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Los virus
Los virus son organismos dotados de extraordinaria simplicidad, estructuras compuestas de proteínas y ácidos nucléicos, pertenecen a un nivel de organización subcelular, y marcan la barrera entre lo vivo y lo inerte, ya que no se nutren, no se relacionan, carecen de metabolismo propio y para reproducirse utilizan la maquinaria metabólica de la célula a la que parasitan. Su simplicidad estructural y funcional los convierte en parásitos intracelulares obligados, tanto de bacterias (bacteriófagos o fagos), como de las células animales y vegetales.
El descubrimiento de los virus
Virus significa veneno, por lo que durante el XIX se utilizaba este término para describir cualquier causante de enfermedad.
Una de las preguntas más características en biología es: ¿Son seres vivos?
- 1884, Pasteur observó la rabia, producida por virus
- Pequeño tamaño explica: Ivanovski en 1892 buscando el mosaico del tabaco virus filtrables.
- En 1897, MartinusBeijerink vió que se trataba de un agente capaz de reproducirse, ya que mantenía su poder infeccioso de unas plantas a otras, sin diluirse su poder patógeno.
- Poco después, los microbiólogos alemanes Frederick Loeffler y Paul Frosch descubrieron que la fiebre aftosa del ganado era producida por un virus filtrable que actuaba como un agente infeccioso.
- En la década de los 30, con el uso de filtros de tamaño de poro inferior, con las técnicas de cultivo celular in vitro que permitían la obtención de gran cantidad de virus, con la ultracentrifugación y finalmente con el microscopio electrónico y la difracción de rayos X, se logró visualizar a estos agentes.
Características de los virus
De tamaño muy pequeño, suelen oscilar entre 20 y 300 nm. De organización acelular, se denominan viriones a las partículas víricas encontradas aisladas o fuera de las células.
- Ácido nucleico: ADN o ARN (nucleoide).
- Envuelto por una cápsida de proteína, formada por un conjunto de capsómeros. Los capsómeros son proteínas globulares que en ocasiones tienen una parte glicídica unida.
- Los que infectan animales, suelen tener membranas lipoproteicas, procedentes de la membrana del hospedante.
- Los que infectan a procariotas, presentan estructuras proteicas (colas) unidas a la cápsida para unirse a la célula huésped.
Envoltura lipoproteíca
Muchos virus, exteriormente a la cápsida, presentan una envoltura de características similares a una membrana plasmática: doble capa fosfolipídica y proteínas, muchas de ellas glicoproteínas que proyectan salientes hacia el exterior llamados espículas. La cápsida de estos virus suelen ser icosaédrica, aunque también los hay con cápsida helicoidal. Se interpreta que la envoltura lipoproteica es un resto de la membrana plasmática de la célula infectada donde se ha formado el virus. Así sucede con el virus de la gripe. Algunos autores denominan virus complejos a virus con cubierta lipoproteica que presentan además varias moléculas de ácido nucleico en su interior y algunas enzimas, como es el caso del virus de la gripe.
LOS CICLOS DE MULTIPLICACIÓN VÍRICA
Los virus son parásitos que necesitan de la maquinaria genética del ser vivo que parasitan para completar su ciclo.
Los virus alternan la vida extracelular, de virión, sin actividad metabólica con la vida intracelular en célula hospedante, con actividad, reproducción o replicación.
Para ello requieren :
- Entrada en citoplasma de célula hospedadora del genoma y proteínas cápsida
- Unión de componentes.
- Liberación de partículas virales
Los virus presentan dos tipos de ciclo de multiplicación: uno virulento o lítico y otro no virulento o lisogénico.
Ciclo lítico y lisogénico
Ciclo lítico
El ciclo lítico, por el que el virus penetra en una célula o bacteria, produce copias que acaban liberándose al exterior.
Este ciclo puede dividirse en cinco fases:
– Fase de adsorción. En la cual una proteína del virus se une específicamente a una proteína, receptora de la membrana plasmática, del huésped que infecta.
– Fase de penetración. El virus, una vez fijado a la membrana plasmática del huésped, penetra en su interior. Puede ocurrir que no penetre el virus completo, sino que lo haga solamente su ácido nucleico con algunas proteínas o bien solo el material genético.
Existen diferentes mecanismos de penetración: penetración directa, endocitosis fusión de membranas, y combinación de los mecanismos anteriores.
– Fase de eclipse. Durante esta fase el virus aprovecha la maquinaria enzimática de la célula huésped para producir sus diferentes moléculas, sus ácidos nucleicos y sus proteínas. Se denomina fase de eclipse porque durante este período no se observa el virus en el interior celular.
– Fase de maduración. Las moléculas víricas una vez sintetizadas se ensamblan en unas zonas específicas de la célula huésped llamadas zonas factoría, convirtiéndose, ya, en virus maduros dispuestos a salir al exterior y seguir infectando.
– Fase de liberación. Según el tipo de virus la liberación puede ser, o bien por rotura de la célula huésped y salida de todos los viriones formados, como es el caso de virus desnudos; o bien se van liberando de forma gradual a través de la membrana plasmática del huésped, como es el caso de virus con envuelta. En ambos casos, una vez liberados los virus al exterior pueden volver a infectar de nuevo.
Ciclo lisogénico
Puede ocurrir que una vez que penetra el virus en el huésped se integre en su material genético, y permanezca en estado de latencia, replicándose con el propio material genético en sucesivas generaciones, como ocurre en los fagos. Este ciclo se denomina
lisogénico. Según las circunstancias, el ADN vírico se separa del ADN de la célula hospedadora y comienza el ciclo lítico.
ORIGEN, EVOLUCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LOS VIRUS
Actualmente, se manejan dos hipótesis: La primera supone que los virus tienen su origen en fragmentos de ácidos nucleicos que se aislaron del genoma de la célula, replicándose en otras células idénticas a las originarias utilizando la maquinaria celular para la síntesis de sus moléculas.
La segunda hipótesis sostiene un origen diferente de los virus ADN y ARN. Los primeros tienen precursores tipo plásmido, y los segundos tienen sus antecesores en los viroides, pequeños fragmentos de ARN monocatenario con capacidad infectiva.
La diversidad de los virus es elevada, y existen multitud de clasificaciones, basadas en diferentes criterios: según su ácido nucleico, según el huésped al que parasitan, según las enfermedades que producen.
Clasificación de los virus
Por la forma de la cápsida, se pueden distinguir los siguientes tipos de virus:
Viriones: partículas víricas aisladas o fuera de células
- Cilíndricos o helicoidales: - como el virus del mosaico del tabaco. Sus capsómeros, dispuestos helicoidalmente, forman una especie de cilindro, en cuyo interior se aloja el ácido nucleico.
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Poliédricos, siendo los más simples los icosaédricos con 20 caras triángulos equiláteros, cada uno de ellos formados por más de un tipo de capsómero. Ejemplos el virus de las verrugas o el de la polio.
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Complejo: Por ejemplo los bacteriófagos (virus que parasitan bacterias) constan de una cabeza icosaédrica con el ácido nucleico, una cola helicoidal que por medio de un cuello se une a una placa basal con espinas basales y fibras caudales por las que se fija a la bacteria.
Fago |
Atendiendo a la célula que infectan:
- Virus vegetales: atacan células vegetales. Cápsidas de forma helicoidal.
- Virus animales: atacan células animales. Cápsidas de forma icosaédrica.
- Virus bacterianos, bacteriófagos o, fagos: atacan bacterias. Cápsidas de forma mixta.
Familia o tipo
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Forma |
Ácido Nucleico |
Envoltura |
Ejemplo - Enfermedad |
Vegetales |
Helicoidal |
ARNmc |
NO |
Mosaico del tabaco; Estriado del maiz, Tumores vegetales
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Bacteriófagos |
Complejo |
ADNbc |
NO |
Bacteriofago T, Corticovirus
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Papovavirus |
Icosaédrico |
ADNbc |
NO |
Virus papiloma y de las verrugas
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Poxvirus |
Compleja |
ADNbc |
NO |
Virus de la viruela y de la vacuna
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Herpesvirus |
Icosaédrica |
ADNbc lineal |
SÍ |
Virus del herpes, varicela, Sarcoma de Kaposi
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Adenovirus |
Icosaédrica |
ADNbc lineal |
NO |
Infecciones respiratorias, entéricas y oftálmicas
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Picornavirus |
Icosaédrica |
ARNmc |
NO |
Poliomelitis, Meningitis, Hepatirs A, Resfriado común
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Reovirus |
Icosaédrica |
ADNbc |
NO |
Gastroenteritis y Diarreas infantiles
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Togavirus |
Icosaédrica |
ARNmc |
SÍ |
Rubeola, Fiebre amarilla
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Retrovirus |
Helicoidal |
ARNmc |
SÍ |
IDA
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Ortomixovirus |
Helicoidal |
ARNmc |
SÍ |
Gripe
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Paramixovirus |
Helicoidal |
ARNmc |
SÍ |
Sarampión, Paperas, Bronquitis, Garrotillo
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Rhabdovirus |
Helicoidal |
ARNmc |
SÍ |
Rabia
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En función del tipo de genoma (ADN o ARN), si el ácido nucleico es mono o bicatenario, y el tipo de replicación y transcripción, se clasifican en :
-
Los retrovirus
Son un grupo de virus que tiene como material genético una molécula de ARN sencilla y monocatenaria. Varios retrovirus han sido encontrados en animales y en humanos, como el VIH. El virus del síndrome de la inmunodeficiencia humana adquirida (SIDA), ataca a los linfocitos T4, y su persistencia como provirus dificulta el tratamiento de los enfermos. Además de medidas preventivas, se le suele atacar con inhibidores de la transcriptasa inversa y de la proteasa, enzima que necesitan los nuevos viriones para salir de la célula.
Algunos retrovirus son oncogénicos. Tras el estado de provirus, inician el ciclo lítico y acaban con las células parasitadas.
Virus VIH
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La célula infectada por este virus utiliza la transcriptasa inversa para sintetizar ADN a partir del ARN, primero monocatenario, que se usa como molde para producir ADN bicatenario.
La infección viral puede estar latente durante varios años, sin producir nuevas partículas.
PLÁSMIDOS, VIROIDES Y PRIONES
Los plásmidos, viroides, priones y virus están lejos del concepto de vida, si esta se sustenta en la estructura celular, ya que todos carecen de ella. Por eso, para muchos biólogos se encuentran en la frontera entre lo vivo y lo no vivo. Se les denomina formas acelulares, al margen de los reinos en los que se engloba a los seres vivos. Se muestra un cuadro con las diferencias más significativas de estas formas acelulares.
Cuadro comparativo entre plásmidos, viroides y priones
17
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Descubridor |
Composición |
Forma de vida |
PLÁSMIDOS |
Lederberg (1952) |
ADN bicatenario circular
extracromosómico.
Carecen de envuelta
de proteínas. |
Endosimbionte de
bacterias, levaduras y
Drosophila. |
VIROIDES |
Diener (1967) |
ARN monocatenario
circular. Carecen
de recubrimiento
proteico. |
Parásitos de plantas
superiores. |
PRIONES |
Prusiner (1982) |
Derivados de partículas
infecciosas tipo
proteínas. |
En células nerviosas. |
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