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Francesca DoniselliII H – L.G.S. C. Beccaria – Milanoa.s. 2009/2010
I virus al microscopio
Caratteristiche principali dei virus
Esiti di unainfezione virale
Trasmissione dei virus
Fasi della replicazione virale
Struttura generale dei virus
Lotta contro le infezioni viraliI virus vegetali
I virus batterici
I virus animali
Vaccinazione
I vaccini
Tipi di vaccino
Poliomielite
Principali famigliedi virus animali
Approfondimento 1
Approfondimento 2
Approfondimento 3
BibliografiaSiti web - Testi
Siti web - Foto
Approfondimento 4
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Particelle virali del morbillorilasciate da una cellulaingrandite più di 41.000 volte
I virioni sono troppo piccoli per essere visibili al microscopio ottico.In seguito alla scoperta del microscopio elettronico e
all’introduzione di particolari tecniche di colorazione e dicontrasto è stato possibile effettuare l’analisi morfologica dei virus
Le dimensioni dei virus partono da circa 10 nm, i più grandi possono
raggiungere i 450 nm e il mimivirus i 750-800 nm
Virus di Epstein-Barr
Virus dell’influenza H1N1
Virus della varicella
Mimivirus
I virus che attaccano i batteri sono chiamati batteriofagi
Virus Batterici
Virus Batterici
Batteriofago T4
Un'alternativa agli antibiotici
Sono in corso degli studi per utilizzare i batteriofagi, modificati con l’ingegneria
genetica, per combattere le infezioni batteriche, sempre più spesso
caratterizzate da resistenza agli antibiotici
Il batteriofago T4 attacca un batterio di Escherichia coli
Il batteriofago è costituito da una molecola di DNA avvolta in una struttura proteica.Le gambe del fago si flettono al contatto con la superficie cellulare.
La coda è un bastoncino cavo avvolto in una guaina. Quando le gambe si flettono la coda fa una puntura nella membrana cellulare
e il DNA virale, dalla testa del virus, viene iniettato dentro la cellula.Ciascun fago è alto 200 nm (0,0002 mm)
Non esiste un gruppo di batteri coltivabili
in cui non siano ancora stati
scoperti batteriofagi.
Virus Vegetali
Virus Vegetali
I virus del mosaico del tabacco sono state le prime formazioni
virali ad essere osservate dall'uomo nel 1892,
ad opera dello scienziato russo Dmitrij Iosifovic Ivanovskij
I virus sono secondi soltanto ai funghi nel provocare malattie alle piante
Le piante floreali ospitano molti tipi di virus
Le malattie virali delle patate, fave, tabacco barbabietole, canna da zucchero, cacao
e alberi da frutto rappresentano i problemipiù importanti della patologia vegetale
Virioni di virus del mosaico del tabacco
Struttura del virione del virus del mosaico del tabaccoModello al computer
Per molte malattieprovocate dai virus
vegetali non esiste cura.Grazie all’ingegneriagenetica sono state ottenute varietà di
zucchina, pomodoro,melone che risultanoresistenti al virus delmosaico del tabacco
che attacca un gran numero di
piante da raccolto
La screziatura dei tulipani è dovutaad un virus trasmesso dagli afidi
I virus vegetali possono arrestare
la crescita dellepiante o causaredanni al raccolto
Virus Animali
Virus Animali
Gli unici invertebrati in cui sono state rilevate, per ora, malattie virali sono
gli insetti (baco da seta)
Tra i vertebrati sono state messe in evidenza malattie dei pesci (linfocistosi, tumoriinfettivi) e negli anfibi (tumore renale
della rana di origine virale), negli uccelli (malattia di Newcastle e la laringotracheite)
Nei mammiferi le malattie virali colpisconogli animali domestici e gli animali selvatici.
Le malattie virali dell'uomo, come AIDS, febbre gialla, poliomielite,
influenza, rosolia, rabbia, encefalite, rappresentano i più diffusi problemi epidemiologici
L’HIV virus dell’AIDS è un Retrovirus.
Nella cellula, usa il suo RNA come stampo
per produrre DNA. Il nuovo DNA viene
integrato nel genoma della cellula ospitante,
dove può rimanere silente per periodi di tempo
molto variabili
I virus possono mutare dando origine a nuove malattie virali. Nei virus a RNA
durante la replicazione dei genomi possono avvenire degli errori; i virus
a DNA sono invece più stabili. I nuovi ceppi virali possono colpire
anche individui che hanno già sviluppato anticorpi contro il
virus originale (come i virus influenzali)
Nuove malattie virali emergono anche da virus che passano da una specie all’altra come l’influenza aviaria o l’i. suina
Virus dell’Aids. Uscita per gemmazionedel virione dalla cellula infetta
Virus Ebola. Modello al computer
La pelle dei mammiferi è impermeabile ai virus
Gli antibiotici non funzionano contro i virus: questi farmaci uccidono i batteriaggredendo le loro pareti cellulari, ma i virus non sono costituiti da cellule
I VIRUS SONO PRIVI DI ATTIVITA’ METABOLICA
- sono incapaci di crescere e di riprodursi; - non possiedono un sistema per l’utilizzazione
dell’energia; - i più semplici non hanno alcuna attività enzimatica
I VIRUS, PER MOLTIPLICARSI, NECESSITANO DI CELLULE VIVENTI
sono considerati parassiti obbligati che a differenza degli altri parassiti, esplicano la loro attività a livello genetico.
I virus differiscono dagli altri agenti patogeni per il fatto che
non possono essere coltivati su terreni di coltura sintetici, ma richiedono per lo sviluppo e riproduzione, il contatto con cellule viventi sia in vitro (colture di tessuti o di cellule) sia in vivo (esseri viventi, uova embrionate di pollo).
I VIRUS TRASMETTONO IL PROPRIO CODICE GENETICO
I virus contengono acido nucleico, DNA o RNA, che ne costituisce il genoma e che si replica all’interno della cellula ospite.
Virus dell’influenza H1N1Modello al computer
Caratteristiche principali dei virusCaratteristiche principali dei virus
Struttura generale dei virus Struttura generale dei virus I componenti di tutte le particelle virali sono:
l’acido nucleico e un rivestimento proteico detto capside: l’insieme costituisce il nucleocapside.
Alcuni virioni hanno il nucleocapside racchiusoall’interno di un involucro membranoso (pericapside).Spesso dall’involucro membranoso sporgonodelle protuberanze esterne (peplomeri).
Acido nucleico: contiene una molecola di DNA o una o due molecole di RNA. Svolge la funzione di depositario del codice genetico del virus.
Capside: è un involucro costituito da proteine (capsomeri), uguali o diverse tra loro, che formano una struttura atta a contenere e proteggere il materiale genetico e ad introdurlo nella cellula ospite.
Pericapside: o envelope è una membrana lipoproteica.
Peplomeri: protuberanze esterne a forma di bastoncino o di fungo.
Rappresentazione schematica di un virus dell’influenza
Fasi della replicazione viraleFasi della replicazione viraleFasi della replicazione viraleFasi della replicazione virale
Adsorbimento: attacco del virus allamembrana della cellula.
Penetrazione: il virus entra nella cellula.
Esposizione dell’acido nucleico: il virus viene privato del capsideliberando quindi l’acido nucleico.
Sintesi del genoma e delle proteine virali: - Trascrizione dell’informazione genica in RNA messaggero. - Traduzione dei messaggeri virali. - Replicazione del genoma virale.
Assemblaggio: i nuovi genomi e le nuoveproteine vengono assemblate per la formazione dei nuovi virioni.
Liberazione dalla cellula ospite: - per lisi cellulare (morte della cellula ospite) per i virus privi di rivestimento; - per gemmazione per i virus con rivestimento: la cellula ospite non viene uccisa e continua a produrre virus per lungo tempo.
Rappresentazione schematica di un virus a DNA e di un virus a RNA
Trasmissione dei virus
VERTICALE(da madre in figlio)
Transplacentare(in utero)
Aids, Rosolia, Citomegalovirus
Perinatale (al parto)Herpesvirus, Aids, Epatite B
Neonatale (allattamento)Aids, Epatite B
ORIZZONTALE
DIRETTA
morsi (rabbia), contatto saliva
(raffreddore, influenza)rapporti sessuali (Aids,
Papillomavirus, Herpesvirus),
trasfusioni e trapianti(Aids, Epatite b)
INDIRETTA
VEICOLO INANIMATOoggetti contaminati
(Aids), sostanze contaminate (epatite A)
VEICOLO ANIMATOpunture di insetto
(febbre gialla)
Nello sfondo: virus dell’Aids
Esiti di una infezione
virale
Contatto tra virus e cellula ospite
Infezione non produttivanon è prodotta la progenie virale
Infezione produttivaproduzione di progenie virale
Infezione acutala cellula muore;
produzione dinumerosi virioni;
breve periodo di incubazione(es. influenza)
Infezione cronicala cellula non muore
produzione diun numero limitato
di virioni
Infezione persistente(es. epatite B)
Il genoma viralepersiste nella cellula
Perdita del genoma virale
Infezione latentenon si ha malattia
conclamata, il virusnon viene eradicato
Trasformazione in celluletumorali
Infezione latente occultacicli di inattività e
riattività di un’infezione(es. herpes simplex,
herpes zoster)
Infezioni virali lentela malattia si manifesta
dopo lunghi periodi(es. PESS, malattia di
Creutzfeldt-Jacob)
Nello sfondo: virus della rabbia
Bonifica dell’ambiente
Immunoprofilassi passiva
Immunoprofilassi attiva
Somministrazionedi farmaci antivirali
Contaminazione fecale dell’ambiente:
depurazione dei liquami
Presenza di insettiematofagi:
disinfestazione
Somministrazione diimmunoglobuline
(anticorpi)
In caso di immunodeficienzeo se il vaccino non
è disponibile
Durata della protezione:1-2 mesi
VaccinazioneTrattamento
delle infezioni da:Virus influenzali,
HIV,HBV (epatite b),Herpesvirus
Lotta contro le infezioni virali
Zanzara femmina Aedes aegyptitrasmette la febbre gialla Virus della Febbre gialla Virus dell’Epatite B
I VACCINII VACCINII vaccini sono costituiti da antigeni
privi di tossicità che vengono iniettati o ingeriti per stimolare le difese specifiche contro un
particolare microrganismo
Antigene: qualunque sostanza che, venendo a contatto con un
organismo, è in grado di stimolare in questo la produzione di anticorpi
specifici e di scatenare una risposta del sistema immunitario
Il vaccino deve essere un preparato che non ha patogenicità ma che conserva
gli antigenici che inducono protezione
I vaccini contengono, oltre agli antigeni, anche sostanze aggiunte, additivi, per
migliorare la stabilità e la conservazione (es. albumina, antibiotici, antisettici).
Possono contenere altre sostanze aggiunte, adiuvanti, per rendere più valida
la risposta immunitaria (es. idrossido d'alluminio, fosfato di alluminio
Virus dell’Epatite B al microscopio elettronico.Le sfere più grandi sono le particelle virali completeLe sfere più piccole sono gli antigeni di superficie (HBsAg).L'HBsAg è contenuto nel vaccino HBV e induce una risposta anticorpale protettiva
L’unico modo perper preveniree combattere
le malattie viraliè la vaccinazione
Lotta contro le infezioni virali
Vaccini vivi attenuatiresi meno virulenti crescendo
in coltura o in animali da esperimento. Vaccini contro
poliomielite, morbillo, parotite, rosolia.
Vaccino antipolio Sabin
Vaccini uccisi (inattivati) batteri e virus sono introdotti
nell'organismo già uccisi, non più in grado di causare malattia ma ancora sufficienti a stimolare la
produzione di anticorpi. Vaccino antipolio Salk
Vaccini batterici (tossoidi)
si utilizzano le sostanze tossiche prodotte dai
microrganismi che vengono inattivate prima
dell'introduzione nell’organismo.
Vaccino antitetanico e antidifterico
Tipi divaccino
Vaccini polisaccaridi si utilizzano componenti della
superficie dei virus o della capsula esterna dei batteri. Vaccino contro la polmonite causata dal batterio
Streptococcus pneumoniae; contro la meningite infantile causata dal
batterio Haemophilus influenzae b.; contro la meningite da Neisseria meningitidis
Vaccini DNA ricombinanti
è la tecnica seguita per la produzione dei vaccini
antiepatite B e antipertosse attualmente in uso
Vaccini contro le malattie batteriche: Difterite; Tetano; Pertosse; Haemophilus influenzae tipo B; Pneumococco; Meningococco C; Febbre tifoide
Vaccini contro le malattie virali: Poliomielite; Morbillo, Rosolia, Varicella; Epatite A; Epatite B; Influenza; Rotavirus; Febbre gialla; Colera
Lotta contro le infezioni virali
VACCINAZIONEVACCINAZIONE
Immunità verso una malattia
Riduzione del numero di malati in una nazione
Eliminazione della malattiain una nazione
Eliminazione della malattiaa livello mondiale
(eradicazione es. il vaiolo)
Mancanza di corrispondenza
tra livello dianticorpi e immunità
Nei vaccini di virus vivi:possibile mutazione di
ceppi di vaccino debolmentevirulenti verso una maggiore
virulenza
ObiettivoObiettivo ProblemiProblemi
Nei vaccini uccisi:accertare l’assenza di virus vivi
dopo trattamenti inattivanti
Possibile presenza di batteri e virus estranei
Possibili effetti dannosi dialcune sostanze aggiunte ai
vaccini, in particolare i conservanti a base di mercurio
Effetti collaterali: febbre, infiammazioni, reazioni
allergiche, shock anafilattico
Sicurezza Efficacia
Rispostaimmunitaria debole
Lotta contro le infezioni virali
Approfondimento – 1 Poliomielite La poliomielite è una malattia infettiva causata da poliovirus
appartenenti al genere Enterovirus,famiglia Picornavirus
È causata da 3 tipi di poliovirus, 1, 2 e 3
I virus penetrano nell'organismo per via orale, si moltiplicano nell'intestino,
si diffondono nel sangue, si localizzano nel tessuto nervoso, in particolare nel midollo spinale,
provocando delle paralisi irreversibiliin vari distretti muscolari
(arti, muscoli respiratori, ecc.)
Il poliovirus si trasmette da uomo a uomo,
soprattutto per ingestione di cibo e acqua contaminati dal virus emesso con le feci
delle persone infette. Il contagio può avvenire anche
tramite la saliva nei primi giorni di infezione
Nei casi più lievi si osservano febbre, mal di testa,
mal di gola, mal di stomaco.
I casi più gravi di polio causano dapprima forte
dolore muscolare e successivamente paralisi con a volte l'immobilità di
gambe o braccia o, peggio, della gabbia toracica con laconseguente impossibilità direspirare senza l'aiuto di una
macchina.
La circolazione del virus è notevole dove le
condizioni igienico sanitarie sono scarse.
Il periodo di incubazione
varia da 5 a 35 giorni (in media bastano
7-14 giorni)
La maggior parte delle persone infettate non manifesta alcun sintomo (forma inapparente).
Queste persone tuttavia diventano un veicolo di contagio importante in quanto
eliminano i poliovirus attraverso le feci.
Sintomi iniziali dellamalattia sono febbre, stanchezza, vomito,
irrigidimento del collo e dolori agli arti
dal greco πολιός, grigio
e μυελός, midollo
Particelle di Poliovirusin basso: particella di Poliovirus modello al computer
Esistono nel mondo due tipi di vaccino antipolio:
il "Sabin" e il "Salk", dal nome degli
studiosi che li hanno messi a punto
L’unica possibilità per evitare la malattia è rappresentata dalla prevenzione
attraverso la vaccinazione
Approfondimento – 2 Poliomielite Non esistono cure per la poliomielite. La terapia è solo sintomatica.
Nelle forme non paralitiche è necessario solo riposo a letto per diversi giorni e possono essere eventualmente
utilizzati dei farmaci analgesici e antipiretici
Scultura egizia del tempio di Astarte a Menfi, risalente al 1500 a.C.documenta un probabile caso di poliomielite
Il vaccino Sabin (OPV) è costituito da virus vivi, modificatiin modo da non provocare la malattia, ma capaci di stimolare la
produzione di anticorpi. Viene somministrato per bocca. Raramente, può provocare la polio post-vaccino alla prima dose
Il vaccino Salk (IPV) contiene il virus ucciso e viene somministrato attraverso un'iniezione per via intramuscolare
o sottocutanea. Non dà effetti collaterali gravi
Dal 2002 in Italia viene usato il vaccino Salk in tutte e quattro le dosi previste dal calendario di vaccinazione infantile:
tre dosi di vaccino, da praticare entro il primo anno di vita del bambinoe la quarta dose di richiamo negli anni successivi
Il virus può colpire a tutte
le età, mai più esposti
sono i bambinisotto i 5 anni
Approfondimento – 3 Poliomielite
La poliomielite rimane, ancora oggi, presente in alcuni paesi del mondo
(Nigeria, India, Pakistan, Afghanistan)
In Italia la vaccinazione è obbligatoria dal 1966
L’ultimo caso si è registrato nel 1982
Attualmente la malattia è scomparsa
Dal 2002 l'Europa è stata dichiarata dall’OMS libera da polio
Eradicazione:eliminazione dei casi
clinici ed eliminazione degli agenti
patogeni checausano una malattia
La poliomielite è una malattia eradicabileperché non esistono vettori animali o
portatori cronici che possano perpetuarei virus selvaggi
Lanciata nel 1988, l’Iniziativa Mondiale per
l‘Eradicazione della Poliomieliteè guidata da Oms, Rotary International, Cdc, Unicef.
Nei primi vent’anni di attività, il numero di casi di
poliomielite è diminuito di oltre il 99%. Nel 2007, sono stati vaccinati
oltre 400 milioni di bambini in 27 differenti Paesi
Global Polio Eradication Initiative - www.polioeradication.org
Particelle di Poliovirus
Gli obiettivi del programma per l’eradicazione mondiale della poliomielite prevedono:
alti livelli di immunizzazione della popolazione;programmazione di giornate di immunizzazione di massa,
interventi vaccinali specifici in zone con focolai epidemici; sorveglianza della paralisi flaccida
Approfondimento – 4 Poliomielite
Incidenza della poliomielite in Italia
1936 - 2000
1957/ 58 cominciano le prime campagne di vaccinazione con IPV
1959 raccomandazioni per l’offerta universale della vaccinazione antipolio alle persone da 0 a 20 anni
1964 OPV sostituisce IPV; continuano le campagne vaccinali di massa rivolte alla popolazione da 0 a 20
anni 1966 la vaccinazione antipolio diviene obbligatoria (L. n. 51/66)
1983/84 raccomandazioni per l’uso di IPV negli immuno- compromessi ed in altre persone a rischio
1999 introduzione della schedula vaccinale seq.le IPV-OPV
2002 passaggio a vaccinazione con solo IPV
Casi DecessiMigliaiaCasi
Anni
Adenoviridae (DNA): Infezioni respiratorie ed oculari acute, alcune forme tumorali
Hepadnaviridae (DNA): Virus dell’epatite B
Herpesviridae (DNA): Herpes simplex (facciale e genitale), Herpes Zoster (Varicella, Fuoco di S.Antonio), Virus di Epstein-Barr (Mononucleosi infettiva)
Papovaviridae (DNA): Papillomavirus, Virus delle verruche (più di 50 tipi)
Poxviridae (DNA): Vaiolo umano, vaiolo bovino, vaiolo delle scimmie, vaiolo dei conigli
Parvoviridae (DNA): Quinta malattia del bambino
Arenaviridae (RNA): Virus di Lassa (grave malattia febbrile), Febbre emorragica argentina e boliviana
Bunyaviridae (RNA): Virus dell’encefalite della California, Virus della febbre emorragica della Crimea
Coronaviridae (RNA): Virus respiratori dell’uomo, Diarrea dei vitelli, Gastroenterite dei suini, Bronchite contagiosa dei polli, Coronavirus dei cani, Peritonite contagiosa dei gatti
Filoviridae (RNA): Virus di Marburg ed Ebola (grave febbre emorragica)
Flaviviridae (RNA): Febbre gialla, Encefalite di St. Louis, Encefalite giapponese, Virus del West Nile
Orthomyxoviridae (RNA): Virus influenzale A, B, C
Paramyxoviridae (RNA): Parotite, Morbillo, Virus parainfluenzale, Virus respiratorio acuto
Picornaviridae (RNA): Poliovirus, Enterovirus dell’uomo, Rhinovirus, Epatite A, Afta epizotica
Rhabdoviridae (RNA): Virus della rabbia
Reoviridae (RNA): Infezioni respiratorie e intestinali; Rotavius (gastroenterite infantile)
Retroviridae (RNA): HIV Sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS), alcune forme tumorali
Togaviridae (RNA): Alphavirus (Encefalite equina occidentale e orientale), Rubivirus (rosolia), Pestivirus (colera del cane e diarrea dei bovini)
PRINCIPALI FAMIGLIE DI VIRUS ANIMALI ED ESEMPI DI MALATTIE
BIBLIOGRAFIA
Grande Enciclopedia, Istituto Geografico Agostini NovaraPolsinelli; de Felice; Galizzi; Galli; Mastromei; Mazza; Viale, Microbiologia, Bollati Boringhieri Editore, Torino, 1993Dulbecco, Renato; Ginsberg, Harold S., Virologia, Zanichelli Editore, Bologna, 1993Claybourne, Anna, Introduzione a Geni e DNA, Edizioni Usborne, Londra, 2003Rogers, Kristeen, Guida completa al microscopio, Edizioni Usborne, Londra, 2007Slyers, Abigail A.; Whitt, Dixie D., Microbiologia, Zanichelli Editore, Bologna, 2002Campbell, Neil A.;Reece, Jane B.; Simon, Eric J., L’essenziale di biologia, Pearson Paravia Brumo Mondadori Editore, 2008Luria, Salvator E.; Darnell, James E. Jr., Virologia Generale, Nicola Zanichelli SpA, Bologna, 1970
SITI WEB
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SITI WEB - FOTO
-Foto virus (Biologia), http://it.encarta.msn.com/encyclopedia_761575740_2/Virus_%28biologia%29.html-Foto virus H1N1, http://www.donnamoderna.com/starbene/articolo/starbene/il-virus-a-h1n1-in-tempo-reale.html-Foto virus H1N1 (i virus al microscopio),http://www.100bimbi.it/index.php?/categories/1-Salute-e-Benessere-Foto poliovirus (approfondimento 1), http://www.pforster.ch/CSAPics/PicsInfectSpl/polio_viruses_SPL.jpg-Foto poliovirus (modello al computer), http://www.sciencephoto.com/images/imagePopUpDetails.html?pop=1&id=770501248&pviewid=&country=205&search=poliovirus&matchtype=EXACT-Foto Poliovirus (approfondimento 3),http://www.sciencephoto.com/images/imagePopUpDetails.html?pop=1&id=770501139&pviewid=&country=205&search=poliovirus&matchtype=EXACT-Zanzara Febbre gialla, http://www.sciencephoto.com/images/imagePopUpDetails.html?pop=1&id=903410053&pviewid=&country=205&search=yellow+AND+fever&matchtype=EXACT-Scultura egizia poliomielite,http://www.sciencephoto.com/images/imagePopUpDetails.html?pop=1&id=785320015&pviewid=&country=205&search=poliovirus&matchtype=EXACT-Stop polio, http://www.who.int/vaccines-polio/img/stoppolio.gif-Foto Epstein.Barr, http://www.sciencephoto.com/images/imagePopUpDetails.html?pop=1&id=770500500&pviewid=&country=205&search=virus&matchtype=EXACTEpatite B e antigeni, http://www.sciencephoto.com/images/imagePopUpDetails.html?pop=1&id=770560078&pviewid=&country=205&search=virus&matchtype=EXACT-Virus del tabaccohttp://www.sciencephoto.com/images/imagePopUpDetails.html?pop=1&id=770800084&pviewid=&country=205&search=mosaic+AND+virus&matchtype=EXACT-Struttura virus del tabaccohttp://www.sciencephoto.com/images/imagePopUpDetails.html?pop=1&id=770800163&pviewid=&country=205&search=mosaic+AND+virus&matchtype=EXACTBatteriofago T4http://www.sciencephoto.com/images/imagePopUpDetails.html?pop=1&id=770900075&pviewid=&country=205&search=bacteriophage&matchtype=EXACT-Aids (gemmazione)
http://www.sciencephoto.com/images/imagePopUpDetails.html?pop=1&id=770500903&pviewid=&country=205&search=virus&matchtype=EXACT-Virus Ebolahttp://www.sciencephoto.com/images/imagePopUpDetails.html?pop=1&id=770501134&pviewid=&country=205&search=virus&matchtype=EXACTMimivirushttp://lescienze.espresso.repubblica.it/articolo/Analizzata_la_struttura_del_mimivirus/1313325
