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4.3: Classificação de vírus - Biologia

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4.3: Classificação de vírus

As espécies Coronavírus relacionado à síndrome respiratória aguda grave: classificando 2019-nCoV e nomeando-o SARS-CoV-2

O atual surto de uma doença respiratória aguda associada ao coronavírus chamada doença coronavírus 19 (COVID-19) é o terceiro contágio documentado de um coronavírus animal para humanos em apenas duas décadas que resultou em uma grande epidemia. o Coronaviridae Grupo de Estudos (CSG) do Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus, responsável pelo desenvolvimento da classificação de vírus e nomenclatura taxonômica da família Coronaviridae, avaliou a colocação do patógeno humano, provisoriamente denominado 2019-nCoV, dentro do Coronaviridae. Com base na filogenia, taxonomia e prática estabelecida, o CSG reconhece este vírus como formando um clado irmão do protótipo humano e coronavírus da síndrome respiratória aguda grave de morcego (SARS-CoVs) da espécie Coronavírus relacionado à síndrome respiratória aguda grave, e o designa como SARS-CoV-2. Para facilitar a comunicação, o CSG propõe o uso da seguinte convenção de nomenclatura para isolados individuais: SARS-CoV-2 / host / localização / isolado / data. Enquanto todo o espectro de manifestações clínicas associadas às infecções por SARS-CoV-2 em humanos ainda precisa ser determinado, a transmissão zoonótica independente de SARS-CoV e SARS-CoV-2 destaca a necessidade de estudar vírus em nível de espécie para complementar a pesquisa focada em vírus patogênicos individuais de importância imediata. Isso melhorará nossa compreensão das interações vírus-hospedeiro em um ambiente em constante mudança e aumentará nossa preparação para surtos futuros.

Após um surto viral, é importante estabelecer rapidamente se o surto é causado por um vírus novo ou previamente conhecido (Quadro 1), pois isso ajuda a decidir quais abordagens e ações são mais adequadas para detectar o agente causador, controlar sua transmissão e limitar as consequências potenciais da epidemia. A avaliação da novidade do vírus também tem implicações para a nomenclatura do vírus e, em uma escala de tempo diferente, ajuda a definir as prioridades de pesquisa em virologia e saúde pública.

Caixa 1 Descoberta e nomenclatura de vírus: de baseado em doença para livre de fenótipo

Entender a causa de uma doença específica que se espalha entre indivíduos da mesma espécie hospedeira (infectividade) foi a principal força motriz para a descoberta do primeiro vírus em plantas e, posteriormente, muitos outros em todas as formas de vida, incluindo humanos. Historicamente, a gama de doenças e hospedeiros aos quais determinados vírus estão associados têm sido as duas principais características utilizadas para definir os vírus, uma vez que são invisíveis a olho nu 46. As características fenotípicas virais incluem aquelas que, como uma doença, são predominantemente moldadas por interações vírus-hospedeiro, incluindo taxa de transmissão ou correlatos imunológicos de proteção, e outras que são amplamente específicas para vírus, como a arquitetura das partículas virais. Esses recursos são de importância crítica para controlar e responder a vírus importantes do ponto de vista médico e econômico - especialmente durante surtos de doenças graves - e dominam a percepção geral dos vírus.

No entanto, o hospedeiro de um determinado vírus pode ser incerto e a patogenicidade do vírus permanece desconhecida para uma grande (e de crescimento rápido) proporção de vírus, incluindo muitos coronavírus descobertos em estudos de metagenômica usando tecnologia de sequenciamento de última geração de amostras ambientais 47,48. Esses estudos identificaram um grande número de vírus que circulam na natureza e nunca foram caracterizados em nível fenotípico. Assim, a sequência do genoma é a única característica conhecida para a grande maioria dos vírus e precisa ser usada na definição de vírus específicos. Nesse contexto, um vírus é definido por uma sequência de genoma que é capaz de replicação autônoma dentro das células e disseminação entre células ou organismos em condições apropriadas. Pode ou não ser prejudicial ao seu hospedeiro natural. Estudos experimentais podem ser realizados para uma fração de vírus conhecidos, enquanto a genômica comparativa computacional é usada para classificar (e deduzir características de) todos os vírus. Conseqüentemente, a nomenclatura do vírus não está necessariamente ligada à doença, mas sim informada por outras características.

Em vista dos avanços acima e quando confrontado com a questão de se o nome do vírus para o vírus humano recém-identificado deve ser ligado à doença (definida de forma incompleta) que este vírus causa, ou melhor, ser estabelecido independentemente do fenótipo do vírus, o CSG decidiu seguir uma linha de raciocínio baseada em filogenia para nomear este vírus cuja ontogenia pode ser rastreada na figura do Quadro 1.

Para muitas infecções por vírus humanos, como infecções por vírus influenza 1 ou norovírus 2, métodos, padrões e procedimentos bem estabelecidos e aprovados internacionalmente estão em vigor para identificar e nomear os agentes causadores dessas infecções e relatar essas informações prontamente às autoridades de saúde pública e ao público geral. Em surtos envolvendo vírus recém-surgidos, a situação pode ser diferente, e procedimentos apropriados para lidar com esses vírus precisam ser estabelecidos ou refinados com alta prioridade.

Aqui, apresentamos uma avaliação da relação genética do coronavírus humano 3 recém-identificado, provisoriamente denominado 2019-nCoV, com coronavírus conhecidos, e detalhamos a base para (re) nomear este vírus coronavírus da síndrome respiratória aguda grave 2 (SARS-CoV- 2), que será usado a seguir. Dado o interesse público em nomear novos vírus emergentes e as doenças causadas por esses vírus em humanos, faremos uma breve introdução à descoberta e classificação de vírus - especificamente o conceito de espécie de vírus - e as funções de diferentes órgãos, como a Organização Mundial de Saúde (OMS) e o Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus (ICTV), nesse processo. Esperamos que isso ajude os leitores a compreender melhor a abordagem científica que adotamos para chegar a esse nome, e também discutiremos as implicações dessa análise e decisão de nomenclatura.


A classificação de Baltimore

A classificação de Baltimore, desenvolvida por David Baltimore em 1971, é um sistema de classificação de vírus que divide os vírus em famílias, dependendo de sua

  • Tipo de genoma (DNA, RNA, fita simples (ss), fita dupla (ds)
  • Seu método de replicação

Todos os vírus colocados em uma determinada categoria se comportarão da mesma maneira, o que pode apontar ainda mais os caracteres dos vírus recém-descobertos em um grupo específico.

Sete classes de vírus no Sistema de Classificação de Baltimore

Sete classes de vírus de Baltimore são fornecidas abaixo.

I: Vírus de DNA de fita dupla (ds)(por exemplo, Adenovírus, Herpesvírus, Poxvírus)

II: Vírus de DNA de fita simples (ss) (+ fita ou & # 8220sense & # 8221) DNA(por exemplo, parvovírus)

III: Vírus de RNA de fita dupla (ds)(por exemplo Reovírus)

IV: Vírus de RNA de fita simples com fita de sentido positivo (+ ssRNA) (por exemplo, Coronavírus, Picornavírus, Togavírus)

V: Vírus de RNA de fita simples com RNA de fita de sentido negativo (-ssRNA)(por exemplo, ortomixovírus, rabdovírus)

VI: vírus ssRNA-RT (+ fita ou sentido) RNA com intermediário de DNA no ciclo de vida(por exemplo, retrovírus)

VII: DNA de vírus dsDNA-RT com intermediário de RNA no ciclo de vida(por exemplo Hepadnavírus)

Grupo I: vírus de DNA de fita dupla

Esses tipos de vírus entram no núcleo da célula hospedeira antes de serem capazes de se replicar. Além disso, esses vírus precisam de enzimas polimerases da célula hospedeira para a replicação do genoma viral e, portanto, são fortemente dependentes do ciclo da célula hospedeira. Para uma infecção e replicação precisas do vírus, a célula hospedeira deve estar em fase de divisão, pois durante a replicação as enzimas polimerases da célula e # 8217s estão ativas. O vírus também pode induzir à força a célula a sofrer divisão celular, o que pode levar à transformação da célula normal e à massa celular cancerosa. Os exemplos incluem Herpesviridae, Adenoviridae e Papovaviridae.

A família de poxvírus que infecta vertebrados e causa a doença da varíola é o único exemplo em que um vírus de classe I não está se replicando dentro do núcleo

Tipos de vírus de DNA

Grupo II: Vírus de DNA de fita simples

O Grupo II inclui Circoviridae, Anelloviridae e Parvoviridae (que infectam animais vertebrados), Microviridae (infectam procariotos) e Nanoviridae e Geminiviridae (que infectam plantas). A maioria deles tem genomas circulares.

Os vírus que infectam eucariotos se replicam principalmente dentro do núcleo por um mecanismo de círculo rolante. Por isso, todos os vírus neste grupo formam uma & # 8220 molécula intermediária de DNA de fita dupla & # 8221 durante a replicação do genoma. Isso normalmente é criado a partir do DNA viral com a ajuda da própria DNA polimerase do hospedeiro.

Em 1959, Sinshemer trabalhando com o fago Phi X 174 mostrou que eles possuíam genomas de DNA de fita simples. Apesar dessa descoberta, até recentemente acreditava-se que a maioria dos vírus de DNA continha DNA de fita dupla.

Mas hoje está bem descoberto que os vírus de DNA de fita simples podem ser altamente abundantes em ecossistemas aquáticos, sedimentos, ambientes terrestres, bem como em tapetes microbianos marinhos e associados a metazoários. Muitos desses vírus & # 8220ambientais & # 8221 pertencem à família Microviridae.

Grupo III: Vírus de RNA de fita dupla

Os vírus de RNA de fita dupla (ds) são um grupo diversificado de vírus que infectam uma grande variedade de hospedeiros, como animais, bactérias, plantas e fungos. Os membros desse grupo incluem os rotavírus, mundialmente conhecidos como uma causa comum de gastroenterite em crianças, e o vírus da língua azul, um patógeno economicamente prejudicial para bovinos e ovinos.

Este grupo inclui o número de famílias em que duas famílias principais, a Reoviridae e Birnaviridae são bem conhecidos. Dessas famílias, o Reoviridae é o maior e mais diversificado em termos de gama de hosts.

  • Esses vírus são todos sem envelope e têm capsídeos icosaédricos e genomas segmentados.
  • Como a maioria dos vírus de RNA, esses vírus se replicam no capsídeo & # 8220Core & # 8221 presente no citoplasma do hospedeiro e não usam as polimerases de replicação da célula hospedeira.
  • Nestes, a replicação é monocistrônico e inclui o genoma segmentado individual, o que significa que cada um dos genes codifica apenas uma proteína, ao contrário de outros vírus que exibem uma tradução mais complexa.

Grupo IV e amp V: vírus de RNA de fita simples

Esses vírus de RNA de fita simples pertencem à Classe IV ou V da classificação de Baltimore. Eles podem ser agrupados em sentido positivo ou negativo de acordo com o sentido ou polaridade da molécula de RNA. O RNA de fita simples é a característica comum desses vírus. A replicação dos vírus ocorre no citoplasma ou núcleo da célula hospedeira. Os vírus de ssRNA de classe IV e V não dependem tanto quanto os vírus de DNA do ciclo celular.

Grupo IV: Vírus de RNA de fita simples, sentido positivo

Todos os vírus de RNA definidos como sentido positivo podem ser acessados ​​diretamente pelos ribossomos do hospedeiro imediatamente para formar proteínas. Exemplos dessa classe incluem as famílias Astroviridae, Caliciviridae, Coronaviridae, Flaviviridae, Picornaviridae, Arteriviridae e Togaviridae. Estes podem ser divididos em dois grupos, os quais se reproduzem no citoplasma.

  • Vírus com mRNA policistrônico: Neste grupo, o RNA do genoma forma o mRNA que é traduzido em um produto de poliproteína que é convertido nas proteínas maduras. Isso significa que o gene pode usar alguns métodos para produzir proteínas da mesma fita de RNA, tudo com o objetivo de reduzir o tamanho de seu gene.
  • Vírus com transcrição complexa, para o qual mRNAs subgenômicos, frameshifting ribossomal e processamento proteolítico de poliproteínas podem ser usados. Todos são mecanismos diferentes com os quais o vírus pode produzir proteínas da mesma fita de RNA.

Grupo V: Vírus de RNA de fita simples e # 8211 sentido negativo

Todos os genes definidos como sentido negativo não podem ser acessados ​​diretamente pelos ribossomos do hospedeiro para formar proteínas imediatamente. Em vez disso, eles devem ser transcritos por polimerases virais em uma forma & # 8220 legível & # 8221, que é o recíproco de sentido positivo. Os exemplos nesta classe incluem as famílias Arenaviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Filoviridae e Rhabdoviridae (a última das quais inclui o vírus da raiva). Eles também podem ser divididos em dois grupos:

  • Vírus contendo genomas não segmentados: Nestes, o primeiro passo na replicação é a transcrição do genoma de fita negativa pela polimerase de RNA dependente de RNA viral para formar mRNAs monocistrônicos que codificam para as várias proteínas virais. Uma cópia do genoma de sentido positivo é então produzida e serve como um modelo para a produção do genoma da fita negativa. A replicação ocorre dentro do citoplasma.
  • Vírus com genomas segmentados: aqui, a replicação ocorre no núcleo e a RNA polimerase dependente de RNA viral forma mRNAs monocistrônicos de cada segmento do genoma. A maior diferença entre os dois é a ocorrência de replicação em locais diferentes.

Grupo VI: Vírus de RNA de fita simples de sentido positivo que se replicam por meio de um intermediário de DNA

  • Uma família bem estudada desta classe de vírus inclui o retrovírus.
  • Uma característica definidora deste grupo é o uso de transcriptase reversa para converter o RNA + sentido em DNA.
  • Eles não usam o RNA como modelos para fazer proteínas, mas usam o DNA para criar os modelos, que são inseridos no genoma do hospedeiro usando a integrase. A replicação então começa com a ajuda das polimerases da célula hospedeira & # 8217s.
  • Exemplos: Retrovírus

Grupo VII: Vírus de DNA de fita dupla que se replicam por meio de um intermediário de RNA de fita simples

  • Este grupo de vírus tem um genoma de fita dupla com lacuna que é subsequentemente preenchido para formar um círculo covalentemente fechado (cccDNA) que serve como um molde para a produção de mRNAs virais e um RNA subgenômico.
  • O RNA pré-genoma serve como molde para a transcrição reversa viral para produzir o genoma do DNA.
  • Exemplo: vírus da hepatite B (que está na família Hepadnaviridae)

Classificação de Baltimore

O sistema de classificação de vírus mais comumente usado foi desenvolvido pelo biólogo vencedor do Prêmio Nobel David Baltimore no início dos anos 1970. Além das diferenças na morfologia e genética mencionadas acima, o esquema de classificação de Baltimore agrupa os vírus de acordo com como o mRNA é produzido durante o ciclo replicativo do vírus.

Grupo I os vírus contêm DNA de fita dupla (dsDNA) como seu genoma. Seu mRNA é produzido por transcrição da mesma forma que o DNA celular.

Grupo II os vírus têm DNA de fita simples (ssDNA) como genoma. Eles convertem seus genomas de fita simples em um intermediário de dsDNA antes que a transcrição para mRNA possa ocorrer.

Grupo III os vírus usam dsRNA como seu genoma. As fitas se separam, e uma delas é usada como molde para a geração de mRNA usando a RNA polimerase dependente de RNA codificada pelo vírus.

Grupo IV os vírus têm ssRNA como seu genoma com polaridade positiva. Polaridade positiva significa que o RNA genômico pode servir diretamente como mRNA. Intermediários de dsRNA, chamados intermediários replicativos, são feitos no processo de cópia do RNA genômico. Múltiplas fitas de RNA de comprimento total de polaridade negativa (complementares ao RNA genômico de fita positiva) são formadas a partir desses intermediários, que podem então servir como modelos para a produção de RNA com polaridade positiva, incluindo tanto RNA genômico de comprimento total quanto mais curto mRNAs virais.

Grupo V vírus contêm genomas ssRNA com um polaridade negativa, o que significa que sua sequência é complementar ao mRNA. Tal como acontece com os vírus do Grupo IV, os intermediários de dsRNA são usados ​​para fazer cópias do genoma e produzir mRNA. Nesse caso, o genoma de fita negativa pode ser convertido diretamente em mRNA. Além disso, fitas de RNA positivas de comprimento total são feitas para servir como modelos para a produção do genoma de fita negativa.

Grupo VI vírus têm genomas de ssRNA diplóides (duas cópias) que devem ser convertidos, usando a enzima transcriptase reversa, para o dsDNA, o dsDNA é então transportado para o núcleo da célula hospedeira e inserido no genoma do hospedeiro. Então, o mRNA pode ser produzido pela transcrição do DNA viral que foi integrado ao genoma do hospedeiro.

Grupo VII os vírus têm genomas parciais de dsDNA e fazem intermediários de ssRNA que atuam como mRNA, mas também são convertidos de volta em genomas de dsDNA pela transcriptase reversa, necessária para a replicação do genoma. As características de cada grupo na classificação de Baltimore estão resumidas na Tabela 3 com exemplos de cada grupo.


Categorias não genéticas para medicina e ecologia

Na medicina, os microrganismos são identificados pela morfologia, fisiologia e outros atributos na ecologia por habitat, energia e fonte de carbono.

Objetivos de aprendizado

Descreva as características usadas para classificar: bactérias, vírus e microrganismos na ecologia

Principais vantagens

Pontos chave

  • Um patógeno causa doenças em seu hospedeiro. Na medicina, existem vários tipos amplos de patógenos: vírus, bactérias, fungos, parasitas eucarióticos e príons.
  • Na identificação de bactérias em laboratório, são utilizadas as seguintes características: coloração de Gram, forma, presença de cápsula, tendência de ligação, motilidade, respiração, meio de crescimento e se é intra ou extracelular.
  • Os vírus são classificados principalmente por características fenotípicas, como morfologia, tipo de ácido nucléico, modo de replicação, organismos hospedeiros e o tipo de doença que causam.
  • Em ecologia, os microrganismos são classificados pelo tipo de habitat que requerem, ou nível trófico, fonte de energia e fonte de carbono.
  • Os biólogos descobriram que a vida microbiana tem uma flexibilidade incrível para sobreviver em ambientes extremos que seriam completamente inóspitos para organismos complexos, chamados de extremófilos, e existem muitos tipos.
  • Diferentes espécies de microrganismos usam uma mistura de diferentes fontes de energia e carbono. Podem ser alternâncias entre foto e quimiotrofia, entre lito e organotrofia, entre auto e heterotrofia ou uma combinação delas.

Termos chave

  • obrigar: Capaz de existir ou sobreviver apenas em um ambiente particular ou assumindo uma função particular: um parasita obrigatório um anaeróbio obrigatório.
  • patógeno: Qualquer organismo ou substância, especialmente um microrganismo, capaz de causar doenças, como bactérias, vírus, protozoários ou fungos. Os microrganismos não são considerados patogênicos até que atinjam um tamanho populacional grande o suficiente para causar doenças.
  • extremófilo: Um organismo que vive em condições extremas de temperatura, salinidade e assim por diante. Eles são comercialmente importantes como fonte de enzimas que operam em condições semelhantes.

Classificação de microrganismos na medicina

Um patógeno (coloquialmente conhecido como germe) é um agente infeccioso que causa doenças em seu hospedeiro. Na medicina, existem vários tipos amplos de patógenos: vírus, bactérias, fungos, parasitas eucarióticos e príons.

BACTÉRIAS

Embora a maioria das bactérias seja inofensiva, até mesmo benéfica, algumas são patogênicas. Cada espécie patogênica tem um espectro característico de interações com seus hospedeiros humanos.

Condicionalmente, as bactérias patogênicas são patogênicas apenas sob certas condições, como uma ferida que permite a entrada no sangue ou uma diminuição da função imunológica. As infecções bacterianas também podem ser classificadas por localização no corpo, por exemplo, vagina, pulmões, pele, medula espinhal e cérebro e trato urinário.

Na identificação de bactérias em laboratório, as seguintes características são utilizadas: coloração de Gram, forma, presença de cápsula, tendência de ligação (isolada ou em pares), motilidade, respiração, meio de crescimento e se é intra ou extracelular.

As técnicas de cultura são projetadas para crescer e identificar bactérias específicas, enquanto restringem o crescimento de outras na amostra. Freqüentemente, essas técnicas são projetadas para amostras específicas: por exemplo, uma amostra de escarro será tratada para identificar organismos que causam pneumonia. Uma vez que um organismo patogênico tenha sido isolado, ele pode ser caracterizado por sua morfologia, padrões de crescimento (aeróbio ou anaeróbio), padrões de hemólise e coloração.

VÍRUS

Semelhante aos sistemas de classificação usados ​​para organismos celulares, a classificação de vírus é assunto de debate contínuo devido à sua natureza pseudo-viva. Essencialmente, eles são partículas não vivas com algumas características químicas semelhantes às da vida, portanto, eles não se encaixam perfeitamente em um sistema de classificação biológica estabelecido.

Os vírus são classificados principalmente por características fenotípicas, como:

  • morfologia
  • tipo de ácido nucléico
  • modo de replicação
  • organismos hospedeiros
  • tipo de doença que eles causam

Atualmente, existem dois esquemas principais usados ​​para a classificação de vírus: (1) o sistema do Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus (ICTV) e (2) o sistema de classificação de Baltimore, que coloca os vírus em um dos sete grupos. Até o momento, seis pedidos foram estabelecidos pelo ICTV:

  • Caudovirales
  • Herpesvirales
  • Mononegavirales
  • Nidovirales
  • Picornavirales
  • Tymovirales

Essas ordens abrangem vírus com vários intervalos de hospedeiros, dos quais apenas alguns infectam hospedeiros humanos.

A classificação de Baltimore é um sistema que coloca os vírus em um dos sete grupos, dependendo de uma combinação de:

  • seu ácido nucleico (DNA ou RNA)
  • encalhe (simples ou duplo)
  • senso
  • método de replicação

Outras classificações são determinadas pela doença causada pelo vírus ou por sua morfologia, nenhuma das quais é satisfatória, pois vírus diferentes podem causar a mesma doença ou serem muito semelhantes. Além disso, as estruturas virais são frequentemente difíceis de determinar ao microscópio. Classificar os vírus de acordo com seu genoma significa que aqueles em uma determinada categoria se comportarão de maneira semelhante, oferecendo alguma indicação de como prosseguir com pesquisas futuras.

Outros organismos invariavelmente causam doenças em humanos, como parasitas intracelulares obrigatórios que são capazes de crescer e se reproduzir apenas dentro das células de outros organismos.

CATEGORIAS DE MICRORGANISMOS EM ECOLOGIA

Em ecologia, os microrganismos são classificados pelo tipo de habitat que requerem, ou nível trófico, fonte de energia e fonte de carbono.

Tipo de Habitat

Os biólogos descobriram que a vida microbiana tem uma flexibilidade incrível para sobreviver em ambientes extremos que seriam completamente inóspitos para organismos complexos. Alguns até concluíram que a vida pode ter começado na Terra em fontes hidrotermais bem abaixo da superfície do oceano.

Um extremófilo é um organismo que prospera em condições físicas ou geoquímicas extremas, prejudiciais à maior parte da vida na Terra. Os extremófilos mais conhecidos são micróbios. O domínio Archaea contém exemplos renomados, mas os extremófilos estão presentes em numerosas e diversas linhagens genéticas de bactérias e arqueanos. Em contraste, os organismos que vivem em ambientes mais moderados podem ser denominados mesófilos ou neutrófilos.

Existem muitas classes diferentes de extremófilos, cada uma correspondendo à forma como seu nicho ambiental difere das condições mesófilas. Muitos extremófilos se enquadram em várias categorias e são denominados poliextremófilos. Alguns exemplos de tipos de extremófilos:

  • Acidófilo: um organismo com crescimento ideal em níveis de pH 3 ou abaixo
  • Xerófilo: um organismo que pode crescer em condições extremamente secas e dessecantes, exemplificado pelos micróbios do solo do Deserto de Atacama
  • Halófilo: um organismo que requer pelo menos 0,2 M de concentrações de sal (NaCl) para o crescimento
  • Termófilo: um organismo que pode prosperar em temperaturas entre 45-122 ° C

Nível trófico, fonte de energia e fonte de carbono

Os modos nutricionais de um organismo: Um fluxograma para determinar se uma espécie é autotrófica, heterotrófica ou subtipo.

  • Fototróficos: realiza a captura de fótons para adquirir energia. Eles usam a energia da luz para realizar vários processos metabólicos celulares. Eles não são obrigatoriamente fotossintéticos. A maioria dos fototróficos bem reconhecidos são autótrofos, também conhecido como fotoautotrofos, e pode fixar carbono.
  • Fotoheterotróficos: produzem ATP por fotofosforilação, mas usam compostos orgânicos obtidos do ambiente para construir estruturas e outras biomoléculas.
  • Fotolitoautotrófico: um organismo autotrófico que usa energia luminosa e um doador de elétrons inorgânico (por exemplo, H2OH2, H2S), e CO2 como sua fonte de carbono.
  • Quimotróficos: obtêm sua energia pela oxidação de doadores de elétrons em seus ambientes.
  • Quimioorganotróficos: organismos que oxidam as ligações químicas em compostos orgânicos como sua fonte de energia e atingem as moléculas de carbono de que precisam para o funcionamento celular. Esses compostos orgânicos oxidados incluem açúcares, gorduras e proteínas.
  • Quimioorganoheterotróficos (ou organotróficos) exploram compostos de carbono reduzido como fontes de energia, como carboidratos, gorduras e proteínas de plantas e animais. Quimiolitoheterotróficos (ou litotróficoheterotróficos) utilizam substâncias inorgânicas para produzir ATP, incluindo sulfeto de hidrogênio e enxofre elementar.
  • Litoautotrófico: obtém energia de compostos reduzidos de origem mineral. Também pode ser referido como quimiolitoautotróficos, refletindo suas vias metabólicas autotróficas. Os litoautótrofos são exclusivamente micróbios e a maioria são bactérias. Para bactérias litoautotróficas, apenas moléculas inorgânicas podem ser usadas como fontes de energia.
  • Mixotroph: Pode usar uma combinação de diferentes fontes de energia e carbono. Podem ser alternâncias entre foto e quimiotrofia, entre lito e organotrofia, entre auto e heterotrofia ou uma combinação delas. Pode ser eucariótica ou procariótica.

Morfologia diferente em diferentes vírus Herpes: Vários vírus da família Herpesviridae observados em uma micrografia eletrônica. Entre esses membros está o varicela-zóster (varicela) e o herpes simplex tipo 1 e 2 (HSV-1, HSV-2).


Para se replicar, os vírus devem primeiro sequestrar o equipamento reprodutivo de uma célula hospedeira, redirecionando-o para "fotocopiar" o código genético do vírus e lacrá-lo dentro de um recipiente recém-formado, conhecido como capsídeo. Sem uma célula hospedeira, o vírus simplesmente não pode se replicar.

Os vírus falham na segunda pergunta pelo mesmo motivo. Ao contrário de outros organismos vivos que podem se autodividir, dividindo uma única célula em duas, os vírus devem "montar" a si próprios, assumindo o controle da célula hospedeira, que fabrica e monta os componentes virais.

Finalmente, um vírus não é considerado vivo porque não precisa consumir energia para sobreviver, nem é capaz de regular sua própria temperatura. Ao contrário dos organismos vivos que atendem às suas necessidades de energia por processos metabólicos que fornecem unidades ricas em energia de trifosfato de adenosina (ATP), a moeda de energia da vida, os vírus não sobrevivem com nada. Em teoria, um vírus pode vagar indefinidamente até entrar em contato com o tipo certo de célula para se ligar e infectar, criando assim mais cópias de si mesmo.

São três ataques, mas há algo que sugira que os vírus possam estar vivos?


Os vírus estão vivos? Novas evidências dizem que sim

Influenza, SARS, Ebola, HIV, resfriado comum. Todos nós estamos bastante familiarizados com esses nomes. Eles são vírus - um pouco de material genético (DNA ou RNA) encapsulado em uma capa protéica. Mas o que realmente não entendemos, e o que os cientistas têm lutado desde o início do estudo da virologia, é se os vírus estão vivos ou não. Um artigo publicado hoje em Avanços da Ciência só pode mudar isso. Ao criar um método confiável de estudar os vírus e a longa história evolutiva - até então quase impossível - os pesquisadores encontraram novas evidências que sugerem fortemente que os vírus são de fato entidades vivas.

Os cientistas há muito argumentam que os vírus não vivem, que são pedaços de DNA e RNA eliminados de outras células. Na verdade, com base em tudo o mais que sabemos sobre o que é necessário para se qualificar como vida, um vírus não parece se encaixar no projeto. Existem muitos processos vitais, como a capacidade de metabolizar, que os vírus não realizam. Os vírus parecem realizar apenas um processo de vida, a reprodução, mas mesmo assim, os vírus individuais não carregam maquinaria de tradução, ou seja, as proteínas necessárias para ler seu DNA e RNA e construir novos vírus. Eles invadem uma célula e sequestram suas ferramentas genéticas para fazer isso por eles.

Mas na última década, desenvolvimentos em virologia começaram a revelar mais e mais que os vírus podem de fato estar vivos. Uma foi a descoberta de mimivírus, vírus gigantes com grandes bibliotecas genômicas que são ainda maiores do que algumas bactérias. Para colocar isso em perspectiva, alguns vírus, como o vírus Ebola, têm apenas sete genes. Alguns desses gigantes têm genes para as proteínas necessárias para a tradução - aqueles leitores de DNA e RNA que, por sua vez, criam novos vírus. Isso joga de cabeça para baixo o argumento da falta de maquinário translacional para classificá-los como não vivos.

Uma biologia universal unificando vírus e células.

Apesar de algumas dessas novas descobertas, no entanto, um ponto de interrogação gigantesco em toda a discussão era como era a história evolutiva dos vírus. Portanto, as ciências agrícolas da Universidade de Illinois e o professor do Instituto de Biologia Genômica Carl R. Woese, Gustavo Caetano-Anolles, e o estudante de graduação Arshan Nasir, assumiram a ambiciosa tarefa de tentar rastrear exatamente essa história. Os vírus claramente evoluem - pergunte a qualquer profissional médico - e também apresentam uma diversidade tremenda (há menos de 4.900 vírus descritos até agora, mas as estimativas apontam para o número total de espécies virais em mais de um milhão).

Mas, como as pequenas fitas de DNA e RNA dentro de um determinado vírus são replicadas tantas vezes dentro de um único hospedeiro, e mesmo parcialmente misturadas com o DNA do hospedeiro durante o processo, as mutações ocorrem com frequência e em um ritmo rápido, diz Caetano-Anolles. Isso torna o estudo dos genes de um vírus para descobrir sua história evolutiva tão produtivo quanto explicar os princípios da mecânica quântica para o Gato de Cheshire.

Para resolver esse problema, Caetano-Anolles e Nasir examinaram, em vez disso, as dobras protéicas. São simplesmente, explica Caetano-Anolles, as formas em forma de quebra-cabeça de proteínas exclusivas de vírus e células que lhes permitem desempenhar funções moleculares básicas. As formas específicas dessas proteínas são codificadas por genes e não mudam drasticamente com o tempo, ao contrário das sequências de DNA ou RNA, fornecendo assim um bom marcador para olhar para trás na história.

Uma análise de dobras de proteínas abre uma janela para eventos evolutivos iniciais

E agora os números. Caetano-Anolles e Nasir analisaram as dobras proteicas de 5.080 organismos - 3.460 vírus e 1.620 células de outros organismos representando todos os ramos da árvore da vida. O que eles descobriram foi enorme: 442 dobras de proteína foram compartilhadas entre as células e os vírus, juntamente com 66 dobras exclusivas dos vírus. O que isso indica, então, é algum tipo de ramificação.

Isso sugere que os vírus não eram simplesmente eliminados do material genético das células, mas compartilhavam propriedades únicas com as células (e, portanto, eram vivas) e, por fim, evoluíram como entidades separadas. “Agora podemos construir árvores de vida verdadeiramente universais”, diz Caetano-Anolles, “que descrevem a origem e diversificação de organismos e vírus”.

Essas descobertas fornecem algumas das evidências mais fortes de que os vírus estão realmente vivos. “O simples fato da existência de uma biologia universal unificando vírus e células agora justifica a construção de uma Árvore da Vida que abraça os vírus lado a lado com as células.” diz Caetano-Anolles. O interessante sobre esses resultados é que eles indicam que os vírus devem ter se diversificado das células antigas por um processo chamado evolução redutiva, em que os organismos simplificam em vez de se tornarem mais complexos. Os vírus eram provavelmente “de natureza mais celular e existiam na forma de células primitivas”, explica Nasir. As células antigas em que esses vírus primordiais residiam eram as do último ancestral comum universal que precedeu a vida diversificada há cerca de 2,45 bilhões de anos.

Em algum momento, os genomas dessas células virais antigas foram reduzidos ou eliminados, a ponto de perderem sua natureza celular e se tornarem vírus modernos. Nasir says that “viruses restore their ‘cellular’ existence today when they enter and take control of any cell.” When an infected cell spits out new viruses, it is likely very much like those ancient cells making primitive viruses. “Thus,” Nasir concludes, “in the beginning, virus plus cell existed as a unit. Today, they are split but can restore their association upon viral infection of a cell.”

This study comes on the heels of recent discoveries. Greater understanding of reductive evolution has revealed numerous examples of parasitic organisms like bacteria and fungi that rely on hosts to complete their life cycles. Nasir hopes that their findings added to existing evidence will require scientists to include viruses in the picture of cellular evolution. “Excluding them will always yield an incomplete picture,” he says. That may be overly hopeful, but the researchers are undeterred. Says Caetano-Anolles, “I do hope this will facilitate a sea change in our perceptions of the virosphere.”


Properties of Viruses (with diagram)

Some of the most important properties of viruses are as follows:

1. Viral Size:

The viruses are smallest disease causing agent in living organisms.

The plant viruses range in size from 17nm to 2000nm, while animal viruses range in size from 20- 350 nm.

2. Viral Shape:

The shape of virions greatly varies. For example, rod-shaped or filamentous (TMV), brick-shaped (e.g. Poxvirus), bullet- shaped (e.g. rhabdoviruses or rabies virus), spherical (HIV, influenza, Herpes viruses etc.), tadpole-shaped (e.g. bacteriophages).

Smallest and Largest Viruses:

Smallest Plant Virus: Satellite Tobacco Necrosis virus, 17 nm

Largest Plant Virus: Citrus Triesteza virus, 2000 x 12nm

Smallest Animal Virus: Foot and mouth disease virus, 20 nm

Largest Animal Virus: Small Poxvirus (Variola), 350 x 250 x l00 nm

3. Viral Symmetry:

Viruses have three types of symmetry- helical, polyhedral (cubical) and binal symmetry. The helical symmetry found in rod-shaped virions where the capsomeres (protein subunits) arranged in a helical manner around a central axis, e.g., in TMV. The polyhedral symmetry found in roughly spherical (isometric) virions where the capsomeres are arranged in the form of an icosahedron, a structure with 20 equilateral triangular facets or sides, 12 vertices or corners and has 30 edges, e.g., Polio viruses, adenoviruses, chicken pox, herpes simplex etc. The complex symmetry found in binal virions where head capsid is polyhedral and connected to the helical tail, e.g., bacteriophages.

4. Viral Genome:

All virions are nucleocapsids. Each virion consists of a core of nucleic acid (viral chromosome or genome) and a proteinous sheath called capsid. The viral genome is the molecular blueprints for the building of intact virion. It maybe DNA or RNA which maybe double stranded (ds) or single stranded (ss), and linear or circular.

Viruses with RNA genomes are called ribo-viruses and those with DNA genomes are called deoxyviruses. Plant viruses generally possess RNA genomes, with a few exceptions, such as Cauliflower Mosaic Virus (CMV), which contain DNA. Animal viruses and bacteriophages, on the other hand, generally possess DNA. Only very rarely animal virus possesses RNA.

On the basis of number of strand in the genome (nucleic acid), viruses may be four types:

(a) ss DNA viruses (e.g., colipliages)

(b) ds DNA viruses (e.g., Herpes Virus, Smallpox virus, Vaccina,T-even bacteriophages)

(c) ss RNA viruses (e.g., TMV, Polio virus)

(d) ds RNA viruses (e.g., Reo virus)

Viruses with ss DNA as genome is rare, e.g., parvovirus, bacteriophages like Ø x 174, ml3, fd etc. In ss RNA viruses, the genome ss RNA may be plus-strand RNA (when function as m RNA) or minus-strand RNA (when function to serve as mRNA). In some cases virions possess a segmented genome, e.g., in orthomyxoviruses /minus-strand RNA molecules found.

5. Viral Capsid:

The protective proteinous sheath that surrounds the viral genome is called a capsid. The capsid consists of identical repeating subunits called capsomeres. Each capsomere consists of one or more polypeptide chain called protomere. The number of capsomeres is characteristics for a particular type of viruses. For example, the capsid of Herpes simplex has 162 capsomeres, the adenoviruses have 252 capsomeres. Near the meeting point of capsomeres clefts or canyons present that may accommodate receptors when virus attach to a host cell.

The viral capsid gives shape to the virion. It maybe helical, isometric (nearly spherical), cubical (icosahedron) or binal (tadpole-shaped).

6. Viral Envelop:

Virus particles maybe enveloped or non-enveloped (naked). In enveloped viruses (e.g., most animal viruses like measles, mumps, rabies, influenza and herpes viruses), the nucleocapsid is externally covered by a lipoprotein membrane called envelope. The lipid part is derived from host cell while the protein part is coded by viral genes.

The viral envelope may contain glycoprotein as surface projections which are called as spikes or peplomers. A virion may have more than one type of spike. For example, the influenza virus carries triangular spike (hem-agglutinin) and the mushroom shaped spike (neuraminidase). The viruses that lack envelops are called naked viruses, e.g., plant viruses and bacteriophages.

7. Viral Enzymes:

Earlier, it was believed that viruses lack enzymes. But now, many viruses are known to contain enzymes. The spikes of enveloped viruses like influenza, measles and mumps contain the enzyme neuraminidase which helps in penetrating the host cell. In some cases the spikes also contain haemoglutinin that allow clumping of RBCs and help in adsorption to specific host cell, e.g., polioviruses, adenoviruses, influenza, measles and mumps etc. The tips of bacteriophage tails contain enzyme lysozyme which facilitates the penetration into host cell.

In retroviruses like HIV, Rous Sarcoma Virus, an RNA-dependant DNA polymerase called reverse transcriptase found associated with the genome. This enzyme synthesizes DNA from viral RNA and the process is called reverse transcription or teminism (H.M.Temin &D. Baltimore. 1970).

8. Viral Host Range:

The group of suitable cell types that a specific virus can infect collectively called as its host range. In most viruses host ranges are narrow. For example coliphages can infect only E. coli. A few viruses can infect both insects and plants, e.g., potato yellow dwarf virus. But some other viruses have wide host ranges, e.g., vesicular stomatitis viruses infect insects and many different mammalian cells.

9. Viral Transmission:

The transmission of viruses from diseased to healthy host occurs through various agencies or vectors. Plant viruses are Known to be transmitted through soil (e.g. wheat mosaic viruses), seed (e.g., mosaics of beans, cowpea, lettuce etc.), pollen (e.g., mosaics of beans), weeds (e.g., Cuscuta, a total parasite), nematodes (e.g., tobacco rattle, Colocasia mosaic, early browning of pea), fungi (e.g., tobacco necrosis, lettuce big veins etc.), by grafting a. healthy scion to an infected stock or vice versa. Potato, oat and wheat mosaic viruses are usually transmitted by hands, tools and other agricultural implements.

Transmission of some animal viral diseases:

1. Chicken pox is transmitted through close contact, vomits etc.

2. Smallpox spreads through close contact, sputum, vomits, scales, and, as reported by Biswas and Biswas (1976), sometimes through the placenta of the mother also.

3. Pollo is transmitted through sputum and faces. Cockroaches also act as vector of polio virus.

4. Influenza and cold spread through close contact and nasal discharge.

5. Yellow fever is transmitted through cockroaches.

6. Foot and mouth disease is mostly transmitted through the milk of infected cattle. Birds may also act its vector.

7. Certain viral diseases, such as Rift valley fever, are hereditary.

8. Equine encephalitis, yellow fever and dengue are mostly transmitted through mosquito.

10. Viral Reproduction (Replication or life cycle)

Viruses neither reproduce by themselves nor undergo division. Rather, they reproduce by replication only within host cells. In viral replication all viral components synthesize separately and assembled into progeny viruses. In all viruses, the replication cycles involve the entry of a virus into a susceptible host cell, intracellular reproduction to produce daughter or progeny virions and escape of these into the environment for a fresh infection.

A generalized viral replication cycle involves following steps:

(a) Entry of viruses into host cells, either through breaches in cell wall (in plant viruses) or by adsorption (animal and bacterial viruses).

(b) Eclipse or biosynthesis phase which includes replication of viral genome and synthesis of viral proteins.

(d) Release of progeny virions

The time interval between viral infection (i.e. entry of viral genome into the cell) and the appearance of the first intracellular virus particle is called as the eclipse period. The time taken between viral infection and the first release of progeny viruses is called latent period. For bacteriophages, it is 15-30 minutes and for animal viruses it is 15-30 hours.

The host cells are called permissive when they allow replication cycle to produce virions. In some cells, called non-permissive cells, the viral infection does not produce any progeny virions or if produced are not infectious. This is called abortive infection. Some viruses are genetically defective and, therefore, incapable of producing infectious daughter virions without the assistance of helper virus. These are called defective, incomplete or satellite viruses.

11. Nomenclature of Viruses:

Cryptogram is a code adopted for describing a virus consisting four pairs of symbols. It was proposed by Gibbs and Harrison (1968).

1st pair – Type of nucleic acid / number of strands in nucleic acid.

2 nd pair – Represent molecular weight of nucleic acid in millions / percentage of nucleic acid.

3rd pair – Shape of virion / shape of nucleocapsid.

(S – represent spherical, E – Elongated with parallel sides, ends not rounded U – for elongated with parallel sides, end rounded and X- for complex or none of the above).

4th pair-Type of host infected / nature of vector.

(Symbols : A – actinomycetes B – bacterium F – fungus I – invertebrates S – seed plants V- vertebrate and so on).

For example – Cryptogram of TMV: R/l: 2/5: E/E: S/A. Influenza virus: R/l: 2-3/10: S/E-.V/A Polio virus: R/l: 2.5/30: S/S: V/O. T4 bacteriophage: D/2:130/40: X/X: B/O

TMV- A Plant virus:

TMV (Tobacco Mosaic Virus) is the most thoroughly studied and historically important plant virus. TMV causes mosaic disease of tobacco. It can also infect the plants of family-Solanaceae. TMV is hollow, rod-shaped virus with helical symmetry. It is about 300nm (3000 A) long and I8nm (180A) is diameter (Fig. 10.4). TMV is a ribovirus composed of ss RNA and capsid. The capsid consists of 2130 capsomeres arranged helically around a central hollow core of 4nm (40 A) in diameter. A complete virion contains about 130 turns.

Each helical turn contains about 16 1/3 capsomeres, and three turn contains about 49 capsomeres. Each capsomere consists of one polypeptide chain with 168 amino acids. A furrow present on the inner side of each capsomere. Because of this, a helical groove is present in the whole length of capsid which accommodate ss RNA genome (7300 ribotides & 330 nm in length).


GK Questions and Answers on Types of Viruses (Biology)

Viruses can infect animals, plants, fungi, and bacteria. The virus sometimes can cause a disease that may be fatal. Some virus may also have one effect on one type of organism, but a different effect on another. Viruses cannot replicate without a host so they are classified as parasitic.

1. Which of the following diseases are caused due to a virus?
A. Ebola
B. AIDS
C. SARS
D. All the above
Resp. D
Explicação: Viral diseases are diseases that are caused due to virus namely AIDS, Ebola, Influenza, SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome), Chikungunya, Small Pox, etc.

2. Name the virus that is transmitted through the biting of infected animals, birds, and insects to a human?
A. Rabies Virus
B. Ebola Virus
C. Flavivirus
D. All the above
Resp. D
Explicação: Transmission of the virus through the biting of infected animals, birds, and insects to humans is known as Zoonoses. Examples: Rabies virus. Alphavirus, Flavivirus, Ebola virus, etc.

3. Based on host range, viruses are classified into:
A. Bacteriophage
B. Insect virus
C. Stem Virus
D. Both A and B
Resp. D
Explicação: There are four different types of viruses based on the type of host namely Animal viruses, Plant viruses, Bacteriophage and Insect virus.

4. In the host cell, replication of RNA virus took place in.
A. Nucleus
B. Cytoplasm
C. Mitochondria
D. Centriole
Resp. B
Explicação: An example of the replication of the virus within the cytoplasm in the host cell is all RNA virus except the influenza virus.

5. Which of the following statement is correct about viruses?
A. Viruses do not contain a ribosome.
B. Viruses can make protein.
C. Viruses can be categorised by their shapes.
D. Both A and C are correct
Resp. D
Explicação: Viruses do not contain ribosomes, so they cannot make proteins. That is why they are dependent on their host. Viruses have different shapes, sizes and can be categorised by their shapes.

6. Name the virus that covers himself with a modified section of the cell membrane and create a protective lipid envelope?
A. Influenza virus
B. HIV
C. Neither A nor B
D. Both A and B
Resp. D
Explicação: Some viruses cover themselves with a modified section of the cell membrane by creating a protective lipid envelope example the influenza virus and HIV.

7. A virus can spread through:
A. Contaminated food or water
B. Touch
C. Coughing
D. All the above
Resp. D
Explicação: Viruses can spread through touch, exchanges of saliva, coughing or sneezing, contaminated food or water and also through insects that carry them from one person to another.

8. After which period virus replicates in the body and starts to affect the host?
A. Incubation period
B. Uncoating
C. Penetration
D. None of the above
Resp. UMA
Explicação: Virus replicates in the body and starts to affect the host after a period known as the incubation period and symptoms may start to show.

9. Double-stranded DNA is found in which viruses?
A. Poxviruses
B. Poliomyelitis
C. Influenza viruses
D. None of the above
Resp. UMA
Explicação: Double-stranded DNA is found in poxviruses, the bacteriophages T2, T4, T6, T3, T7, Lamda, herpes viruses, adenoviruses, etc.

10. A virus is made up of a DNA or RNA genome inside a protein shell known as:
A. Capsid
B. Host
C. Envelope
D. Zombies
Resp. UMA
Explicação: A virus that is made up of a DNA or RNA genome inside a protein shell is known as a capsid. Some viruses have an external membrane envelope.

These are a few questions related to viruses, types, structure, classification, etc.


O ácido nucléico

As is true in all forms of life, the nucleic acid of each virus encodes the genetic information for the synthesis of all proteins. In almost all free-living organisms, the genetic information is in the form of double-stranded DNA arranged as a spiral lattice joined at the bases along the length of the molecule (a double helix). In viruses, however, genetic information can come in a variety of forms, including single-stranded or double-stranded DNA or RNA.

The nucleic acids of virions are arranged into genomes. All double-stranded DNA viruses consist of a single large molecule, whereas most double-stranded RNA viruses have segmented genomes, with each segment usually representing a single gene that encodes the information for synthesizing a single protein. Viruses with single-stranded genomic DNA are usually small, with limited genetic information. Some single-stranded DNA viruses are composed of two populations of virions, each consisting of complementary single-stranded DNA of polarity opposite to that of the other.

The virions of most plant viruses and many animal and bacterial viruses are composed of single-stranded RNA. In most of these viruses, the genomic RNA is termed a positive strand because the genomic RNA acts as mRNA for direct synthesis (translation) of viral protein. Several large families of animal viruses, and one that includes both plant and animal viruses (the Rhabdoviridae), however, contain genomic single-stranded RNA, termed a negative strand, which is complementary to mRNA. All of these negative-strand RNA viruses have an enzyme, called an RNA-dependent RNA polymerase ( transcriptase), which must first catalyze the synthesis of complementary mRNA from the virion genomic RNA before viral protein synthesis can occur. These variations in the nucleic acids of viruses form one central criterion for classification of all viruses.

A distinctive large family of single-stranded RNA viruses is called Retroviridae the RNA of these viruses is positive, but the viruses are equipped with an enzyme, called a reverse transcriptase, that copies the single-stranded RNA to form double-stranded DNA.


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