3-STRUCTURA CELULEI [Compatibility Mode]
3-STRUCTURA CELULEI [Compatibility Mode]
3-STRUCTURA CELULEI [Compatibility Mode]
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