeira para completa o ciclo viral.

Sem uma célula hospedeira, os vírus não podem desempenhar suas funções de sustentar a vida ou se reproduzir.

Os vírus tem uma grande variedade de formas e tamanhos. Eles são muito pequenos e são medidos em nanômetros, que é um bilionésimo de metro. Os vírus podem variar entre 20 e 750 nm, 45.000 vezes menor que a largura de um cabelo humano.

A maioria dos vírus não pode ser vista com um microscópio óptico, porque a resolução de um microscópio óptico é limitada a cerca de 200 nm; portanto, é necessário um microscópio eletrônico de varredura para visualizar a maioria dos vírus.

Eles não podem sintetizar proteínas, porque não possuem ribossomos e devem usar os ribossomos de suas células hospedeiras para traduzir o RNA mensageiro viral em proteínas virais.

As estruturas virais não podem gerar ou armazenar energia na forma de trifosfato de adenosina (ATP), mas precisam obter sua energia e todas as outras funções metabólicas da célula hospedeira.

Eles também parasitam a célula para materiais básicos de construção, como aminoácidos, nucleotídeos e lipídios (gorduras).

Embora os vírus tenham sido especulados como sendo uma forma de vida primitiva, sua incapacidade de sobreviver sem organismos vivos torna altamente improvável que eles tenham precedido a vida celular durante a evolução inicial da Terra.

Principais estruturas virais

Podemos citar como as principais estruturas virais:

  • genoma viral: é o ácido nucleico. Pode ser DNA ou RNA.
  • capsômero: estrutura proteica que serve como bloco para formação dos capsídeos
  • capsídeo: formada por subunidades chamadas de capsômeros.
  • Nucleocapsídeo: formada pelo capsídeo e o genoma viral
  • envelope viral: estrutura formada por glicoproteínas e lipoproteínas que envolve o capsídeo
  • peplômeros: glicoproteinas que se assemelham em espiculas e é usada por vírus para infectar as células

Na imagem abaixo você pode ver as principais estruturas virais. Logo a seguir veremos cada uma dessas estruturas em mais detalhes.

Veja as estruturas virais e qual a função do envelope viral, também conhecido como cápsula viral

Genoma Viral

O genoma viral é composto, como em qualquer ser vivo, de ácido nucleico, DNA ou RNA (mas não ambos), e uma camada de proteína, que envolve o ácido nucleico.

O genoma viral são os responsáveis por conter as informações para a construção das estruturas virais.

São usados atualmente para classificar os vírus. Dependendo do tipo de fita, se simples ou dupla, de cadeia negativa ou positiva, irá determinar o tipo de vírus.

O genoma viral é protegido pelo capsídeo e alguns casos podem também ser delimitados por um envelope de moléculas de gordura e proteína.

Na sua forma infecciosa, fora da célula, uma partícula viral é chamada de virion.

Cada virion contém pelo menos uma proteína única sintetizada por genes específicos presentes em seu genoma viral.

Os viróides (significando “semelhantes a vírus”) são organismos causadores de doenças que contêm apenas ácido nucleico e não possuem proteínas estruturais.

Outras partículas semelhantes a vírus chamadas príons são compostas principalmente por uma proteína fortemente integrada a uma pequena molécula de ácido nucleico.

Ácido Nucleico

Assim como nas células, o ácido nucleico de cada vírus codifica a informação genética para a síntese de todas as proteínas.

Enquanto o DNA de fita dupla é responsável por isso nas células procarióticas e eucarióticas, apenas alguns grupos de vírus usam o DNA.

A maioria dos vírus mantém todas as suas informações genéticas com o RNA de fita simples.

Existem dois tipos de vírus baseados em RNA. Na maioria dos casos, o RNA genômico é denominado fita positiva porque atua como RNA mensageiro para síntese direta (tradução) de proteína viral.

Alguns, no entanto, têm filamentos negativos de RNA.

Nesses casos, o virion possui uma enzima, chamada RNA polimerase dependente de RNA (transcriptase), que deve primeiro catalisar a produção de RNA mensageiro complementar a partir do RNA genômico do virion antes que a síntese proteica viral possa ocorrer.

Capsídeo viral, capsômero e nucleocapsídeo 

O capsídeo viral é a concha proteica que envolve o ácido nucleico.

O que é nucleocapsídeo

O conjunto capsídeo junto com seu ácido nucleico, é chamado de nucleocapsídeo. Essa concha é composta de proteínas organizadas em subunidades conhecidas como capsômeros.

Eles estão intimamente associados ao ácido nucleico e refletem sua configuração, seja uma hélice em forma de bastonete ou uma esfera em forma de polígono.

O capsídeo tem três funções:

1) protege o ácido nucleico da digestão por enzimas,

2) contém locais especiais em sua superfície que permitem que o virion se ligue a uma célula hospedeira e

3) fornece proteínas que permitem que o virion penetre na membrana celular do hospedeiro e, em alguns casos, injetar o ácido nucleico infeccioso no citoplasma da célula.

Envelope viral

O envelope viral é uma estrutura composta principalmente por glicoproteínas ao redor do nucleocapsídeo. O  envelope viral é composto de duas camadas lipídicas intercaladas com moléculas de proteína (bicamada de lipoproteínas) e pode conter material da membrana de uma célula hospedeira e também de origem viral.

As moléculas lipídicas surgem brotamento viral e tem origem partir da membrana celular durante o processo de.

Formas geométricas dos vírus

Uma estrutura de vírus pode assumir uma das seguintes formas geométricas: icosaédrica, envolvida, complexa ou helicoidal.

Icosaédrica

Esses vírus parecem esféricos, mas um exame mais detalhado revela que são icosaédricos.

O icosaedro é constituído por triângulos equilaterais fundidos de forma esférica. Esta é a maneira ideal de formar uma concha fechada usando subunidades proteicas idênticas.

O material genético é totalmente fechado dentro do capsídeo. Os vírus com estruturas icosaédricas são liberados no meio ambiente quando a célula morre, se decompõe e se dissolve, liberando os virions.

Exemplos de vírus com uma estrutura icosaédrica são os poliovírus, rinovírus e adenovírus.

Icosaédrica: Rinovírus

Envelopado

Essa estrutura do vírus é uma estrutura icosaédrica ou helicoidal convencional que é cercada por uma membrana de bicamada lipídica, o que significa que o vírus está envolto ou envolvido.

O envelope do vírus é formado quando o vírus está saindo da célula por brotamento, e a infectividade desses vírus depende principalmente do envelope.

Os exemplos mais conhecidos de vírus envelopados são o vírus influenza, hepatite C e HIV.

Envelope: Hepatite C

Complexo

Essas estruturas virais têm uma combinação de forma icosaédrica e helicoidal e podem ter uma complexa parede externa ou morfologia da cauda da cabeça.

A estrutura morfológica da cabeça-cauda é exclusiva para vírus que infectam apenas bactérias e são conhecidos como bacteriófagos.

A cabeça do vírus tem uma forma icosaédrica com uma cauda em forma de hélice. O bacteriófago usa sua cauda para se ligar à bactéria, cria um buraco na parede celular e depois insere seu DNA na célula, usando a cauda como canal.

O Poxvírus é um dos maiores vírus em tamanho e possui uma estrutura complexa com uma parede externa e um capsídeo exclusivos. Um dos tipos mais famosos de poxvírus é o vírus  que causa varíola.

Complexo: Bacteriófago

Helicoidal

Essa estrutura viral possui um capsídeo com uma cavidade central ou tubo oco, que é produzido por proteínas dispostas de forma circular, criando um formato de disco.

As formas do disco são fixadas helicoidalmente (como um brinquedo furtivo), criando um tubo com espaço para o ácido nucleico no meio.

Todos os vírus filamentosos têm forma helicoidal. Eles geralmente têm 15-19nm de largura e comprimento variando de 300 a 500nm, dependendo do tamanho do genoma. Um exemplo de vírus com simetria helicoidal é o vírus do mosaico do tabaco.

Helicoidal: Vírus do Mosaico do Tabaco

Leitura complementar: duas doenças causadas por vírus.

É bem sabido que os vírus são bem conhecidos como causadores de doenças. Em boa parte, isso se deve ao fato das estruturas virais poderem se combinar e usar a maquinaria da célula hospedeira.

Vejamos então, duas das principais doenças causadas por vírus.

O vírus da gripe (gripe)

Ao lado do resfriado comum, a gripe é talvez a infecção respiratória mais familiar do mundo. Somente nos Estados Unidos, aproximadamente 25 a 50 milhões de pessoas contraem gripe a cada ano.

Os sintomas da gripe são semelhantes aos do resfriado comum, mas tendem a ser mais graves. Febre, dor de cabeça, fadiga, fraqueza e dor muscular, dor de garganta, tosse seca e coriza ou nariz entupido são comuns e podem se desenvolver rapidamente.

Às vezes, os sintomas gastrointestinais associados à gripe são experimentados por crianças, mas para a maioria dos adultos, as doenças que se manifestam na diarreia, náusea e vômito não são causadas pelo vírus da gripe.

O vírus da imunodeficiência humana (HIV)

O vírus responsável pelo HIV foi isolado pela primeira vez em 1983 por Robert Gallo, dos Estados Unidos, e pelo cientista francês Luc Montagnier.

Desde aquela época, uma quantidade enorme de pesquisas focadas no agente causador da AIDS foi realizada e muito se aprendeu sobre a estrutura do vírus e seu curso de ação típico.

O HIV faz parte de um grupo de vírus atípicos chamados retrovírus que mantêm suas informações genéticas na forma de ácido ribonucleico ( RNA).

Através do uso de uma enzima conhecida como transcriptase reversa, o HIV e outros retrovírus são capazes de produzir ácido desoxirribonucleico (DNA) a partir do RNA, enquanto a maioria das células realiza o processo oposto, transcrevendo o material genético do DNA para o RNA.

A atividade da enzima permite que a informação genética do HIV se integre permanentemente no genoma (cromossomos) de uma célula hospedeira.

O vírus do HIV é o responsável também por popularizar as formas e estruturas virais.

Resumo de estruturas virais

Existem predominantemente dois tipos de formas encontradas entre os vírus: hastes ou filamentos e esferas. O formato da haste é devido à matriz linear do ácido nucleico e das subunidades proteicas que compõem o capsídeo. A forma da esfera é na verdade um polígono de 20 lados (icosaedro).

A natureza dos vírus não era compreendida até o século XX, mas seus efeitos foram observados por séculos.

O médico britânico Edward Jenner chegou a descobrir o princípio da inoculação no final do século XVIII, depois de observar que as pessoas que contraíram a doença leve da varíola bovina eram geralmente imunes à doença mais mortal da varíola.

No final do século XIX, os cientistas sabiam que algum agente estava causando uma doença das plantas de tabaco, mas não cresciam em meio artificial (como bactérias) e era pequeno demais para ser visto através de um microscópio óptico.

Os avanços na cultura de células vivas e microscopia no século XX acabaram permitindo que os cientistas identificassem vírus. Os avanços na genética melhoraram drasticamente o processo de identificação.

Leitura sugerida

Referências bibliográficas

GUIMARÃES, Miriã Nunes. Construção e aplicação de HMMs de perfil para a detecção e classificação de vírus. 2019. Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo.  < Link >

Daniel Pereira

Daniel Pereira é biólogo graduado pela Unesp e atualmente faz especialização em ensino de ciências e matemática. Professor de ciências e biologia é também o fundador do site Planeta Biologia

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