Aulas

Vírus: Características Gerais e Ciclos de vida

Tipos de Vírus, classificação, replicação viral e muito mais

Os vírus são parasitas intracelulares obrigatórios. São organismos acelulares muito simples, formados por uma cápsula proteica que envolve o material genético que é ou DNA ou RNA. A palavra vírus vem do latim e significa “veneno” ou “toxina”. Esses seres estão entre os primeiros organismos a habitarem o planeta Terra.

Eles intrigam os biólogos há tempos e até hoje não chegaram a uma conclusão: os vírus são ou não são seres vivos?

Os biólogos se dividem em relação a uma resposta definitiva. Eles possuem características que os tornam seres únicos, os quais não são encontrados em nenhum outro ser vivo.

Nesta aula você vai conhecer os vírus, suas principais características, classificação, suas partes, tipos,  e ciclos de vida.  Além disso veremos também algumas das principais doenças podem ser causadas por esses seres.

Principais características dos vírus

Vírus possuem ou DNA ou RNA. Só para comparar, todos os outros seres vivos possuem DNA e RNA ao mesmo tempo.

Essas moléculas são consideradas as organizadoras das vida e possuem as informações básicas para a construção e funcionamento de um organismo.

Pelo fato de possuírem ou DNA, ou RNA, nunca as duas moléculas, isso acaba os tornando exceção entre todos os seres vivos.

Os vírus, assim como todos os outros seres vivos, possuem capacidade de reprodução, porém eles necessitam de outras células para fazerem isso, o que os torna parasitas intracelulares obrigatórios.

Também não são capazes de produzir sua própria energia, nesse ponto eles também necessitam da célula hospedeira para realizar suas funções.

Dito isto pode-se pelo menos evidenciar que essas criaturas não são como todos os outros seres vivos, porém, não são absolutamente inanimados, já que são capazes de se replicarem.

Os vírus não possuem membrana plasmática, característica esta encontrada em todos os outros seres vivos. Eles possuem uma cápsula proteica, chamada de capsídeo, que protege seu material genético.

Seu tamanho pode ser várias vezes menor que a menor bactéria.

Esses seres são parasitas obrigatórios e atacam todos os outros seres vivos, de animais, plantas até  mesmo as bactérias.

Há entre eles, um grau de complexidade diferente. Há os mais simples, como o vírus do tabaco e da varíola, até os mais complexos como os bacteriófagos.

De tempos em tempos sempre surgem novos vírus como é o caso do ebola. Essa doença tem um modo de ação muito semelhante ao dengue que também é uma doença hemorrágica, porém o ebola atua de forma muito mais intensa e aguda.

Em 2019 a pandemia por corona vírus, que causa uma doença que tem entre os sintomas uma síndrome respiratória aguda, representa um grande perigo para toda a humanidade.

Vírus são parasitas intracelulares obrigatórios

Os vírus são parasitas intracelulares obrigatórios. Talvez, essa seja a principal características desses seres.

Qual o significado desse frase: “Parasita intracelulares obrigatório“?

Significa dizer que ele precisam entrar em uma célula para usar a maquinaria celular para continuar existindo.

Ao entrar no interior de uma célula hospedeira, eles vão desestabilizar a célula e como consequência poderá destruir todo o mecanismo celular.

Morfologia e estrutura dos vírus

Logo abaixo temos uma ilustração do HIV e suas principais estruturas.

Vírus: Características Gerais e Ciclos de vida

Os vírus são acelulares, o que significa que são entidades biológicas que não possuem uma estrutura celular. Portanto, eles não possuem a maioria dos componentes das células, como organelas, ribossomos e a membrana plasmática.

Mais internamente, há outra camada proteica, chamada capsídeo conferindo grande proteção ao material genético. O capsídeo e o material genético recebem o nome de nucleocapsídeo.

Os vírus podem assumir diferentes formas durante o seu ciclo de replicação. Quando esse ser assume a forma mais completa e com capacidade de infectar uma célula chamamos de virion.

Um virion consiste em um nucleocapsídeo que envolve o ácido nucleico, um revestimento proteico ou capsídeo externo e, às vezes, um envelope externo feito de membranas de proteínas e fosfolipídios derivadas da célula hospedeira.

O capsídeo é composto de subunidades de proteínas chamadas capsômeros.

Os vírus também podem conter proteínas adicionais, como enzimas. A diferença mais óbvia entre membros de famílias virais é sua morfologia, que é bastante diversa.

Uma característica interessante da complexidade viral é que a complexidade do hospedeiro e do virion não está correlacionada.

Algumas das estruturas mais complexas são observadas nos bacteriófagos. Esses seres infectam um dos organismos vivos mais simples: as bactérias.

Veja a aula principais doenças causadas por bactérias

Muitos vírus usam algum tipo de glicoproteínas para se conectar às células hospedeiras por meio de moléculas na célula chamadas receptores virais.

Isso porque a ligação é um requisito para a penetração na membrana celular, permitindo que eles concluam sua replicação dentro da célula.

Os receptores usados são moléculas que normalmente são encontradas nas superfícies celulares e têm suas próprias funções fisiológicas.

Partes dos Vírus: as partículas virais

estrutura dos vírus

De maneira resumida podemos dizer que as partes dos vírus são as listadas a seguir:

  • capsídeo
  • capsômero
  • nucleocapsídeo
  • envelope viral
  • glicoproteínas e lipoproteínas
  • genoma viral

Todos os vírus contêm os dois componentes a seguir:

  1. um genoma de ácido nucleico e
  2. um capsídeo proteico que cobre o genoma. Juntos, isso é chamado de nucleocapsídeo.

Além disso, muitos vírus animais contêm também um envelope lipídico. Todos os vírus intactos são chamados de virion. As estrutura virais e composição desses componentes podem variar amplamente.

Capsídeo proteico

O genoma viral são cercados por estruturas de proteicas conhecida como capsídeo proteico. Por sua vez, os capsídeos são formados por capsômeros.

Estrutura e montagem do capsídeo viral

Uma questão interessante é como as proteínas do capsídeo reconhecem o RNA ou o DNA viral, mas não o celular.

A resposta é que geralmente existe algum tipo de sinal de “empacotamento” (sequência) no genoma viral que é reconhecido pelas proteínas do capsídeo.

Um capsídeo é quase sempre constituído por subunidades estruturais repetidas, dispostas em uma das duas estruturas simétricas, uma hélice ou um icosaedro .

No caso mais simples, essas “subunidades” consistem em um único polipeptídeo.

Em muitos casos, no entanto, essas subunidades estruturais, também chamadas de protômeros, são constituídas por vários polipeptídeos.

Nucleocapsídeo

É a parte estrutural fundamental.

Nucleocapsídeo nada mais é que o capsídeo + genoma viral.

O que é nucleocapsídeo

Envelope Viral

Em alguns vírus animais, o nucleocapsídeo é cercado por uma membrana, também chamada de envelope viral.

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

Este envelope é constituído por uma bicamada lipídica e é constituído por lipídios das células hospedeiras.

Ele também contém proteínas codificadas, geralmente glicoproteínas que são proteínas transmembranas.

Essas proteínas virais servem a muitos propósitos, como a ligação a receptores na célula hospedeira, desempenhando um papel na fusão da membrana e na entrada celular. Elas também podem formar canais na membrana viral.

Genoma viral

O genoma viral tende a ser pequeno, contendo apenas os genes que codificam proteínas que não podem ser obtidas na célula hospedeira.

Esse material genético pode ser de fita simples ou dupla. Também pode ser linear ou circular.

Enquanto a maioria dos vírus contém um único ácido nucleico, outros possuem genomas que possuem vários filamentos, chamados de segmentos.

Os genomas de todas as células conhecidas são compostos de RNA e de DNA de fita dupla.

O genoma de viral pode ser composto de DNA ou RNA de fita simples ou dupla.

As estruturas conhecidas dos genomas virais estão resumidas abaixo.

A) DNA : fita dupla – linear ou circular

fita simples – linear ou circular

Outras estruturas – círculos abertos

B) RNA : de cadeia dupla – linear

Ciclo viral

O ciclo viral pode ser dividido em basicamente dois: o ciclo lítico e o ciclo lisogênico.

Vejo vídeo logo abaixo para entender melhor a diferença entre os dois.

Ciclo Lítico

No ciclo lítico, também chamado de infecção virulenta, os vírus infectantes acabam matando a célula hospedeira para produzir muitos de seus próprios descendentes.

Imediatamente após a penetração na célula hospedeira, o genoma viral sintetiza proteínas que quebram o DNA do hospedeiro, permitindo que o vírus assuma o controle da maquinaria celular.

Então, a maquinaria da célula hospedeira é usada para sintetizar as proteínas necessárias para construir novas partículas do virion.

Durante esse processo, as células hospedeiras gradualmente se enfraquecem pelas enzimas virais e eventualmente explodem, liberando, em média, de 100 a 200 novos vírus para o ambiente circundante.

ciclo lítico ciclo lisogênico

Ciclo Lisogênico

O ciclo lisogênico, às vezes chamado de infecção não virulenta, não mata a célula hospedeira, mas a utiliza como um refúgio onde existe em estado inativo e pode ficar incubado por muito tempo.

Após a injeção do ácido nucleico viral na célula hospedeira, ele se integra ao genoma do hospedeiro, com a ajuda de proteínas integrases, que são responsáveis integrar o genoma viral ao genoma da célula hospedeira.

O genoma viral é então replicado passivamente, juntamente com o genoma do hospedeiro.

À medida que a célula hospedeira se divide pelo tempo que permanece lá e não forma as proteínas necessárias para produzir a progênie.

Como o genoma viral é geralmente pequeno, os hospedeiros não são normalmente, relativamente prejudicados por esse processo.

Fases da replicação viral

adsorção desnudamento penetração

Pelo fato de serem parasitas intracelulares obrigatórios, eles não podem se replicar sem a maquinaria e o metabolismo de uma célula hospedeira.
Embora o ciclo de vida replicativo dos vírus varie bastante entre espécies e categorias de vírus, existem seis estágios básicos essenciais para a replicação viral.
  • adsorção viral
  • Penetração viral
  • Desnudamento do ácido nucleico
  • Transcrição e tradução do genoma
  • Montagem do virion
  • Brotamento viral

Veja um vídeo ilustrando essas fases.

Adsorção viral

Proteínas virais no capsídeo ou envelope fosfolipídico interagem com receptores específicos na superfície celular do hospedeiro.

Essa especificidade determina quais hospedeiro podem ser infectados por um determinado vírus.

O vídeo abaixo ilustra o momento em que ocorre a adsorção viral com uma célula hospedeira.

Veja mais sobre essa fase da replicação viral em: o que é adsorção viral

Penetração viral

O processo de ligação a um receptor específico pode induzir alterações conformacionais nas proteínas do capsídeo viral, ou no envelope lipídico, que resulta na fusão das membranas virais e celulares e na penetração viral para o interior da célula

Alguns vírus de DNA também podem entrar na célula hospedeira através da endocitose mediada por receptor. Portanto, nesse tipo de penetração, ocorrerá a formação de endossomos.

Em alguns casos raros, a entrada pode ser por translocação quando uma proteína transmembrana se liga ao vírus e o coloca no interior celular.

Desnudamento do ácido nucleico

Durante o desnudamento do ácido nucleico viral, o capsídeo é removido e degradado por enzimas virais ou enzimas hospedeiras que liberam o ácido nucleico genômico viral.

Assim, o material genético está livre e exposto para a próxima fase da replicação viral.

Transcrição e tradução do genoma

Depois que o genoma viral fica livre do citosol, a transcrição ou tradução é iniciada. É esse estágio em que a replicação viral começa fabricar as peças que vão compor um virion.

Essa fase apresenta diferenças conforme o tipo de vírus. Se eles possuem DNA ou RNA.

Esse processo culmina na síntese de novas de proteínas e e novos genoma virais.

Montagem do virion

Após a síntese de proteínas e de um novo do genoma viral, as proteínas virais são empacotadas com o genoma viral recém-replicado em novos virions prontos para liberação a partir da célula hospedeira.

Esse processo também pode ser chamado de maturação.

Liberação de Virion

Existem dois métodos de liberação viral: lise ou brotamento.

A lise resulta na morte de uma célula hospedeira infectada, esses tipos de vírus são chamados de citolíticos.

Como exemplo podemos citar a varíola.

Vírus envelopados, como o vírus influenza A, geralmente são liberados da célula hospedeira pela brotação.

Esse processo resulta na aquisição do envelope fosfolipídico viral.

Esses tipos de vírus geralmente não matam a célula infectada e são denominados vírus citopáticos .

Após a liberação do virion, algumas proteínas virais permanecem na membrana celular do hospedeiro, que atua como alvos em potencial para a circulação de anticorpos.

As proteínas virais residuais que permanecem no citoplasma da célula hospedeira podem ser processadas e apresentadas na superfície celular em moléculas MHC classe I, onde são reconhecidas pelas células T.

Classificação dos Vírus

Os vírus são classificados por fatores como  estrutura do capsídeo, presença de envelope externo e como o mRNA é produzido.

Pontos chaves para entender a classificação dos vírus

 O tipo de material genético, DNA ou RNA, e se sua estrutura é de fita simples ou dupla, linear ou circular e segmentada ou não segmentada são fatores para classificação.

Os capsídeos do vírus podem ser classificados como icosaédrico nu, icosaédrico envelopado, helicoidal envelopado, helicoidal nu e complexo.

O vírus pode ter um envelope ou não.

Um sistema mais recente, o esquema de classificação de Baltimore, agrupa vírus em sete classes, de acordo com a maneira como o mRNA é produzido durante o ciclo replicativo do vírus.

Como é feita a classificação

Para entender os recursos compartilhados entre os diferentes grupos de vírus, é necessário um esquema de classificação.

No entanto, acredita-se que a maioria dos vírus não evoluiu de um ancestral comum. Portanto, os métodos que os cientistas usam para classificar os seres vivos não são muito úteis.

Os biólogos usaram vários sistemas de classificação no passado, com base na morfologia e genética dos diferentes vírus.

No entanto, esses métodos de classificação anteriores os agrupavam com base em quais recursos estavam sendo usados ​​para classificá-los.

O método de classificação mais usado atualmente é chamado de esquema de classificação de Baltimore, baseado em como o RNA mensageiro (mRNA) é gerado em cada tipo específico de vírus.

Sistemas antigos ​​de classificação

A classificação pode ser feita maneiras: por fatores como o conteúdo principal, a estrutura de seus capsídeos e se eles têm um envelope externo ou não.

Os vírus podem usar DNA ou RNA como material genético. O nucleocapsídeo contém o genoma viral.

Tipos de vírus

A classificação mais conhecida dos vírus é semelhante a taxonomia usada para os outros seres vivos.

classificação dos vírus

Entre os principais tipos de vírus podemos citar:

  • Influenzavírus
  • Orthopoxvírus
  • Coronavírus
  • Papillomavírus
  • Reovírus
  • Parapoxvírus
  • Simplexvírus
  • Atadenovírus
  • Lyssavirus
  • Parvovírus
  • Adenovírus
  • Rinovírus
  • Hepatovírus
  • Alphavírus
  • Rubivírus
  • Lentivírus 
  • Rotavírus
  • Enterovírus

Bacteriófago: um vírus de bactérias

Os bacteriófagos então entre os vírus mais complexo. Também podem ser chamados de fagos e sua especialidade é infectar bactérias.

Além das estruturas descritas aqui, eles também possuem uma cauda e um ponto de fixação.

Sua forma chega a lembrar um aracnídeo.

Veja uma animação incrível sobre como os bacteriófagos invadem uma célula e completam o ciclo viral.

Classificação de vírus por estrutura e pelo genoma

O tipo de material genético (DNA ou RNA) e sua estrutura (fita simples ou dupla, linear ou circular e segmentada ou não segmentada) são usados ​​para classificar as estruturas principais do vírus.

A classificação pelo design de seus capsídeos. Vírus isométricos têm formas aproximadamente esféricas, como o causador da poliomielite ou da herpes.

Os vírus envelopados têm membranas ao redor dos capsídeos. Vírus animais, como o HIV, são frequentemente envolvidos por essa estrutura.

Bacteriófagos infectam bactérias e têm uma cabeça semelhante aos vírus icosaédricos e um formato de cauda como vírus filamentosos.

Os capsídeos são classificados como icosaédrico nu, icosaédrico envelopado, helicoidal envelopado, helicoidal nu e complexo. 

Classificação Baltimore

O sistema de classificação de vírus mais usado foi desenvolvido pelo biólogo David Baltimore, vencedor do Prêmio Nobel, no início dos anos 70.

Além das diferenças morfológicas e genéticas mencionadas acima, o esquema de classificação de Baltimore agrupa os vírus de acordo com a maneira como o mRNA é produzido durante o ciclo replicativo do vírus.

Vírus são seres vivos ou seres não vivos?

Os vírus têm gerado grandes controvérsias entre biólogos, pois uma parte os consideram como seres vivos e outros dizem que não são seres vivos.

A discussão sobre essa questão ou definição do que são vírus ainda está longe do fim.

Etmologia

A palavra “vírus” vem do latim e significa veneno. Apesar de se conhecer os vírus há tempos.

A origem e evolução dos vírus

Não se sabe quando os vírus teriam surgido, pois eles não fossilizam e esse fato torna esse trabalho muito difícil.

Embora os biólogos tenham acumulado uma quantidade significativa de conhecimento sobre como os vírus atuais evoluem, pouco se sabe sobre como os vírus se originaram.

Ao explorar a história evolutiva da maioria dos organismos, os cientistas podem observar registros fósseis e evidências históricas semelhantes.

No entanto, os vírus não fossilizam, portanto, os pesquisadores devem conjecturar investigando como os vírus atuais evoluem, usando informações bioquímicas e genéticas para criar históricos especulativos.

Enquanto a maioria das descobertas concorda que esses seres não têm um único ancestral em comum, os estudiosos ainda precisam encontrar uma hipótese sobre a sua origem que seja totalmente aceita e comprovada.

Uma hipótese possível, chamada devolução ou hipótese regressiva, propõe explicar a origem dos vírus, sugerindo que eles evoluíram a partir de células vivas.

No entanto, muitos componentes de como esse processo pode ter ocorrido são um mistério.

Uma segunda hipótese, chamada de escapista ou a hipótese progressiva, analisa vírus que possuem um RNA ou um genoma de DNA e sugere que eles se originaram a partir de RNA e moléculas de DNA que escaparam de uma célula hospedeira.

Uma terceira hipótese postula um sistema de auto-replicação semelhante ao de outras moléculas auto-replicantes, provavelmente evoluindo ao lado das células nas quais eles dependem como hospedeiros.

À medida que a tecnologia avança, os cientistas podem desenvolver e refinar novas hipóteses para explicar a sua origem.

Um campo emergente chamado sistemática molecular de vírus tenta fazer exatamente isso através de comparações de material genético sequenciado.

Esses pesquisadores esperam um dia entender melhor a sua origem, uma descoberta que pode levar a avanços nos tratamentos das doenças virais.

Uma hipótese interessante que tem surgido fala dos transposons, ou genes saltadores. Esses genes antes considerados lixo genético. Segundo uma pesquisa feita pela USP, esses genes:

podem realocar ou introduzir cópias de si mesmos em um local diferente no genoma

Esse genes podem ter papel importante no desenvolvimento embrionário e também poderiam hipoteticamente, criar cópias independentes com capacidade de se auto duplicar com a ajuda de uma maquinaria celular.

Descoberta dos vírus

Esses seres foram descobertos pela primeira vez após o desenvolvimento de um filtro de porcelana, chamado de filtro Chamberland-Pasteur,

Esse filtro podia remover todas as bactérias visíveis no microscópio de qualquer amostra líquida.

Em 1886, Adolph Meyer demonstrou que uma doença das plantas de tabaco, a doença do mosaico do tabaco, poderia ser transferida de uma planta doente para uma saudável através de extratos líquidos de plantas.

Em 1892, Dmitri Ivanowski mostrou que essa doença poderia ser transmitida dessa maneira mesmo depois que o filtro de Chamberland-Pasteur removeu todas as bactérias viáveis ​​do extrato.

Ainda assim, muitos anos se passaram para se comprovar que esses agentes infecciosos “filtráveis” não eram simplesmente bactérias muito pequenas, mas eram um novo tipo de partícula minúscula causadora de doença.

Principais doenças causadas por vírus

Talvez, os vírus sejam associados principalmente a doenças. Isso por que eles estão entre os principais causadores de doenças.

Causam em doenças em qualquer ser vivo. Animais, plantas e até em bactérias.

Entre as principais doenças podemos citar:

  • Gripe
  • AIDS.
  • Hepatite A
  • Hepatite B
  • Febre Amarela
  • Dengue
  • catapora
  • Sarampo,
  • Raiva
  • Covid 19 – Causado por um coronvírus

Leitura sugerida: principais doenças causadas por vírus.

Mapa mental vírus

resumo sobre vírus

Slide características gerais dos vírus

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Resumo

Apesar de toda sua simplicidade se comparado aos outros seres vivos, há muita complexidade nessas criaturas.

São verdadeiras obras do design evolutivo. Suas proteínas de envelope, que são usadas como “chaves” para entrarem nas células. Logo abaixo dessas espículas, há uma camada lipídica e proteica associada.

Glossário de termos relacionados aos vírus

  • auto-replicante : capaz de gerar uma cópia de si mesmo
  • capsídeo : a camada proteica externa de um vírus
  • Classificação de Baltimore : um esquema de classificação que agrupa vírus em sete classes, de acordo com a maneira como o mRNA é produzido durante o ciclo replicativo do vírus
  • envelope : uma estrutura ou cobertura envolvente, como uma membrana
  • filamentosos : na forma de fios ou filamentos
  • isométrico : de, ou sendo um sistema geométrico de três eixos iguais, perpendiculares um ao outro (especialmente em cristalografia)
  • RNA mensageiro : O RNA mensageiro (mRNA) é uma molécula de RNA que codifica um “modelo” químico para um produto proteico.
  • vírus : um organismo infeccioso submicroscópico, agora entendido como uma estrutura não celular que consiste em um núcleo de DNA ou RNA cercado por uma camada protéica
  • virion : uma única partícula individual de um vírus (o equivalente viral de uma célula)

Não deixe de nos dizer que achou dessa aula nos comentários.

Leitura Sugerida

Referências bibliográficas

SANTOS, Charles Morphy Dias; CALOR, Adolfo Ricardo. Ensino de biologia evolutiva utilizando a estrutura conceitual da sistemática filogenética-I. Ciência & Ensino (ISSN 1980-8631), v. 1, n. 2, 2008.

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 >

MOREIRA, Catarina. Bacteriófago. Revista de Ciência Elementar, v. 3, n. 4, 2015.  < Link >

Redação Planeta Biologia

Planeta Biologia é uma site de educação com foco na produção de conteúdos para ensino fundamental e ensino médio. Desde 2012 escreve, produz slides e vídeos com o objetivo de auxilar o ensino de ciências e biologia

10 Comentários

  1. Pô matou a pau! Show de bola, esclarecedor sobre Vírus. Muita gente deveria estar ampliando seus conhecimentos aqui, do que escrever bobagem no facebook.

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