Morfologia virusurilor

Caractere generale ale virusurilor

Virusurile nu au structură celulară, iar unitatea morfo-funcţională poartă denumirea de virion. Acesta poate fi considerat un virus matur, complet din punct de vedere structural şi capabil să pătrundă într-o celulă gazdă.

Virusurile se prezintă întodeauna în două stări alternative: una liberă, extracelulară, întâlnită în mediul ambiant sau în diferite umori ale organismelor vii. În această stare se prezintă ca particule inerte biologic însă dotate cu însuşirea de infecţiozitate (capabile să producă o stare de boală). A doua stare este cea intracelulară numită şi virus vegetativ, capabilă de multiplicare şi devenind astfel o particulă biologică vie. Virusul vegetativ poate fi considerat un virus incomplet, lipsit de infecţiozitate şi care nu poate exista în afara celulei gazdă. Se poate considera că sistemul celulă gazdă-virus reprezintă sistemul biologic viu.

Morfologic, virusurile având dimensiuni extrem de mici, străbat porii filtrelor bacteriologice numindu-se virusuri filtrabile. Există însă şi virusuri atât de mici încât pot traversa şi porii unei membrane fine de colodiu şi se numesc virusuri ultrafiltrabile.

În structura virusurilor intră întodeauna un singur tip de acid nucleic, fie acid dezoxiribonucleic (ADN) sau acid ribonucleic (ARN)

Virusurile nu posedă echipament enzimatic, cu unele excepţii, din care cauză sunt lipsite de metabolism propriu. Din acest motiv ele nu sunt capabile să-şi sintetizeze proprii constituienţi şi nici energia utilizabilă.

Virusurile nu au capacitatea de creştere, au un număr fix de molecule.

Activitatea biologică a virusurilor se exprimă prin modul lor de multiplicare, care este dependent de celula gazdă şi care se realizază numai în interiorul celulei-gazdă şi pe seama acesteia. Acest mod de înmulţire poartă denumirea de replicare virală iar în acest proces virusul participă doar cu informaţia genetică, restul fiind realizat de şi pe seama celulei-gazdă.

Relaţia dintre virus şi celula-gazdă este o relaţie de parazitism obligatoriu şi absolut, la nivel genetic, virusul modificând informaţia genetică a celulei gazdă.

Dimensiunile virusurilor

Virusurile sunt microorganisme cu dimensiunii extrem de mici, cuprinse între 10-500 nm (nanometru;1nm=10-9 m). Cele mai importante metode folosite pentru determinarea mărimii virusurilor sunt:

• ultrafiltrarea
• ultracentrifugarea
• microscopia electronică

Dintre aceste metode, microscopia electronică furnizează cele mai exacte date. Ea are la bază utilizarea unor fascicole de electroni care trec prin câmpuri electromagnetice, realizându-se imagini pe ecrane fluorescente sau plăci fotografice.

Figura 1 Dimensiunile comparative între bacterii şi diferite virusuri

Pe baza dimensiunilor , virusurile se încadrează în 3 clase de mărime şi anume: virusuri mari, virusuri mijlocii şi virusuri mici.

Virusurile mari se situează valoric între 150-500nm, şi cuprind printre altele virusurile variolice, virusul ectimei contagioase a ovinelor, virusul mixomatozei, etc.

Virusurile mijlocii măsoară în general 50-150nm şi includ o serie de reprezentanţi cu valoare patogenică importantă, cum sunt: virusul Aujeszky, virusul influienţei aviare, al pestei bovine, al jigodei canine, virusurile tumorale, bacteriofagii, etc.

Virusurile mici grupează virusurile cu dimensiuni de sub 50nm, de regulă cuprinse între 10-15nm. Din această categorie amintim: virusul febrei aftoase, virusul gastro-enteritei infecţioase comune, virusul encefalomielitei ecvine, s. a.

Forma virusurilor

Există o mare variabilitate sub raportul formei virusurilor însă, ele pot fi grupate în 5 forme: fibrilară (ex. Virusul mozaicului tutunului), filamentoasă (ex. Virusul Ebola), sferoidală (ex. virusul herpesului, virusul gripal), spermatozoidală (ex. virusurile bacteriofagice) şi cartuş (ex. virusul turbării).

Figura 2 Principalele forme ale virusurilor

Virusul mozaicul tutunului

Virusul Ebola

Virusul gripal h1n1

Virusul rabic

Bacteriofag la microscop electronic care prezintă acoperirea bacteriofagului și introducerea ADN-ului său.

Structura virusurilor

În componenţa particulelor virale există două părţi distincte şi anume:

• genomul viral care reprezintă partea centrală a unui virus şi poate fi asemănat cu nucleul unei celule.

• capsida virală, la exterior, de aspectul unui înveliş asemănător membranei celulare. Împreună cele două părţi formează un tot unitar numit nucleo-capsidă.

Genomul viral este alcătuit dintr-un singur tip de acid nucleic, ADN (dezoxiribovirusuri) sau ARN (ribovirusuri ). Acidul nucleic este dispus sub formă de lanţ încolăcit, care desfăcut are aspectul unei spirale simple sau duble, de unde şi denumirea de ADN şi ARN mono-sau dublu catenar; în care moleculele sunt aşezate într-o ordine precisă şi caracteristică fiecărui virus.

Dimensiunile genomului viral se măsoară în kilobaze (kb) care reprezintă 1000 de nucleotide monocatenare sau 1000 perechi de nucleotide dublu catenare.

Din acest punct de vedere există virusuri cu genom viral foarte mic (5kb) sau mare (16-20kb). Virusurile cu genom viral mic au o durată mult mai redusă a timpului de replicare comparativ cu cele care posedă un genom viral mare. Totodată, la virusurile cu genom foarte mic se înlătură riscul transmiterii eronate a informaţiei genetice, evitând astfel apariţia de mutaţii spre deosebire de virusurile cu genom viral mare (ex:virusul gripal) la care apar frecvent mutaţii genetice.

Cea mai importantă funcţie a genomului viral o reprezintă înmagazinarea întregii informaţii genetice necesară induceri replicării virale.

Capsida virală este învelişul care acoperă genomul viral (gr. Kapsa-înveliş) cutie.

Din punct de vedere structural capsida virală este alcătuită din unităţi proteice numite capsomere.

La unele grupe de virusuri capsomerele sunt alcătuite dintr-o singură proteină şi se numesc monomere iar la altele din mai multe tipuri de proteine şi se numesc oligomere (pentamere şi hexamere). În funcţie de modul de aşezare a capsomerelor, există mai multe tipuri de capside şi anume:

• capside cu simetrie helicoidală (helicală), cu aspect de tub cilindric, format din monomere identice, ovoide sau puţin alungite.

Figura 3 Capsida cu simetrie helicoidală

• capside cu simetrie cubică (icozaedrală) formate dintr-o asamblare extrem de precisă a unui număr fix de oligomere.

Figura 4 Capsida cu simetrie ichosaedrică

• capsidă cu simetrie binară, caracteristică virusurilor bacteriofagice, cu cap şi coadă. Capsida capului este de tip icozaedral, iar capsida de la nivelul cozii de tip helical.

Figura 5 Capsidă cu simetrie binară

Întodeauna pe un tip de virus numărul de capsomere este fix şi grupate ordonat care se repetă de asemenea foarte ordonat, astfel că în final capsida are o anumită arhitectonică cu o simetrie spaţială (criteriu de recunoaştere a virusurilor ).

Funcţia principală a capsidei virale este de apărare a genomului viral de acţiunea unor enzime numite nucleaze, evitând astfel distrugerea acesteia. În acelaşi timp, prin intermediul capsidei virale se realizează legarea şi pătrunderea virusului în celula-gazdă.

Pericapsida: este a treia componentă prezentă doar la unele virusuri, denumită şi peplos (gr. peplos-manta) fiind un înveliş exterior capsidei. Peplosul este de natură lipoproteică şi se formează din constituienţi ai celulei –gazdă, după ce virionul s-a constituit după replicare. Structural pericapsida este alcătuită din două straturi moleculare de lipide, la faţa internă se află stratul proteic iar la exterior sunt prezente nişte proeminente de natură glico-proteică, denumite spiculi.

Virusurile care posedă peplosul sunt de formă sferică şi poartă denumirea de virusuri acoperite spre deosebire de virusurile lipsite de peplos care poartă denumirea de virusuri descoperite sau virusuri nude.

Figura 6 Tipuri de simetrii la virusuri

Exemple de diferite tipuri de structuri virionice A) Simetrie icozaedică, B) Simetrie binară, C) Doar viruși parțial simetrici sau amorfi, D) Simetrie elicoidală

Rolul major al peplosului este de apărare a nucleocapsidei. În acelaşi timp participă la pătrunderea virusului în interiorul celulei – gazde.

Deşi multă vreme s-a considerat că virusurile, fiind agenţi biotici cu parazitism obligatoriu incapabili de a desfăşura un metabolism propriu, nu au enzime, s-a constatat că unele posedă anumite enzime proprii, ca de exemplu ARN-polimeraza întâlnită la virusurile leucozice şi neuraminidaza întâlnită la mixo- şi paramixovirusuri cu rol deosebit în procesul de aderare a virusului de celule şi pătrunderea în interiorul acestora.