Morfologia e fisiologia de bacteriófagos

Classificação e tipos morfológicos

De acordo com o tipo de ácido nucleico, os bacteriofagos são divididos em contenedores de DNA (aos quais pertence a maioria das espécies conhecidas) e contenedores de RNA.

Morfologicamente, distinguem-se seis tipos principais de estrutura de vírions:

1. Filamentosos.
2. Pequenos, sem cauda.
3. Cúbicos com um análogo de cauda.
4. Com cauda curta.
5. Com cauda longa não contrátil.
6. Com cauda longa contrátil.

As principais famílias de fagos diferem no tipo de genoma e na forma:

Espectro de ação e tipos de interação

Pela amplitude do espectro de ação, os bacteriofagos são divididos em três grupos:

• Típicos (fagos T) — capazes de interagir apenas com tipos específicos de bactérias dentro de uma mesma espécie.
• Monovalentes — lisam bactérias estritamente de uma única espécie.
• Polivalentes — podem infectar bactérias de várias espécies relacionadas.

Pelo mecanismo de interação com a célula hospedeira, os fagos são virulentos e temperados. Os fagos virulentos iniciam o ciclo lítico, que termina inevitavelmente com a destruição (lise) da bactéria. Os fagos temperados realizam o ciclo lisogênico: eles inserem seu DNA no genoma da bactéria sem causar lise imediata e morte celular.

Ciclo de vida de bacteriófagos virulentos

O ciclo de vida de um fago virulento é caracterizado por um tipo produtivo de infecção e ocorre em três etapas principais.

Etapa I: Adsorção O fago fixa-se a receptores específicos na parede celular da bactéria. Os alvos de recepção podem ser lipopolissacarídeos (LPS), lipoproteínas, ácidos teicoicos, proteínas de superfície ou pili sexuais.

Etapa II: Penetração (injeção) O mecanismo de entrega do ácido nucleico depende da morfologia do vírus:

• Fagos com bainha contrátil (o tipo mais estudado) fixam-se à célula pela extremidade livre da cauda — a placa basal ou fibrilas. À custa da energia do ATP, a bainha se contrai. O fago libera a enzima lisozima, que dissolve localmente a parede celular. Em seguida, o eixo da cauda «perfura» mecanicamente o envoltório, e o DNA da cabeça é injetado através do canal do eixo no citoplasma. O capsídeo proteico permanece do lado de fora.
• Fagos cúbicos pequenos adsorvem-se nos pili sexuais da bactéria e introduzem seu ácido nucleico diretamente através do canal interno do pilus.
• Fagos filamentosos penetram no interior da célula de outra forma: seu DNA entra no citoplasma em um complexo com uma das proteínas do seu próprio capsídeo.

Etapa III: Início da reprodução Ao entrar na célula, o ácido nucleico do fago suprime completamente a biossíntese dos componentes da bactéria hospedeira. Todos os recursos celulares são redirecionados para a síntese de ácidos nucleicos e proteínas virais. O resultado deste ciclo é a montagem de 200 a 300 novos vírions e a lise completa da célula bacteriana.

Papel ecológico: antagonismo microbiano

A relação entre o bacteriofago e a bactéria é uma forma de antagonismo microbiano, realizada sob a forma de parasitismo. O fago utiliza a célula bacteriana como um habitat temporário e a única fonte de recursos para replicação.

Como em qualquer parasitismo verdadeiro, observam-se aqui dois processos opostos: o efeito patogênico do vírus (supressão da biossíntese do hospedeiro e lise) e as tentativas de defesa por parte da bactéria. Ao mesmo tempo, o potencial reprodutivo do parasita é colossal: o tamanho da população de fagos excede significativamente a população de bactérias hospedeiras, o que é a principal diferença ecológica entre o parasitismo e a predação.

Questões de aulas e exames

O que mais estudar sobre o tema

• História da descoberta dos bacteriofagos
• Estrutura e composição química dos vírions
• Mecanismos de resistência bacteriana aos fagos
• Tipo integrativo (lisogênico) de infecção
• Mecanismos moleculares do antagonismo microbiano

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