12.04.2013 Views

3-STRUCTURA CELULEI [Compatibility Mode]

3-STRUCTURA CELULEI [Compatibility Mode]

3-STRUCTURA CELULEI [Compatibility Mode]

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

Celula<br />

prima formă de viaţă de pe Pământ<br />

celula primitivă asemănătoare cu cele mai simple bacterii de<br />

azi<br />

celula fără sistemul complex de membrane → procariotă<br />

celula cu membrană nucleară şi reticul endoplasmic →<br />

eucariotă<br />

virusurile – evoluţie regresivă<br />

câteva gene protejate de un înveliş proteic<br />

fără/puţine enzime proprii<br />

Celula<br />

unitatea vie fundamentală a oricărui organism<br />

ca întregul organism celula exprimă caracteristicile de<br />

bază ale vieţii<br />

foloseşte nutrienţii din mediu pt a obţine energie<br />

poate creşte; se poate reproduce<br />

răspunde la stimulii din mediu<br />

lumină<br />

căldură/frig<br />

substanţe chimice<br />

poate suferi mutaţii genetice<br />

supravieţuire<br />

apariţie de noi specii etc.<br />

depind de metabolismul energetic al celulei gazdă Mişcare amoeboidă Absentă<br />

Perete rigid – absentă;<br />

Fără perete rigid – prezentă<br />

Celula<br />

în medicină<br />

importantă cunoaşterea structurii şi înţelegerea<br />

diferenţelor de structură şi metabolism a<br />

diferitelor tipuri de celule<br />

diferitelor categorii de microorganisme<br />

explicarea fenomenelor patologice<br />

explicarea efectelor terapiei medicamentoase<br />

chemoterapia distruge microorganismele<br />

chemoterapia nu distruge celula umană sănătoasă<br />

Organisme<br />

Perete celular<br />

Nucleu<br />

Membrana nucleară<br />

Cromozom<br />

Diviziune<br />

Înmulţire sexuată<br />

Curenţi citoplasmatici<br />

Reticul endoplasmic<br />

Mitocondrii<br />

Organe de locomoţie<br />

Bacterii., Alge albastre<br />

Rigid: mucocomplex<br />

Primitiv, netipic (nucleoid)<br />

Absentă<br />

Unic, moleculă circulară<br />

ADN, haploid<br />

Directă (amitoză)<br />

Rară şi de tip particular<br />

Absenţi<br />

Absent; mezozomi<br />

Absente<br />

Facultative (cili)<br />

PROCARIOTE<br />

archaea<br />

bacteria<br />

cyanobacteria<br />

Celula procariotă<br />

celulare<br />

Fungi, alge verzi, protozoare, plante,<br />

animale superioare<br />

Rigid: chitină (fungi), celuloză (alge<br />

verzi, plante superioare), absent (celule<br />

animale)<br />

Tipic, cu nucleol<br />

Prezentă<br />

> 1, nr. constant pentru specie<br />

Indirectă (mitoză sau cariokineză)<br />

Frecventă<br />

Prezenţi<br />

Prezent, organizare caracteristică<br />

Prezente<br />

microorganisme<br />

EUCARIOTE<br />

algae<br />

protozoa<br />

fungi<br />

Celula eucariotă<br />

Facultative (cili sau flageli)<br />

acelulare<br />

viroizi<br />

prioni<br />

virusuri<br />

1


EUCARIOTE<br />

EU – adevărat<br />

CARYO – nucleu<br />

ADN-ul celular este<br />

înconjurat de membrană<br />

nucleară<br />

Dimensiuni<br />

10-30 µm ∅<br />

de 10 ori mai<br />

mari decât<br />

celula procariotă<br />

A typical eucaryotic animal cell. ( BJ,<br />

Wood DL: Memmler’s The Human Body in<br />

Health and Disease, 9th ed. Philadelphia,<br />

Lippincott Williams & Wilkins, 2000.)<br />

EUCARIOTE - nucleul<br />

“comanda centrală a celulei”<br />

Cross-section through a yeast<br />

cell, showing the nucleus (N)<br />

with nuclear pores (P),<br />

mitochondrion (M), and<br />

vacuole (V). The cytoplasm is<br />

surrounded by the cell<br />

membrane. The thick outer<br />

portion is the cell wall.<br />

(Lechavalier HA, Pramer D:<br />

The Microbes. Philadelphia,<br />

JB Lippincott, 1970.)<br />

unifică, controlează şi integrează funcţiile celulei<br />

are 3 componente:<br />

EUCARIOTE<br />

PROCARIOTE<br />

membrană nucleară – străbătută de pori prin care pot trece<br />

molecule relativ mari<br />

nucleoplasmă – matrice gelatinoasă, tip de protoplasmă<br />

<strong>STRUCTURA</strong> ŞI MORFOLOGIA FUNGILOR<br />

ŞI PROTOZOARELOR<br />

EUCARIOTE – membrana celulara<br />

membrana celulară=membrana plasmatică=membrană citoplasmică<br />

mozaic format din proteine şi fosfolipide<br />

structură şi funcţie similară tuturor membranelor prezente<br />

în celulele eucariote<br />

Rol<br />

separă componentele celulei de mediul extern<br />

reglează schimburile dintre celulă şi mediul extern<br />

(permeabilitate selectivă)<br />

EUCARIOTE - nucleul<br />

cromozomi<br />

suspendaţi în nucleoplasmă<br />

molecule liniare de ADN şi proteine<br />

genele localizate de-a lungul moleculei de ADN<br />

(genom=genotip)<br />

codifică proteine<br />

rARN – sintetizat în nucleol – intră în compoziţia<br />

ribozomilor<br />

tARN<br />

caracteristice pt fiecare specie:<br />

numărul şi compoziţia cromozomilor<br />

numărul genelor de pe fiecare cromozom<br />

2


EUCARIOTE – citoplasma (citosol)<br />

semifluidă, gelatinoasă<br />

conţine:<br />

granule de stocare<br />

reticul endoplasmic<br />

ribozomi<br />

complex Golgi<br />

mitocondrii<br />

lizozomi, etc.<br />

aici au loc majoritatea reacţiilor metabolice<br />

EUCARIOTE - ribozomi<br />

18-22 nm ∅<br />

alcătuiţi din ARN ribozomal şi proteine<br />

rol în sinteza proteinelor esenţiale<br />

aglomerări de ribozomi – poliribozomi (polisomi) –<br />

legaţi printr-o moleculă de mARN.<br />

fiecare ribozom alcătuit din:<br />

subunitate mare – 60S<br />

uniți → ribozomi de 80S<br />

subunitate mică – 40S<br />

produşi în nucleol – transportaţi în citoplasmă – legaţi<br />

prin mARN – iniţiază sinteza de proteine<br />

EUCARIOTE – complex Golgi<br />

comunică cu reticolul endoplasmic<br />

completează transformarea proteinelor nou formate în<br />

proteine mature, funcţionale şi împachetarea lor în<br />

vezicule:<br />

depozitate în celulă<br />

excretate din celulă – exocitoză/secreţie<br />

EUCARIOTE – reticul endoplasmic<br />

sistem de membrane interconectate şi aranjate să<br />

formeze un sistem de transport alcătuit din:<br />

tubuli<br />

saci plaţi<br />

ME:<br />

reticul endoplasmic rugos – ribozomi ataşaţi de partea<br />

externă a membranelor<br />

reticul endoplasmic neted – nu are ribozomi ataşaţi<br />

EUCARIOTE - ribozomi<br />

majoritatea proteinelor eliberate de reticolul<br />

endoplasmatic – nu sunt mature – trec în complexul<br />

Golgi – maturare – exercitarea funcţiei caracteristice.<br />

S – unitate Svedberg<br />

40S, 60S, 80S<br />

– coeficienţi de sedimentare<br />

Dr. Usanee Anukool, CMB-AMS, CMU<br />

EUCARIOTE – lizozomi si peroxizomi<br />

lizozomi:<br />

vezicule mici derivate din complexul Golgi<br />

∅ 1 µm<br />

conţin lizozim şi enzime digestive<br />

descompun materialul străin pătruns în celulă – fagocitoză<br />

intervin şi în distrugerea celulelor deteriorate – autoliză<br />

peroxizomi<br />

vezicule încojurate de mebrană unde se produce şi se<br />

descompune H2O2 în H2O şi O2.<br />

conţin catalază<br />

prezenţi în aproape toate celulele eucariote<br />

predomină în hepatocitul mamiferelor<br />

3


EUCARIOTE - mitocondria<br />

“fabrica de energie”<br />

∅ 0,5 – 1 µm; lungime 7 µm<br />

aici are loc respiraţia celulară → sinteza moleculelor de ATP<br />

nr. mitocondrii / celulă – variază<br />

! Mitocondria şi cloroplastul – provin din bacterii care au<br />

convieţuit cu celule eucariote<br />

EUCARIOTE - plastid<br />

cloroplast<br />

un tip de plastid<br />

conţine pigment fotosintetic verde → clorofil<br />

prezent în:<br />

celulele plantelor<br />

algelor<br />

EUCARIOTE – perete celular<br />

structură simplă<br />

celuloză – în alge, plante<br />

pectină<br />

lignină<br />

chitină – fungi, exoschelet crabi, exoschelet cărăbuş<br />

săruri minerale – în alge<br />

rol:<br />

rigiditate<br />

formă<br />

protecţie<br />

EUCARIOTE - plastid<br />

la celulele plantelor<br />

organit în care se produce energie<br />

structuri inconjurate de membrană<br />

conţin pigmenţi fotosintetici<br />

sediul fotosintezei – conversia energiei luminoase în<br />

energie chimică<br />

energie luminoasă<br />

CO2 şi H2O carbohidraţi şi oxigen<br />

EUCARIOTE - citoschelet<br />

sistem de fibre alcătuit din:<br />

microtubuli<br />

energie stocată în leg.chimice<br />

concavi, subţiri, formţi din subunităţi proteice = tubulină<br />

microfilamente de actină<br />

filamente intermediare<br />

rol:<br />

structural: rigiditate, formă<br />

diviziune celulară<br />

contractilitate<br />

motilitate etc.<br />

EUCARIOTE – flageli<br />

organite de locomoţie<br />

celula eucariotă<br />

imobilă<br />

mobilă<br />

spermatozoid<br />

protozoare flagelate<br />

1 sau mai mulţi / celulă<br />

imprimă mişcare de răsucire<br />

4


EUCARIOTE – cili<br />

organite de locomoţie<br />

în raport cu flagelii sunt mai:<br />

mulţi<br />

scurţi<br />

subţiri<br />

celula eucariotă mobilă prin cili<br />

celule ale organismului uman: celula ciliată tract respirator<br />

protozoare ciliate<br />

imprimă mişcare coordonată, ritmică<br />

PROCARIOTE<br />

de 10 ori mai mică faţă de celula eucariotă<br />

structură simplă<br />

citoplasma<br />

1 cromozom<br />

ribozomi<br />

alte particule<br />

nu are sistem de mebrane interne<br />

membrana citoplasmatică<br />

perete celular<br />

± capsulă, flageli, pili, spor<br />

PROCARIOTE<br />

elemente obligatorii<br />

perete<br />

membrana citoplasmatică<br />

citoplasma<br />

material nuclear<br />

elemente facultative<br />

capsulă<br />

flageli<br />

pili<br />

spor<br />

Structura şi morfologia celulei bacteriene<br />

PROCARIOTE<br />

elemente obligatorii<br />

membrana citoplasmatică<br />

citoplasma<br />

material nuclear<br />

perete<br />

elemente facultative<br />

PROCARIOTE – perete bacterian<br />

Grosime 15 – 35 nm; alcătuit din proteine, lipide, hidraţi de carbon<br />

Format din:<br />

- strat bazal<br />

= mucopeptid = mucocomplex = peptidoglican = mureină<br />

* reţea<br />

- macromolecule lungi, polizaharidice paralele<br />

Acid N-acetilmuramic<br />

N-acetilglucozamina (! Lizozim)<br />

- legate prin punţi transversale polipeptidice<br />

Tetrapeptid – D şi L-aminoacizi – ataşat la acidul N-acetilmuramic<br />

Pentapeptid – punţi între tetrapeptide (!penicilina)<br />

5


<strong>STRUCTURA</strong> PEPTIDOGLICANULUI PROCARIOTE – perete bacterian<br />

Bacterial cell walls. (A) A portion of the Gram-positive bacterium, Bacillus fastidious;<br />

note the cell wall’s thick peptidoglycan layer, beneath which can be seen the cell membrane.<br />

(B) The Gram-negative bacterium, Enterobacter aerogenes; both the cell membrane and<br />

the outer membrane are visible along some sections of the cell wall. (A: Volk WA, et al.:<br />

Essentials of Medical Microbiology, 5th ed. Philadelphia, Lippincott-Raven, 1996.)<br />

- stratul structurilor speciale:<br />

bacterii Gram-pozitive<br />

(20%) – polizaharide, acizi teichoici, MPZ<br />

bacterii Gram-negative<br />

(80%) – lipopolizaharide = endotoxine + lipoproteine<br />

(complex glucido-lipido-polipeptidic)<br />

bacterii acido-alcoolo-rezistente<br />

acid micolic, ceruri, proteine GM mică<br />

PROCARIOTE – perete bacterian<br />

rolul peretelui bacterian<br />

susţine mecanic celula bacteriană<br />

menţine forma bacteriei<br />

asigură protecţia celulei bacteriene<br />

intervine în procesele de osmoză şi difuziune<br />

este sediul<br />

unor antigene somatice<br />

receptorilor specifici pentru bacteriofagi<br />

participă la diviziunea bacteriei<br />

imprimă caracterele de tinctorialitate ale<br />

celulei bacteriene<br />

6


COLORAȚIA GRAM<br />

PROCARIOTE – membrana citoplasmatica<br />

Rolul membranei citoplasmatice:<br />

reglează presiunea osmotică<br />

controlează procesele de difuzie pasivă<br />

controlează procesele de difuzie catalizate<br />

enzimatic<br />

conţine enzime ale metabolismului respirator<br />

intervine în creşterea şi diviziunea bacteriei<br />

este locul de sinteză al endotoxinelor<br />

PROCARIOTE – material nuclear<br />

nu este delimitat de o membrană diferenţiată<br />

nu are nucleosol<br />

alcătuit dintr-un unic cromozom haploid<br />

format dintr-o unică moleculă de ADN dublu helicată,<br />

închisă circular<br />

coordonează toată activitatea celulei<br />

capabil de autoreplicare<br />

diviziunea nucleului precede diviziunea citoplasmei şi a<br />

peretelui - bacterii cu 2-4 nuclei ce apar ca gheme (sculuri)<br />

de forme diferite ocupând cam 1/10 din volumul bacteriei =<br />

bacterii pe cale de diviziune<br />

PROCARIOTE – membrana citoplasmatica<br />

structură similară cu cea a eucariotelor<br />

flexibilă, foarte subţire, vizibilă la ME<br />

alcătuită după modelul mozaicului fluid:<br />

două straturi de molecule fosfolipidice cu extremităţile<br />

hidrofobe spre interior şi cu cele hidrofile spre exterior<br />

între moleculele de fosfolipide se găsesc proteine<br />

Invaginare - mezozomi: sistem membranos intracelular cu rol în<br />

respiraţie, diviziune etc.<br />

PROCARIOTE – citoplasma<br />

sistem coloidal complex: proteine, glucide, lipide, apă,<br />

minerale<br />

structură granulară:<br />

ribozomi – 15 nm; izolaţi sau ca reticul endoplasmatic; rol<br />

esenţial în biosinteza proteinelor celulare<br />

granulaţii de volutină (corpusculi Babeş-Ernst, granulaţii<br />

metacromatice) – polimetafosfaţi<br />

granulaţii (incluzii) de glicogen, amidon, lipide etc.<br />

vacuole – conţin diferite substanţe în soluţii învelite de<br />

membrană lipoproteică = tonoplast<br />

conţine mari cantităţi de ARN – citoplasma intens bazofilă<br />

PROCARIOTE – material nuclear<br />

cromozomul bacterian are 850 – 6500 gene codificante pt:<br />

enzime<br />

proteine<br />

rARN<br />

tARN<br />

7


PROCARIOTE –<br />

material nuclear extracromosomal<br />

plasmide<br />

molecule mici de ADN dc, circular<br />

libere în citoplasmă / integrate în cromozom<br />

conţin 10 – sute de gene<br />

prezente în<br />

celula fungică<br />

celula bacteriană<br />

1 plasmid<br />

capsulă<br />

multiple copii ale aceluiaşi plasmid<br />

mai multe tipuri de plasmide<br />

PROCARIOTE – capsula<br />

substanţă gelatinoasă, mucoidă la exteriorul celulei<br />

bacteriene, bine delimitată, vizibilă la microscop<br />

microcapsulă (slime layer; glycocalix)<br />

substanţă gelatinoasă, mucoidă la exteriorul celulei<br />

bacteriene, în strat subţire, evidenţiabilă doar prin metode<br />

chimice<br />

ROL:<br />

PROCARIOTE – capsula<br />

asociată cu patogenitatea tulpinii - factor al virulenţei<br />

protector faţă de factori nocivi (fagocitoza, desicaţia)<br />

de adezină (permite aderarea unor bacterii)<br />

barieră protectoare faţă de bacteriofagi<br />

conţine substanţe cu specificitate antigenică de specie<br />

sau de tip (ag. K)<br />

plastid<br />

atenţie!!<br />

organit citoplasmatic prezent în unele celule eucariote<br />

alge, plante<br />

sediul fotosintezei<br />

plasmid<br />

mică moleculă de ADN extracromozomal<br />

prezente în majoritatea bacteriilor<br />

PROCARIOTE – capsula<br />

se formează<br />

în organismul gazdă<br />

pe medii în condiţii optime<br />

colonii “M” – lucioase, mucoase, confluente<br />

compoziţie în funcţie de specie<br />

în general polizaharide<br />

polipeptide – Bacillus anthracis<br />

substanţe capsulare diferite chimic la aceeaşi<br />

specie → tulpini diferite→ diferenţiere<br />

serologică<br />

PROCARIOTE – capsula<br />

EVIDENŢIERE:<br />

coloraţie negativă cu tuş de China, colargol<br />

coloraţii speciale (Hiss)<br />

reacţia de umflare a capsulei (Neufeld) cu seruri<br />

polivalente şi monovalente anti-capsulare<br />

8


Coloraţia MANEVAL pentru capsulă – corpul bacterian în<br />

roşu, materialul capsular clar (necolorat)<br />

Streptococcus pneumoniae (x 1000)<br />

PROCARIOTE – flageli<br />

organe de locomoţie<br />

Klebsiella pneumoniae (x 1000)<br />

subţiri, fine, alungite, neramificate, flexibile, sinuoase<br />

alcătuiţi din flagelină – proteină complexă similară cu<br />

miozina musculară<br />

reprezintă antigenul flagelar “H”<br />

pornesc din citoplasma bacteriei, din corpusculul bazal<br />

PROCARIOTE – flageli<br />

peritrich<br />

lophotrich<br />

amphitrich<br />

monotrich<br />

Capsula bacteriană – coloraţie negativă<br />

Streptococcus pneumoniae<br />

PROCARIOTE – flageli<br />

Capsule stain. The capsule stain is an example<br />

of a negative staining technique.<br />

The bacterial cells and the background stain,<br />

but the capsules do not. The capsules are seen<br />

as unstained “halos” around the bacterial cells.<br />

1. Corpuscul bazal<br />

situat în citoplasmă<br />

imediat sub membrana<br />

citoplasmatică<br />

alcătuit din<br />

2 discuri M şi P la bacterii<br />

Gram-pozitive<br />

4 discuri M, S, P, L la<br />

bacterii Gram-negative<br />

2. Cârlig<br />

3. Filament flagelar<br />

PROCARIOTE – flageli<br />

9


PROCARIOTE – flageli<br />

PROCARIOTE – pili (fimbrii)<br />

pili de sex (de conjugare)<br />

0-4 bucăţi / celulă;<br />

codificaţi de plasmide<br />

fimbrii de adeziune<br />

10-30 bucăţi / celulă;<br />

codificate de gene de pe cromozom<br />

fimbrii comune<br />

50-400 bucăţi / celulă<br />

PROCARIOTE – spor (endospor)<br />

format în unele bacterii<br />

formă de rezistenţă / supravieţuire<br />

sporulare<br />

sporulare<br />

celulă vegetativă endospor<br />

germinare<br />

copia cromozomului + cantitate mică de citoplasmă –<br />

înconjurate de un înveliş proteic gros<br />

PROCARIOTE – pili (fimbrii)<br />

formaţiuni filamentoase, rigide, pericelular<br />

prezente la unele bacterii Gram-negative<br />

excepţional la bacterii Gram-pozitive (Streptococcus<br />

mutans)<br />

mai scurte şi mai subţiri decât flagelii<br />

nu au rol în mobilitate<br />

originea în membrana citoplasmatică<br />

alcătuite din subunităţi proteice - pilină<br />

PROCARIOTE – pili (fimbrii)<br />

Proteus vulgaris cell, possessing numerous short, straight pili and several longer, curved flagella; the cell is<br />

undergoing binary fission. (Volk WA, et al.: Essentials of Medical Microbiology, 5th ed. Philadelphia,<br />

Lippincott-Raven, 1996.)<br />

PROCARIOTE – spor (endospor)<br />

rezistenţi la<br />

căldură<br />

frig<br />

uscăciune<br />

substanţe chimice<br />

supravieţuiesc ani de zile în praf, pe sol<br />

rezistă la fierbere, la acţiunea dezinfectantelor<br />

se evidenţiază cu coloraţii speciale sau la ME<br />

10


PROCARIOTE – spor (endospor)<br />

Spor central, sferic, mai mic<br />

decât corpul bacterian<br />

Spor central, ovalar, mai mare<br />

decât corpul bacterian<br />

Spor subterminal, ovalar, mai<br />

mare decât corpul bacterian<br />

Spor terminal, sferic, mai mare<br />

decât corpul bacterian<br />

Bacillus anthracis – coloraţie pentru<br />

spori (x 1000)<br />

Viroizi<br />

Caractere morfostructurale<br />

ME: formaţiuni liniare sau bastonaşe<br />

lungime < 50 nm; diametru 2,5 nm<br />

sunt molecule unice de acid nucleic:<br />

ARN, m.c., închis covalent, circular<br />

240 – 375 nucleotide<br />

nu au capsidă<br />

Viroizi<br />

Localizare<br />

nucleoli / nucleoplasmă<br />

cloroplaste<br />

Viroizi<br />

Prioni<br />

Virusuri<br />

Replicare<br />

probabil în nucleu<br />

dependentă de enzimele celulei gazdă<br />

în absenţa unui virus helper (dif. de v. defective)<br />

ARN-ul viroizilor nu are capacităţi codificante (absenţa<br />

aparentă a sintezelor)<br />

ARN-ul viroizilor funcţionează şi ca enzimă - ribozima<br />

11


Viroizi<br />

boli ale plantelor superioare<br />

boala tuberculilor fuziformi ai cartofului<br />

boli ale citricelor<br />

nanismul şi marmorarea crizantemelor<br />

boli ale palmierului de cocos, ale roşiilor etc.<br />

vizualizare<br />

hibridizare in situ<br />

scanare cu laser<br />

ME de baleiaj<br />

Prioni - multiplicare<br />

proteine capabile de autoreplicare, în absenţa<br />

acidului nucleic<br />

fac parte din grupul “autofoldaze” sau “chaperone”<br />

Prioni - Compoziţie chimică, structură<br />

rolul proteinei precursor (PrP c )<br />

interacţionează cu receptorii de acetilcolină<br />

în memorie<br />

codifică şi conservă informaţia<br />

în reglarea somnului<br />

protecţie în stress-ul oxidativ<br />

trofic pentru celulele Purkinje<br />

Prioni - generalităţi<br />

agenţi infecţioşi de natură proteică (PrP sc )<br />

proteine anormale, infecţioase<br />

“proteinaceous infectious particle<br />

Henry Prusiner (1982) - 1997 premiul Nobel<br />

structuri proteice, transmisibile şi infecţioase ⇒ se<br />

multiplică!! → anulează dogma centrală<br />

a biologiei moleculare<br />

induc boli ale SNC la om şi animale<br />

encefalopatii spongiforme transmisibile (EST)<br />

Prioni - Compoziţie chimică, structură<br />

Prion-proteina (PrP sc din scrapie sau PrP cj din BCJ)<br />

este produsul de clivaj al proteinei precursor (PrP c )<br />

proteină normală de 33 – 35 kDa<br />

glicoproteină secretată la suprafaţa membranei plasmatice a tuturor<br />

celulelor din organism<br />

cantitate mare pe suprafaţa neuronilor<br />

Prioni - Compoziţie chimică, structură<br />

proteina precursor (PrP c ) – normală<br />

compusă din 254 aa<br />

devine funcţională după<br />

modificări chimice<br />

modificări conformaţionale<br />

12


Prioni - Compoziţie chimică, structură<br />

proteina precursor (PrP c ) – normală<br />

modificări chimice (7 modificări)<br />

1. clivarea peptidului semnal N-terminal (cu 22 aa)<br />

2. modificarea reziduului de arginină la nivelul<br />

3. .<br />

4. .<br />

codonului 25<br />

Glicozilarea oligozaharidelor linkate de<br />

asparagină la nivelul codonilor 181 şi 198<br />

Prioni - Compoziţie chimică, structură<br />

proteina precursor (PrP c ) – normală<br />

modificări conformaţionale<br />

replierea proteinei – configuraţie secundară α-helix<br />

sursă de energie (rol de enzimă) – chiar PrP c care catalizează<br />

propria împăturire: rol de autofoldază=proteină chaperone<br />

Prioni - Compoziţie chimică, structură<br />

Prion-proteina (PrP sc ) - anormală<br />

proteină anormală<br />

greutate moleculară 21 – 30 kDa<br />

izolată din plăcile amiloide cerebrale<br />

morfologic – structuri filamentoase<br />

scrapie associated filaments “SAF”<br />

Prioni - Compoziţie chimică, structură<br />

proteina precursor (PrP c ) – normală<br />

modificări chimice (7 modificări)<br />

5. .<br />

6. .<br />

Formarea unui inel cu o legătură disulfidică<br />

prin care se unesc două reziduuri de cisteină<br />

de la nivelul codonilor 179 şi 214<br />

7. Îndepărtarea peptidului hidrofob C-terminal (cu<br />

20 aa) şi fixarea, în schimb, a unui<br />

glicozilfosfatidilinozitol<br />

Prioni - Compoziţie chimică, structură<br />

proteina precursor (PrP c ) – normală<br />

(Anca-Michaela Israil-Biologie moleculară,prezent şi perspective)<br />

Prioni - Compoziţie chimică, structură<br />

Prion-proteina (PrP sc ) - anormală<br />

compusă tot din 254 aa<br />

codificată de acelaşi ORF (open reading frame)<br />

are acelaşi semnal peptidic format din 22 aa<br />

diferite modificările posttranslaţionale chimice şi<br />

conformaţionale<br />

13


Prioni - Compoziţie chimică, structură<br />

Prion-proteina (PrP sc ) - anormală<br />

modificări chimice (8 modificări)<br />

1. clivarea peptidului semnal N-terminal (cu 22 aa)<br />

(identică)<br />

2. modificarea reziduului de arginină la nivelul<br />

3. .<br />

4. .<br />

codonului 25 (identică)<br />

Glicozilarea oligozaharidelor linkate de asparagină<br />

la nivelul codonilor 181 şi 198 – rezultă 400 forme<br />

diferite de proteine prionice<br />

? diferă ologozaharidele linkate în cele 2 proteine??<br />

Prioni - Compoziţie chimică, structură<br />

Prion-proteina (PrP sc ) - anormală<br />

modificări chimice (8 modificări)<br />

7. Îndepărtarea peptidului hidrofob C-terminal (cu<br />

20 aa) şi fixarea, în schimb, a unui<br />

glicozilfosfatidilinozitol<br />

8. Modificări la nivelul reziduului de arginină<br />

corespunzător codonului 37<br />

Prioni - aspecte genetice<br />

sinteza proteinei prionice – codificată genetic<br />

expresia PrP c umane<br />

codificată de gena PRNP<br />

situată pe braţul scurt al cromozomului 20<br />

cadru deschis de citire (ORF) – 253 codoni (759 nucleotide)<br />

mutaţii punctiforme şi inserţii în codonii PRNP → susceptibilitate<br />

la encefalopatii spongiforme:<br />

codonii 200, 210, 232 → BCJ<br />

codonii 117, 198, 217 → BGSS<br />

codonii 129, 178 → IFF<br />

Prioni - Compoziţie chimică, structură<br />

Prion-proteina (PrP sc ) - anormală<br />

modificări chimice (8 modificări)<br />

5. .<br />

6. .<br />

Formarea unui inel cu o legătură disulfidică<br />

prin care se unesc două reziduuri de cisteină<br />

de la nivelul codonilor 179 şi 214 - în<br />

interiorul inelului , la nivelul codonului 189<br />

se evidenţiază o substituire de aminoacid<br />

? rol în modificarea timpului de incubaţie în scrapie??<br />

Prioni - Compoziţie chimică, structură<br />

Prion-proteina (PrP sc ) – anormală<br />

modificări chimice (8 modificări)<br />

Determină alte diferențe posttranslaționale şi de<br />

metabolism diferite fenotipuri de boli prionice<br />

Prioni - Compoziţie chimică, structură<br />

Prion-proteina (PrP sc ) - anormală<br />

modificări conformaţionale<br />

replierea proteinei – configuraţie secundară β-plisat (β-sheets)<br />

izoformă proteică cu structură şi funcţionalitate anormală<br />

14


Prioni - Compoziţie chimică, structură<br />

PrP sc = prion proteina anormală din scrapie<br />

PrP c = prion proteina normală celulară<br />

alcătuite din ≈ 250 aa<br />

cele 2 proteine sunt izoforme<br />

structura primară asemănătoare<br />

structura secundară diferă:<br />

PrP c – tip α-helix<br />

PrP sc – tip β-plisat<br />

Prioni - acţiunea agenţilor fizici şi chimici<br />

PrP sc parţial inactivată de:<br />

căldură – 100 0 C<br />

fenol<br />

clor<br />

hidroxid de Na<br />

Prioni - acţiunea agenţilor fizici şi chimici<br />

(Anca-Michaela Israil-Biologie moleculară,prezent şi perspective)<br />

Prioni - acţiunea agenţilor fizici şi chimici<br />

PrP sc rezistentă faţă de:<br />

proteaze<br />

nucleaze<br />

DN-aze<br />

RN-aze<br />

agenţi inactivatori ai acizilor nucleici<br />

radiaţii ionizante<br />

UV cu lungimi de undă 254-280 nm<br />

agenţi chimici<br />

aldehide<br />

hidroxilamina etc.<br />

Prioni - acţiunea agenţilor fizici şi chimici<br />

rezistenţa PrP sc :<br />

expresia alterărilor sale conformaţionale → deficienţe de<br />

transport la suprafaţa celulei şi de catabolizare →<br />

acumulare anormală în substanţa cerebrală, formare de<br />

agregate fibrilare, dezorganizarea substanţei cerebrale<br />

LA OM:<br />

kuru<br />

Prioni – boli prionice<br />

boala Creutzfeld-Jacob (BCJ)<br />

boala Gerstmann-Sträussler-Scheincker (BGSS)<br />

varianta Creutzfeld-Jacob (v. BCJ)<br />

insomnia fatală familială (IFF)<br />

15


Prioni – boli prionice<br />

LA ANIMALE:<br />

scrapie<br />

encefalita transmisibilă a curcilor<br />

encefalita spongiformă bovină (boala vacilor nebune)<br />

encefalita degenerativă a felinelor (pisici domestice)<br />

boala cronică caşectizantă a cervideelor<br />

encefalopatia ugulatelor exotice: nyala, antilopa<br />

africană în captivitate<br />

Prioni – Caracterele bolilor prionice<br />

Histopatologic<br />

leziuni cerebrale degenerative<br />

vacuolizare progresivă a<br />

corpilor neuronali<br />

dendritelor<br />

axonilor<br />

proliferare astrocitară excesivă<br />

“status spongious” al materiei cenuşii<br />

detectare de structuri tubo-veziculare în prelungirile<br />

sinaptice<br />

Prioni – Caracterele bolilor prionice<br />

Răspuns imun<br />

ABSENT!!<br />

gazda este imunocompetentă faţă de alte antigene!!<br />

sistemul imun nu se mobilizează faţă<br />

de prioni!!<br />

tratamentul cu imunomodulatoare<br />

sau imunosupresoare nu modifică<br />

evoluţia bolii!!<br />

Prioni – Caracterele bolilor prionice<br />

Clinic<br />

perioada de incubaţie lungă: 2 luni-30 ani<br />

simptomatologie neurologică<br />

evoluţie lentă, progresivă: luni-ani<br />

fatală<br />

Prioni – Caracterele bolilor prionice<br />

Există sub forme interconvertibile de bastoane, complexe<br />

proteice cu lipid-detergent şi lipozomi<br />

Prioni – Caracterele bolilor prionice<br />

Răspuns imun – în boala naturală<br />

absenţa sintezei anticorpilor specifici<br />

absenţa răspunsului celular specific<br />

(Anca-Michaela Israil-<br />

Biologie moleculară,prezent şi perspective)<br />

absenţa oricăror modificări calitative, cantitative<br />

sau funcţionale ale limfocitelor T şi B<br />

absenţa oricăror modificări ale interleukinelor<br />

16


Prioni<br />

izolare de PrP sc din creierul pacienţilor şi<br />

animalelor bolnave<br />

transmitere intraspecie sau interspecii, cu<br />

material infecţios cerebral<br />

Prioni – cultivare – substraturi celulare<br />

culturi de explanturi de creier – inoculare cu agenţi<br />

kuru şi BCJ – infective 70 – 25 zile<br />

lichidele de cultură inoculate la cimpanzei - boală<br />

Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

cale de diseminare – nu este certă<br />

replicare în ggl regionali → căi limfatice → căi<br />

sanguine (trombocite infectate?) → ţesut reticuloendotelial<br />

centripet pe cale nervoasă – la rozătoare<br />

Prioni – cultivare - boala experimentală<br />

animale<br />

cimpanzei<br />

maimuţe<br />

şoareci<br />

hamsteri<br />

nurci<br />

pisici<br />

oi<br />

bividee etc.<br />

suspensii de creier de la bolnavii de kuru<br />

filtrate acelulare de la bolnavi cu BCJ<br />

inoculare<br />

i.cerebrală<br />

i.peritoneală<br />

subcutană<br />

digestivă<br />

necesară<br />

specificitate de specie a<br />

proteinelor prionice<br />

adaptarea agentului prin pasaje<br />

repetate<br />

reprodusă boala după<br />

latență de 1 an<br />

Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

poarta de intrare<br />

orală<br />

canibalism ritual<br />

hrana bovinelor<br />

făină de carne de oi, capre insuficient prelucrată termic<br />

parenterală<br />

injecţii cu preparate contaminate<br />

transfuzii<br />

intervenţii chirurgicale<br />

transplant de organe etc.<br />

Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

cale de eliminare – nu este certă<br />

prioni – la om<br />

în sânge şi urină<br />

în creier şi cornee<br />

17


Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

caracteristicile comune ale encefalopatiei<br />

spongiforme:<br />

caracter heredo-familial<br />

transmitere verticală<br />

predispoziţie genetică<br />

tablou clinic neurologic cu demenţă:<br />

dezorientare, scăderea memoriei, tulburări ale<br />

intelectului şi judecăţii<br />

Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

cunoscută din sec. 18; frecvenţă 1/1.000.000/an în lume<br />

debut la 60 ani<br />

Simptome:<br />

pierderea treptată a stării de echilibru<br />

pierderea treptată a capacităţii de deplasare<br />

pierderea memoriei<br />

stare de confuzie<br />

dezorientare<br />

demenţă<br />

sfârşit letal<br />

Boala Creuzfeld – Jacob<br />

Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

3 mecanisme de producere a BCJ<br />

infecţie lentă<br />

Boala Creuzfeld – Jacob<br />

1. infecţii conjugale – transmitere orizontală??<br />

2. infecţii în raport cu profesiunea:<br />

măcelari:<br />

familie cu 9 membrii – 3 măcelari toţi cu BCJ – transmitere prin soluţie de<br />

continuitate?? (sângele este infecţios înainte de apar.simpt)<br />

fermieri:<br />

3 cazuri de fermieri proprietari de animale cu ESB<br />

personal medical:<br />

oftalmologi, ORL-işti, neurochirurgi, ortopezi, anatomo-patologi<br />

Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

debut<br />

la 65 ani<br />

oboseală, anxietate,<br />

confuzie<br />

Boala Creuzfeld – Jacob<br />

perioada de stare<br />

mioclonii, ataxie<br />

cerebeloasă<br />

simptome piramidale<br />

simptome<br />

extrapiramidale<br />

demenţă progresivă<br />

supravieţuire<br />

6 -12 luni<br />

evoluţie<br />

fatală<br />

diagnostic<br />

Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

Boala Creuzfeld – Jacob<br />

3 mecanisme de producere aBCJ<br />

infecţie lentă<br />

infecţie sporadică<br />

alterare genetică<br />

EEG – caracteristic<br />

Western-blot – PrP sc<br />

ex. histopatologic creier<br />

degenerări neuronale<br />

vacuolizări<br />

acumulare de amiloid<br />

Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

Boala Creuzfeld – Jacob<br />

3 mecanisme de producere a BCJ<br />

infecţie lentă<br />

contaminare iatrogenă<br />

80 cazuri până în prezent<br />

transplant de cornee, de timpan<br />

implantare de electrozi intracerebrali insuficient sterilizaţi<br />

instrumentar chirurgical sterilizat prin metode clasice<br />

administrare de hormon pituitar de creştere – preparat din ţesut hipofizar<br />

recoltat de la cadavru<br />

1973-1985, Franţa- 100.000 hipofize prelevate – 41 cazuri<br />

Anglia – 17 cazuri<br />

SUA - 15 cazuri<br />

transfuzie de sânge – Australia – femei cu tratament cu hormoni<br />

gonadotropi în antecedente – ulterior donatoare de sânge<br />

vaccinare cu vaccin antirabic – preparat din ţesut cerebral de animal infectat<br />

18


Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

Boala Creuzfeld – Jacob<br />

3 mecanisme de producere aBCJ<br />

infecţie sporadică<br />

mecanism necunoscut<br />

1994 – Anglia – 53 cazuri – vârste peste 75 ani<br />

1994 – Germania – 115 cazuri – vârsta medie 66 ani<br />

1996 – Anglia – 10 cazuri noi – variantă BCJ – 19-41 ani<br />

Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

Boala Gerstmann-Sträussler-Scheincker<br />

debut<br />

la 45 – 50 ani<br />

mai frecventă în Japonia<br />

are caracter ereditar familial (formă genetică a bolii)<br />

variantă a BCJ<br />

simptomatologie similară cu BCJ<br />

domină<br />

ataxia spino-cerebeloasă<br />

demenţa<br />

Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

Insomnia fatală familială<br />

simptome:<br />

tulburări de ritm circadian;<br />

pierderea totală a somnului;<br />

tulburări vegetative:<br />

HTA, tahicardie, hipertermie etc.<br />

alterarea progresivă a atenţiei;<br />

disfagie;<br />

tulburări de echilibru;<br />

mioclonii;<br />

confuzie;<br />

halucinaţii;<br />

crize epileptiforme.<br />

Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

Boala Creuzfeld – Jacob<br />

3 mecanisme de producere aBCJ<br />

alterare genetică<br />

10-15% din cazuri<br />

până în 1996 – 100 familii cu asemenea cazuri<br />

legătură între unele mutaţii de pe cromozomul 20 şi boală<br />

Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

Insomnia fatală familială<br />

descrisă în 1992 (Medori R.)<br />

1994: 14 cazuri în Italia, Franţa, Anglia, SUA<br />

debut<br />

la 35-60 ani;<br />

evoluţie<br />

7-12 luni<br />

caracter familial-ereditar:<br />

29 cazuri într-o familie pe 5 generaţii<br />

Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

evoluţie<br />

13 luni<br />

diagnostic<br />

histopatologic<br />

Insomnia fatală familială<br />

atrofia selectivă a talamusului, în lipsa plăcilor amiloide<br />

nucleu anterior talamic<br />

nucleu talamic medio-dorsal<br />

19


Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

descrisă în 1996<br />

diferenţe:<br />

debut – la 29 ani<br />

evoluţie - 1 an<br />

Varianta nouă a BCJ<br />

predomină simptome psihiatrice, demenţă finală<br />

fără modificări EEG caracteristice<br />

cauze posibile:<br />

transmitere de la bovine – consum de carne de vită<br />

infectată cu prioni (140 cazuri confirmate în Anglia)<br />

infectate prin consum de pulbere de concentrate<br />

de carne din oi cu scrapie<br />

Prioni – dg. laborator<br />

pp:<br />

biopsii de ţesut cerebral (!! risc mare)<br />

ganglioni spinali<br />

nervi periferici<br />

sânge<br />

l.c.r.<br />

evidenţierea PrP sc – doar la conc. de 10 6 particule /gr.<br />

ţesut cerebral<br />

!! deja infecţia a depăşit faza asimptomatică<br />

Prioni – dg. laborator<br />

Dg. de certitudine<br />

postmortem – evidenţierea leziunilor histopatologice<br />

cerebrale<br />

Prioni – patogeneza – aspecte clinice<br />

Boala kuru<br />

1957 – Gajdusek - la triburile din Papua-Noua Guinee<br />

canibalism ritual<br />

femeile şi copiii - consum de creier de la rudele decedate<br />

clinic<br />

ataxie cerebeloasă (kuru = tremurături)<br />

rigiditate<br />

caşexie progresivă<br />

evoluţie letală<br />

Prioni – dg. laborator<br />

evidenţierea plăcilor amiloide<br />

biopsie cerebrală + ex. histopatologic<br />

! risc de rezultat fals negativ (zonă neafectată)<br />

ex. imuno-histo-chimic cu Ac. monoclonali<br />

ggl. spinali, ggl. mezenterici, nervi periferici<br />

Western-blot<br />

LCR, sânge, derivate din plasmă, material bioptic<br />

PET-blot<br />

preparate fixate cu formol<br />

detectează conc. mici de PrP sc , în faze incipiente<br />

PCR, hibridizări, ELISA<br />

Prioni – epidemiologie<br />

incidenţa bolii subevaluată<br />

nu are raportare obligatorie<br />

dg. de certitudine nu se practică întotdeauna<br />

incidenţa anuală<br />

1 -2 cazuri la 1 milion<br />

rata medie a mortalităţii<br />

0,09 – 31 cazuri la 1 milion<br />

raport bărbaţi / femei 1,05 / 1<br />

20


Prioni – epidemiologie<br />

rezervor de infecţie pt cazurile umane:<br />

omul<br />

animale??? (insuficient cunoscut)<br />

transmitere pt. BCJ<br />

iatrogen<br />

cu hormon pituitar de creştere (hipofiza – cadavru infectat)<br />

transplant de cornee sau dura mater<br />

implantare de electrozi insuficient sterilizaţi<br />

transfuzii de sânge de la femei tratate anterior cu hormon<br />

gonadotrop<br />

vaccinare cu vaccin antirabic din ţesut cerebral infectat<br />

Prioni – epidemiologie<br />

transmitere pt. BCJ<br />

oral<br />

boala kuru<br />

canibalism<br />

produse alimentare de la animale infectate???<br />

Prioni – profilaxie<br />

reducerea transmiterii encefalopatiilor spongiforme<br />

transmisibile:<br />

sterilizarea instrumentarului<br />

căldură: autoclavare de 2 ori la<br />

134°C – câte 1h; 138°C – câte 18 min;<br />

agenţi chimici<br />

hipoclorit de Na 5 - 25% - 1h;<br />

NaOH (1N – 2N) – 1h urmată de autoclavare la 121°C – 30 min.<br />

incinerare ţesuturi, organe contaminate<br />

piese histopatologice<br />

tratare cu formol apoi cu acid formic 96% - 1h (nu inactivează<br />

complet agentul prionic!!)<br />

Prioni – epidemiologie<br />

transmitere pt. BCJ<br />

caracter profesional<br />

contact cu ţesut sau sânge contaminat<br />

măcelari<br />

personal medical<br />

neurochirurgi<br />

oftalmologi<br />

anatomopatologi<br />

Prioni – profilaxie<br />

reducerea transmiterii encefalopatiilor spongiforme<br />

transmisibile:<br />

exclus de la donare<br />

persoana cu antecedente familiale de boli prionice<br />

persoana cu antecedente de tratament cu hormon hipofizar<br />

manipulare atentă a ţesuturilor şi organelor<br />

creier<br />

sânge<br />

lcr<br />

Prioni – profilaxie<br />

reducerea transmiterii encefalopatiilor spongiforme<br />

transmisibile:<br />

interzis consum carne animal bolnav<br />

interzis – făina de oase – carne în hrana animalelor<br />

arderea animalelor bolnave<br />

21


Prioni<br />

pentru viitor<br />

elucidarea naturii prionilor<br />

aprofundarea<br />

aspectelor genetice<br />

patogenezei<br />

inter-relaţiilor cu encefalopatia spongiformă a animalelor<br />

identificarea aspectelor epidemiologice care contribuie<br />

la apariţia encefalopatiei spongiforme şi întreruperea<br />

acestora<br />

Virusuri - dimensiune<br />

Extrem de mici<br />

18 – 30 nm (Parvoviridae, Picornaviridae)<br />

V. hepatitei A, v. poliomielitei<br />

40 – 80 nm<br />

rotavirus, v. rubeolos, v. hepatitei B, v. hepatitei C<br />

90 – 200 nm<br />

V. herpetic, v. rujeolos, v. respirator sinciţial, v. rabic<br />

300 - 450 nm (Poxviridae)<br />

V. variolic<br />

peste 900 nm lungime, diametru 80 nm (Filoviridae)<br />

Caractere generale ale virusurilor<br />

Parazitism avansat<br />

Nu au enzime proprii<br />

Dependenţă cvasitotală de enzimele şi maşinăria<br />

replicativă a gazdei<br />

Se multiplică doar în interiorul unei celule vii<br />

Virusuri - definiţie<br />

Virion = virus = corpuscul elementar = corpuscul viral<br />

<br />

unitatea virală, morfofuncţională, completă, intactă,<br />

infecţioasă, cu diametrul cuprins între 18-400 nm, capabil<br />

să infecteze bacterii, plante, animale, omul<br />

Se găsesc extracelular:<br />

înainte de a infecta celula gazdă<br />

după ce s-au asamblat şi au fost eliberaţi din celula în care<br />

s-au multiplicat<br />

Caractere generale ale virusurilor<br />

Dimensiuni extrem de mici<br />

Nu pot fi văzute la microscopul optic<br />

Se evidenţiază la microscopul electronic<br />

Sunt filtrabile prin filtre bacteriologice<br />

Au un singur tip de acid nucleic<br />

ARN (ribovirusuri) sau<br />

ADN (dezoxiribovirusuri)<br />

Au structură extrem de simplă<br />

VIRUS VEGETATIV – particula virală aflată în celulă,<br />

deficitară în unele aspecte ale replicării<br />

PROVIRUS – genom viral integrat în cromozomul celulei<br />

gazdă, multiplicându-se sincron cu acesta<br />

22


Morfologia virusurilor<br />

sferic<br />

v.gripal, v.herpetic, adenovirus, v. polio<br />

cilindric, bastonaş<br />

v. mozaicului tutunului, fagi<br />

paralelipiped<br />

v. variolic, v. vaccinia<br />

cartuş<br />

v. rabic<br />

filamentos<br />

v. Ebola<br />

sferic cu coadă<br />

bacteriofag<br />

Structura virusurilor<br />

I. genom viral<br />

II. capsida<br />

III. înveliş viral<br />

MĂRIMEA GENOMULUI VIRAL<br />

apreciată în funcţie de:<br />

unitatea de masă moleculară – DALTON<br />

nr. de nucleotide sau perechi de nucleotide din structurile<br />

mono- sau bicatenare – KILOBAZA<br />

Dalton – unitate de măsură egală cu 10.000 pe scara greutăţilor<br />

atomice??<br />

Kilobaza – unitate egală cu:<br />

1.000 nucleotide pt str. monocatenare (kb)<br />

1.000 perechi de nucleotide pt. str. bicatenare (kbp)<br />

GENOMUL VIRAL<br />

este alcătuit dintr-o moleculă de acid nucleic viral<br />

FIE ARN RIBOVIRUSURI<br />

FIE ADN DEZOXIRIBOVIRUSURI<br />

poartă informaţia genetică necesară replicării<br />

determină capacitatea infectivă a virusului.<br />

MĂRIMEA GENOMULUI VIRAL<br />

diferită de la o familie la alta referitor la:<br />

greutatea moleculară<br />

1,5 x 10 6 Da – Parvovirus<br />

15 x 10 6 Da – Poxvirus<br />

numărul de nucleotide<br />

5-7 kb - Papovavirus<br />

231 kbp - Herpesvirus<br />

compoziţia în baze<br />

23


MĂRIMEA GENOMULUI VIRAL<br />

nr. de gene cuprins în genom<br />

9 structuri genice - HIV<br />

12 structuri genice - v. gripal<br />

240 structuri genice - v. vaccinia<br />

nr. de proteine codificate dependent de mărimea<br />

genomului<br />

250 proteine - v. vaccinia<br />

200 proteine - v. herpetic<br />

2 – 6 proteine - Parvoviridae<br />

4 proteine - Picornavirus<br />

<strong>STRUCTURA</strong> GENOMULUI VIRAL<br />

virusuri ADN<br />

1. m.c. liniar:<br />

parvovirus<br />

2. m.c. circular<br />

fag X 174<br />

3. d.c. cu secvenţe terminale<br />

repetitive<br />

adenovirus, herpesvirus<br />

4. d.c. cu extremităţi închise covalent<br />

v. vaccinia<br />

5. d.c. circular, închise necovalent, cu<br />

extremităţi m.c.<br />

hepadnavirus<br />

6. d.c. circular, închise covalent şi<br />

suprarăsucite<br />

SV40, polyomavirus<br />

CAPSIDA<br />

complex de structuri proteice care îmbracă acidul<br />

nucleic viral<br />

are arhitectură şi compoziţie specifice fiecărui tip<br />

viral<br />

<strong>STRUCTURA</strong> GENOMULUI VIRAL<br />

virusuri ARN<br />

1. m.c. liniar:<br />

piesă unică<br />

picornavirus, VHA<br />

2. m.c. divizat<br />

8 molec liniare inegale ARN<br />

v.gripal<br />

3. m.c. cu 3 str. circulare<br />

bunyavirus<br />

4. d.c. cu 10-12 segm. separate<br />

reovirus<br />

5. m.c. cu 2 segmente inegale<br />

arenavirus<br />

6. m.c. diploid:<br />

2 molec. identice ARN legate<br />

necovalent<br />

retrovirusuri<br />

FUNCŢIILE GENOMULUI<br />

conţine întreaga informaţie genetică virală<br />

asigură infectivitatea virală<br />

este capabil de autoreplicare în absenţa celorlalţi<br />

constituenţi virali<br />

VHA<br />

v.gripal<br />

reovirus<br />

excepţie: ARN viral izolat, m.c., sens negativ (virusuri cu<br />

genom divizat – othomyxovirus)<br />

CAPSIDA<br />

aspecte caracteristice ale morfogenezei capsidei<br />

virale:<br />

nr. mic de gene din genomul viral → nu permite<br />

sinteză de polipeptide cu diversitate mare<br />

!! unităţi structurale similare, grupate repetitiv, după<br />

modele geometrice similare, avantajoase ⇒ capside cu<br />

structuri foarte complexe<br />

24


CAPSIDA<br />

aspecte caracteristice ale morfogenezei capsidei<br />

virale:<br />

resurse limitate: cópii multiple sintetizate de o singură<br />

genă<br />

între subunităţile proteice capsidale – interacţiuni<br />

puternice – realizează ansambluri stabile care<br />

- îmbracă genomul viral<br />

- asigură integritatea genomului viral<br />

CAPSIDE CU SIMETRIE CUBICĂ ICOSAEDRICĂ<br />

particula virală are formă sferică sau contur hexagonal<br />

virusuri ARN sau ADN<br />

virusuri cu sau fără anvelopă<br />

cea mai eficientă aranjare - maxim de volum cu minim<br />

de material<br />

capsomerele nu sunt echivalente cu subunităţile<br />

chimice de construcţie<br />

capsomere alcătuite din 5, 6 subunităţi chimice<br />

CAPSIDE CU SIMETRIE CUBICĂ ICOSAEDRICĂ<br />

vertex<br />

reuneşte 5 feţe – PENTON<br />

PENTON<br />

fiecare faţă – 5 subunităţi<br />

proteice – PENTAMERI<br />

PENTAMERI<br />

muchii şi feţe<br />

HEXONI<br />

HEXONI<br />

alcătuiţi din 6 subunităţi<br />

proteice - HEXAMERI<br />

HEXAMERI<br />

* numărul capsomerelor – specific pt. fiecare virus<br />

* pentone întotdeauna 12; variază nr. de hexone<br />

virusuri ADN – parvovirus 32 capsomere; herpesvirus 162<br />

virusuri ARN – picornavirus 32 capsomere; reovirus 92<br />

TIPURI DE SIMETRIE ALE ARHITECTURII CAPSIDALE<br />

cubică – icosaedrică<br />

helicoidală<br />

binară, helicoidal-icosaedrică<br />

CAPSIDE CU SIMETRIE CUBICĂ ICOSAEDRICĂ<br />

capsomerele – organizate în jurul unor axe perpendiculare<br />

caracteristice simetriei cubice – icosaedru<br />

poliedru cu:<br />

20 feţe triunghiuri echilaterale<br />

30 muchii<br />

12 vârfuri (vertex), orientate după axe de simetrie rotaţională de tip 2/3/5<br />

CAPSIDE CU SIMETRIE CUBICĂ ICOSAEDRICĂ<br />

* numărul capsomerelor – specific pt. fiecare virus<br />

* pentone întotdeauna 12; variază nr. de hexone<br />

virusuri ADN – parvovirus 32 capsomere; herpesvirus 162<br />

virusuri ARN – picornavirus 32 capsomere; reovirus 92<br />

25


CAPSIDE CU SIMETRIE CUBICĂ ICOSAEDRICĂ CAPSIDE CU SIMETRIE CUBICĂ ICOSAEDRICĂ<br />

CAPSIDE CU SIMETRIE CUBICĂ ICOSAEDRICĂ<br />

Herpes nucleocapsid showing pentons at the vertices of the icosahedron<br />

Zhou et al. Baylor College of Medicine Reference: Z. H. Zhou, B.V.V Prasad, J.<br />

Jakana, F.R. Rixon, W. Chiu Baylor College of Medicine, Journal of Molecular Biology<br />

CAPSIDE CU SIMETRIE HELICOIDALĂ<br />

particula virală are formă tubulară, flexibilă sau<br />

rigidă, de lungimi şi diametre variabile<br />

virusuri ARN<br />

virusuri cu sau fără anvelopă<br />

capsomerele<br />

subunităţi chimice identice<br />

aşezate repetat pe spira acidului nucleic printr-o mişcare<br />

de rotaţie în jurul unui ax + translaţie paralelă cu acelaşi<br />

ax<br />

CAPSIDE CU SIMETRIE CUBICĂ ICOSAEDRICĂ<br />

adenovirus<br />

enterovirus<br />

CAPSIDE CU SIMETRIE HELICOIDALĂ<br />

Disc de subunități alăturate<br />

Creştere în spirală<br />

herpesvirus<br />

poliovirus<br />

Nucleocapsida tubulară cu gol axial<br />

Structură virală cilindrică<br />

26


CAPSIDE CU SIMETRIE HELICOIDALĂ<br />

Virusuri fără anvelopă<br />

formă flexibilă<br />

aspect de bastonaş<br />

v.mozaicului tutunului<br />

influenzavirus<br />

Simetrie complexă<br />

-membrană externă acoperită de tubuli<br />

v. rabic<br />

parainfluenzavirus<br />

înveliş viral<br />

nucleoid viral<br />

ADN viral cu proteine<br />

asociate<br />

-corpi laterali<br />

CAPSIDE CU SIMETRIE HELICOIDALĂ<br />

Virusuri cu anvelopă:<br />

întreaga structură rigidă<br />

formă sferică – structura tubulară încolăcită în interiorul<br />

virionului<br />

spiră regulată – v.gripal<br />

ghem neregulat – v.paragripal<br />

de cartuş – structura tubulară orientată în spire strânse,<br />

paralele – v.rabic<br />

Orthomyxoviridae<br />

Paramyxoviridae Rhabdoviridae<br />

Capside cu simetrie binară, icosaedricăhelicoidală<br />

Bacteriofagi<br />

Cap<br />

simetrie icosaedrică<br />

Coada<br />

simetrie helicoidală<br />

Funcţiile capsidei virale<br />

protejează genomul de acţiunea factorilor externi, de<br />

nucleazele celulare;<br />

asigură forma virionului;<br />

fixează virionii nuzi de receptorii celulari specifici;<br />

subunităţile structurale ale capsidei sunt antigene care<br />

induc formarea şi reacţionează cu anticorpii<br />

neutralizanţi.<br />

27


Rolul învelişului viral<br />

protejează nucleocapsida;<br />

intervine în iniţierea ciclului infectant prin<br />

recunoaşterea şi ataşarea v. de receptorii celulari;<br />

intervine în procesul de asamblare a noilor particule<br />

virale;<br />

intervine în activităţi specific virale (hemaglutinare,<br />

hemadsorbţie, hemoliză, fuziunea membranelor<br />

celulare);<br />

Structura învelişului extern<br />

structuri proprii virale (codificate de v.:<br />

Proteina M<br />

Spiculi<br />

Hemaglutinine<br />

Neuraminidaze<br />

Profactori de fuziune<br />

Învelişul viral<br />

peplos, anvelopă<br />

derivă din membranele celulei gazdă:<br />

din membrana plasmatică<br />

v. gripal,<br />

v. paragripal,<br />

retrovirusuri<br />

din membrana nucleară<br />

herpesvirus<br />

Structura învelişului extern<br />

structuri derivate din celula gazdă:<br />

dublu strat lipidic constituit, în proporţii diferite,<br />

de fosfolipide, colesterol, glicolipide<br />

Proteina M (matrix)<br />

prezentă la toate v. învelite (excepţie bunyavirus)<br />

situată pe faţa internă a învelişului viral<br />

Funcţii:<br />

menţine integritatea învelişului viral;<br />

rol în asamblarea virionilor şi eliberarea lor prin înmugurire;<br />

implicată în transportul ionilor de H<br />

28


Spiculii<br />

de natură glicoproteică se află pe suprafaţa învelişului viral<br />

În structura lor au fost identificate 3 zone:<br />

Zona de ancorare, situată pe faţa internă a învelişului viral,<br />

de natură peptidică;<br />

Zona medie care străbate stratul bilipidic al învelişului<br />

extern, formată din lanţuri polipeptidice;<br />

Zona externă, situată deasupra învelişului extern, alcătuită<br />

din glicolipide.<br />

Spiculii<br />

Neuraminidazele<br />

prezente la orthomyxovirus, paramyxovirus<br />

Glicoproteine ancorate în dublul strat lipidic<br />

Funcţii:<br />

facilitează pătrunderea virusului în celula gazdă prin<br />

scindarea acidului sialic din glicoproteinele suprafeţei<br />

celulare<br />

intervin în procesul de ieşire a noilor particule din celulă<br />

Alte componente asociate virionului<br />

Enzimele virale<br />

Sinteza de proteine-enzime codificate de virus este restrânsă<br />

(nr. mic de gene din genomul v.)<br />

Sunt proteine<br />

Structurale - în învelişul viral<br />

rol – interrelaţie cu celula gazdă<br />

Nestructurale - asociate nucleocapsidei<br />

rol<br />

replicarea genomului viral<br />

sinteza de proteine virale<br />

Spiculii<br />

Hemaglutininele<br />

prezente la v. învelite:<br />

Orthomyxovirus<br />

Paramyxovirus<br />

Rhabdovirus etc.<br />

bastonaşe prismatice cu baza triunghiulară<br />

nr. spiculilor de HA variază în funcţie de virus<br />

funcţii:<br />

recunoaştere receptori celulari, ataşare şi penetrare virus în<br />

celulă;<br />

induc răspuns imun (antc. hemaglutinoinhibanţi)<br />

rol în hemaglutinarea hematiilor şi în hemadsorbţie.<br />

Spiculii<br />

Profactorul de fuziune<br />

poate fi situat pe învelişul viral sau pe alte structuri ale<br />

învelişului<br />

prezent la herpes virus, VRS, paramyxovirus<br />

formă inactivă<br />

Glicoproteină<br />

Funcţii:<br />

fuziunea învelişului viral cu membrana celulară favorizând<br />

penetrarea virusului în celula gazdă;<br />

fuziunea membranelor celulare determinând apariţia de<br />

sinciţii;<br />

diseminarea infecţiei;<br />

producerea hemolizei.<br />

Cele mai importante enzime virale<br />

Transcriptaze virale/replicaze<br />

ARN-polimeraze ARN dependente<br />

la v. ARN m.c. de sens negativ<br />

paramyxovirus, rhabdovirus, orthomyxovirus<br />

ARN-polimeraze virale ADN dependente<br />

transcrierea ADN în ARNm<br />

poxvirus<br />

ADN-polimeraze virale ADN dependente<br />

herpesvirus<br />

29


Cele mai importante enzime virale<br />

Reverstranscriptaze<br />

prezente la retrovirusuri, hepadnavirusuri<br />

ADN-polimerază ARN dependentă<br />

transcrie genomul ARN în ADN<br />

ADN-polimerază ADN dependentă<br />

integrază<br />

integrează ADN proviral în ADN celular<br />

numai la retrovirusuri<br />

Cele mai importante enzime virale<br />

Proteinkinaze, Timidinkinaze, Dezoxicitindezaminaze<br />

accelerează transcrierea şi replicarea genomului viral<br />

prezente la: herpesvirus<br />

Tirozinkinaze<br />

codificate de oncogene ale v. sarcomului aviar (v. Rous)<br />

au ca ţintă proteinele celulare implicate în reglarea ciclului<br />

celular<br />

Cele mai importante enzime virale<br />

Endonucleaze<br />

clivează catenele acizilor nucleici<br />

prezente la: v. ARN: v. gripal; v. ADN: poxvirus<br />

integrează genomul viral în ADN celular<br />

la v. cu potenţial oncogen<br />

SV40, adenovirusuri<br />

Enzime<br />

necesare transcrierii şi modificărilor ARNm<br />

poliadenilat-polimeraze; metiltransferaze etc.<br />

prezente la: poxvirus; reovirus<br />

Cele mai importante enzime virale<br />

Proteinaze<br />

clivează precursorii polipeptidici în proteine funcţionale<br />

şi structurale<br />

prezente la: picornavirus, togavirus, coronavirus,<br />

flavivirus, calicivirus<br />

4 clase:<br />

serinproteinaze<br />

cisteinproteinaze<br />

aspartatproteinaze<br />

metaloproteinaze<br />

30

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!