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Tema 15: Estructura, multiplicación y clasificación
¿Qué son los virus?
Los virus son partículas acelulares, con capacidad de cristalización, de pequeño tamaño con organización simple que contienen material genético en su interior que no puede replicarse de manera independiente sin la presencia de una célula viva denominada célula hospedadora. Por ello, se dice que los virus son parásitos intracelulares estrictos (u obligados) porque tienen que introducirse en una célula viva para poder llevar a cabo su ciclo de replicación. (Mía)
Definicion de virus (de la presentación de Lucia): Los virus son entidades subcelulares metabólicamente inertes, infecciosas pero no siempre patogénicas, que constan de un solo tipo de ácido nucleico, parasitan la maquinaria de síntesis macromolecular de la célula que infectan (fase intracelular), formando estructuras (viriones) que son un vehículo de transporte del componente esencial del virus –el ácido nucleico- en su salida al exterior de la célula (fase extracelular) para volver a infectar a otra célula.
¿Cuándo se descubrieron?
Cuando se observaron que había enfermedades cuyos agentes causales eran desconocidos.
D.J. Ivanovsky (1892): filtrabilidad del agente causal de una enfermedad infecciosa. Trabajos en la enfermedad del mosaico del tabaco M.W. Beijerinck (1898): enfermedad del mosaico del tabaco. Agente infeccioso vivo ( contagium vivum fluidum ) F. Loeffler y P. Frosch (1898): Trabajos en la fiebre aftosa o glosopeda en el ganado vacuno: agentes infecciosos vivos y filtrables. Todos estos observaron que los agentes infecciosos:
- No se replicaban fuera de las células
- No se retenían en filtros bacterianos
- No eran visibles al microscopio
- No crecían en medios artificiales ¿Cuándo hubo un avance con los virus? Cuando se observaron con el microscopio electrónico y cuando se descubrieron los antibióticos.
Caracteristicas generales de los virus:
Son partículas de pequeño tamaño (algunos virus como mimivirus pueden alcanzar los 400nm y el Megavirus chilensis 680nm). Son parásitos intracelulares obligados inertes fuera de la célula hospedadora. Los virus pueden
existir de dos formas: una forma extracelular inerte denominada virion y una forma intracelular denominada estructura vegetativa. Tienen una organización simple acelular. Los virus están compuestos por un acido nucleico y una cubierta proteica o capside, estas dos juntos se denomina nucleocapside, también pueden estar rodeados por una envoltura (bicapa lipidica). Se pensaba que en la nucleocapside no había enzimas pero se vio que sí. La capside esta formada por proteínas denominadas protomeros y que a veces se asocian y forman los capsomeoros. Cuando carecen de envoltura son virus desnudos que constan únicamente de la nucleocapside y en ocasiones enzimas internas que ayudan a reconocer las células hospedadoras y en la replicación. Hay otros que van a tener otra envoltura a parte de la capside formado por glicoproteínas que a veces sobresalen, a lo que sobresale se le denomina espiculas, a las cuales se las ha relacionado con la virulencia. Existen virus pleomorficos que son los que no tienen una estructura definida.
Aunque los virus no son estructuras celulares poseen su propio genoma. Carecen de información genética relacionada con metabolismo energético o síntesis de ribosomas. El genoma de los virus puede ser DNA o RNA y estos a su vez pueden ser monocatenarios o bicatenarios. A parte también pueden ser:
▲ DNA:
- De cadena + o plus
- De cadena – o minus
▲ RNA:
- De cadena + o plus
- De cadena – o minus
Cuando el RNA tiene la misma cadena que el RNAm se dice que es + y cuando el RNA es complementario del RNAm es - .Los virus vegetales poseen RNA monocatenario, los animales de todos los tipos.
Poseen capacidad replicativa. Partículas que se ensamblan a partir de componentes preformados , otras células crecen y se reproducen por división. En su forma extracelular, un virus es una partícula microscópica que contiene ácido nucleico rodeado por proteínas (y en algunos casos por alguna otra macromolécula) y es metabólicamente inerte; bajo esta forma, el virus se desplaza desde la célula en la que fue producido hasta la célula que va a infectar. Una vez se encuentra en el interior de la nueva célula, pasa a ser una forma intracelular y se replica. Hay virus que si son DNA para su replicación tendrán que pasar por RNA. Los virus que presentan DNA como genoma siguen el dogma central de la biología molecular: DNARNAProteínas, pero los virus RNA son una excepción; no obstante, la información genética sigue fluyendo desde el ácido nucleico hacia las proteínas.
En la icosaédrica, los virus tienen una forma vagamente esférica y están formados por 20 caras (triángulos equiláteros) y 12 vértices, ya que es la forma más eficaz de contener un espacio. Esta formado por pentones (5 protomeros) en los vértices y en las caras se forman hexones que son 6 protomeros. Suele ser la misma proteína la de los hexones que la de los pentones.
También existen virus complejos formados por varias partes cada una de las cuales presenta una simetría distinta; es el caso de los virus bacterianos, que presentan una cabeza icosaédrica y un cuello y una cola helicoidal (simetría binal), el acido nucleico se encuentra en la cabeza, alrededor de la cola hay una vaina que acaba en un placa basal en la cual están los ganchos y las fibras .Los animales tienen forma lenticular
Multiplicacion de los virus
Para que un virus pueda replicarse, como ya hemos dicho, es necesario que se introduzca en una célula hospedadora para poder sintetizar todos los componentes esenciales del proceso. La replicación vírica puede dividirse en cinco etapas:
- Adhesion ¿Los virus van a poder entrar en todas las células? No, ya que la unión entre los receptores de la celula y las proteínas de la capside es muy especifica por lo que solo si presentan estos receptores serán susceptibles de ser infectadas. Una vez fijado entrara
- Penetración, entrada o inyección. En esta etapa el virión o su ácido nucleico
penetra(n) en la célula hospedadora. Si entra ¿Cómo entra?
- Mediante fusión de membranas. Solo se producirá si el virus tiene
envoltura. Una vez son reconocidos, se forma una invaginación
formando una vesicula, que esta formada por clatrina, esta vesicula va al
interior de la celula y se forma un endosoma acidificándose el contenido
de la vesicula y pueden ocurrir dos cosas o bien se lisa y sale el virus al
hospedador o bien que…..
En cualquiera de los casos, una vez en el interior de la célula hospedadora, el
virus ha de perder su cápsida (decapsidacion)para dejar expuesto su ácido
nucleico.
- Síntesis. Una vez que la célula hospedadora ha sido infectada, el virus ha de
producir múltiples copias del mismo durante las fases de síntesis y ensamblaje.
En esta etapa se lleva a cabo la síntesis del ácido nucleico y de las proteínas del
virus utilizando la maquinaria de la célula hospedadora.. Para llevar a cabo la
síntesis del ácido nucleico y de las proteínas es necesario un intermediario de
mRNA. La síntesis de este intermediario es diferente en los distintos grupos de
virus:
- Los virus DNA bicatenario producen el mRNA de igual forma que la célula
hospedadora.
- Los virus DNA monocatenario deben sintetizar una cadena de DNA previa
al mRNA, puesto que la enzima RNA-polimerasa utiliza como molde una
molécula de DNA bicatenario.
- Los virus RNA llevan a cabo un mecanismo de síntesis de mRNA distinto.
En primer lugar es necesario explicar una serie de nomenclaturas
relacionadas con la orientación de la cadena del ácido nucleico; recordemos
que el mRNA es complementario en su secuencia de bases con la cadena
molde de DNA. Por convenio, en virología se dice que el mRNA tiene una
configuración más (+). Su complementario será, por tanto, de configuración
menos (-). Así, un virus con genoma de RNA monocatenario con la misma
orientación que su mRNA será un virus RNA de cadena positiva, y un virus
cuyo genoma de RNA monocatenario sea complementario a su MRNA será
un virus RNA de cadena negativa.
¿Cómo se replican estos virus? Las RNA-polimerasas celulares no pueden catalizar la formación de mRNA a partir de un molde de RNA, por lo que los virus RNA necesitan una RNA-polimerasa que sí pueda hacerlo.
■ Los virus RNA monocatenario de cadena positiva tienen una
molécula de RNA de configuración más (+), por lo que puede
utilizarse ya como mRNA.
■ Los virus RNA monocatenarios de cadena negativa portan una RNA-
polimerasa en el interior de la nucleocápsida capaz de utilizar el
RNA de polaridad negativa (-) como mRNA. La enzima sintetiza a
partir de esta molécula una cadena de mRNA de polaridad positiva
(+) que se utiliza como molde para la formación de nuevas cadenas
complementarias de configuración negativa (-).
■ Los virus RNA bicatenarios tienen también una RNA-polimerasa en
el interior de la nucleocápsida capaz de utilizar el RNA bicatenario
para formar cadenas de mRNA de configuración positiva (+)(se
desecha la + y se transcribe la – para poder obtener mRNA +)
En retrovirus, esto es, virus animales que contienen RNA monocatenario cuyo proceso de transcripción de denomina transcripción inversa o retrotranscripción porque se utiliza una enzima llamada transcriptasa inversa o retrotranscriptasa. Aunque el RNA monocatenario de
estos virus es de configuración positiva (+), no se utiliza como mRNA; este RNA se convierte en DNA bicatenario. El DNA bicatenario se usa ahora como molde para la síntesis de mRNA.
- Ensamblaje y maduración Se produce a continuación el ensamblaje de los
elementos proteicos de la cápsida (y de la envoltura si se trata de un virus con
envoltura) y el empaquetamiento del ácido nucleico. Es un proceso secuencial al
final.
Liberación. En esta última etapa los nuevos viriones formados son liberados de la célula hospedadora generalmente por lisis de la misma o bien salen paulatinamente mediante gemación. La lisis se produce gracias a la endolisina, en el proceso de gemación cuando contacta el virus con la membrana, adquiriendo al final la envoltura de las glicoproteínas en la membrana.
los virus puedan infectar. Lo que se hace es inocular el virus más un abrasivo que rompa la pared celular (en la naturaleza los virus hacen esto). Los efectos que provocan estos virus son lesiones necróticas, también puede haber cambios en la pigmentación.
Métodos de aislamiento y recuento
En virología, en muchas ocasiones es necesario cuantificar las partículas víricas de una determinada muestra. Aunque se podrían contar los viriones con un microscopio electrónico, en una suspensión resulta más sencillo cuantificarlos midiendo sus efectos sobre las células hospedadoras. En este último caso tenemos varias técnicas:
Método de recuento de partículas infectivas Hay varios tipos:
- Recuento de unidades formadoras de calvas en placa. Como antes decíamos podíamos cultivar virus en medios líquidos y en medios sólidos de agar, este tipo de recuento va a ser en medio solido. Es un tipo especial de ensayo de calvas. Se prepara mezclando una dilución de una suspensión que contiene el virus con una pequeña cantidad de agar fundido y la bacteria hospedadora. La mezcla se vierte en la superficie de una placa de agar con el medio adecuado. La bacteria hospedadora, que se ha extendido uniformemente a lo largo de toda la capa de agar de superficie, comienza a crecer, y tras una noche de incubación forma un césped. Las células infectadas por el virus son lisadas y forman calvas en el césped cuyo tamaño dependerá del virus, del hospedador y de las condiciones de cultivo.
- Técnica del punto final: esta técnica se utiliza para virus que no causan efectos reconocibles en cultivos celulares pero sí ocasionan la muerte de animales
susceptibles. ¿Cómo se hace? Se hace una inyección de diluciones sucesivas en un
número fijo de animales susceptibles, luego se hace una relación entre animales muertos y supervivientes y podremos calcular la dosis letal, que es la dilución que contiene una dosis suficientemente grande para como para destruir el 50% de los animales, y la dosis infecciosa que es la dosis que, cuando se administra a muchos huéspedes, causa infección en el 50% de los huéspedes en las condiciones utilizadas
Metodo de recuento de virus totales por hemaglutinación : Si los globulos rojos están infectados por virus les va a salir un disco alrededor como en la foto. Pondremos un ejemplo con el virus de la gripe: Se realizaron diluciones seriadas de muestras diferentes del virus de la gripe y se incubaron con eritrocitos. Las diluciones de los pocillos con el punto en el centro no
contienen virus. El título de HA corresponde a las últimas diluciones que muestran actividad hemaglutinante total.
- Meto do de recuento directo al microsco pio electróni co.
Clasificacion de los virus:
Según la enfermedad que causaban o el huésped que infectaban.
- En los años 40, en función de la propiedades de los viriones: desarrollo de técnicas bioquímicas y microscópicas.
- Siglo XX: descubrimiento de numerosos virus: 1962: criterios de Lwoff, Horne y Tournier: tres grandes grupos de virus: virus animales, virus vegetales y bacteriófagos (phylum, clase, orden , familia, genero y especie).
- 1966 : congreso Internacional de Virus (Moscú): estableció ICNV (International Committee on Nomenclature of viruses).
- 1973: Comité internacional para la taxonomía de virus (ICTV): 6 subcomités, 45 grupos de estudio y más de 400 virólogos. Reuniones periódicas (cada tres años) para actualizar la clasificación de los virus.
- (^) 2005: taxonomía viral comprende: 5 órdenes, 73 familias, 9 subfamilias, 287 géneros, 2000 especies, y otras 2000 especies provisionales.
¿Qué criterios se utilizan para su clasificación?
▲ Tipo de ácido nucleico DNA o RNA
▲ Morfologia de la capsida virus alargados (simetría helicoidal), virus esféricos
(simetría icosaédrica), morfología compleja. Virus con envuelta y virus desnudos
▲ Naturaleza del huésped
