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Virus
il termine virus in latino significa “veleno”. È stato usato per la prima volta nel 1898 da un biologo per descrivere l’agente patogeno responsabile della malattia delle piante nota come “mosaico del tabacco”.
I VIRUS SONO ESSERI VIVENTI?
Non sono formati da cellule e non sono in grado di riprodursi autonomamente, tuttavia come i viventi sono capaci di evolvere e sono costituiti da sostanze organiche presenti anche negli organismi sono entità biologiche. Sono costituiti da particelle che per potersi replicare producendo copie di sé stesse, devono entrare in una cellula, che diventa la cellula ospite del virus PARASSITI ITRACELLULARI OBBLIGATI Struttura VIRIONE= Ogni singola particella virale pronta a infettare una cellula GENOMA VIRALE= può essere costituita da uno o due filamenti di DNA o di RNA e costituisce il patrimonio genetico del virus CAPSIDE = involucro proteico che racchiude l’acido nucleico e che è formato dall’assemblaggio di diverse copie di una stessa unità ( capsomero )
PRECAPSIDE o ENVELOPE = riveste la superficie esterna del capside virale, è uno doppio strato lipidico ricco di proteine e serve ai virus per sfuggire ai sistemi di difesa dell’ospite in cui penetrano (nei virus che infettano gli eucarioti) I virioni hanno una grande varietà di forme e dimensioni. In genere sono molto piccoli: sono 100volte più piccoli di un batterio e sono visibili solo usando un microscopio elettronico poiché misurano circa 1 nanometro. Forma La forma dei virus è molto varia. In base a ciò si distinguono tre categorie principali: Elicoidale (virus del mosaico del tabacco) = le proteine del capside si dispongono a spirale a formare una struttura cilindrica cava nella quale risiede l’acido nucleico Icosaedrica (influenza) = il capside ha una forma sferica; le proteine del rivestimento si organizzano in forma di icosaedro con 20 facce identiche (triangoli equilateri) da cui spuntano 12 “spine” che servono al virus per agganciarsi alla cellula da infettare. Complessa (batteriofagi) = hanno una testa icosaedrica montata su una coda a sua volta appoggiata su un trespolo a sei zampe. Nel batteriofago, la testa è il capside che contiene l’acido nucleico, mentre la coda e le zampe servono a iniettare l’acido nucleico del virus all’interno della cellula ospite.
- Il DNA virale e le proteine si assemblano per formare nuovi virioni che fuoriescono dalla cellula distruggendola ( fase tardiva ) CICLO LISOGENO Il DNA virale si integra nel DNA dell’ospite e diventa un profago (o provirus). Il provirus non si replica, ma quando la cellula ospite duplica il proprio DNA prima della divisione cellulare, duplica anche il patrimonio genetico del virus= le cellule figlie conterranno quindi il provirus. Può rimanere inattivo nel genoma dell’ospite per molte generazioni e generalmente non danneggia le cellule e quindi non produce sintomi o malattie Talvolta un virus può riattivarsi e cambiare il proprio ciclo da lisogeno a litico = il profago si stacca dal cromosoma e inizia a riprodursi. Questo gli permette di adattarsi alle risorse della cellula ospite per trarne il massimo vantaggio Quando la cellula ospite si riproduce rapidamente il profago rimane nello stato lisogeno, quando invece è in condizioni di stress, si attiva il ciclo litico.
I Virus rivestiti i virus che infettano gli eucarioti presentano l’ envelope e sono chiamati virus rivestiti. Questi grazie ai fosfolipidi dell’envelope penetrano più facilmente nelle cellule suscettibili e riducono la risposta immunitaria dell’ospite. L’envelope infatti favorisce l’attacco del virus alla cellula ospite mediante strutture specifiche e la penetrazione del virus tramute la fusione con la membrana I virus a DNA
- Virus a doppio filamento di DNA (dsDNA)= il genoma virale raggiunge il nucleo della cellula ospite, dove va incontro all’espressione genica insieme al nucleo della cellula ospite
- Virus a singolo filamento di DNA (ssDNA) = il DNA deve essere prima convertito in dsDNA impiegando la DNA polimerasi dell’ospite I virus a RNA
- Virus a singolo filamento di RNA (ssRNA) = è tradotto direttamente dai ribosomi della cellula ospite. In altri casi però l’RNA virale deve essere prima replicato da un
focolaio dell’infezione sembra essere stato il mercato del pesce di Wuhan. I virus influenzali L’influenza è un’infezione virale che colpisce il tratto respiratorio, causando febbre, dolori muscolari, tosse e congestione nasale. La guarigione avviene solitamente in una settimana ma può causare complicazioni gravi in individui ad alto rischio come anziani, bambini e persone con patologie croniche. Esistono tre tipi diversi di virus influenzali (A, B, C) che mutano frequentemente rendendo necessario un vaccino annuale. La trasmissione avviene più facilmente in ambienti freddi e umidi, tipici dell’inverno. Una spiegazione per l’aumento dei casi invernali è la ridotta esposizione al sole che diminuisce i livelli di vitamina D e indebolisce il sistema immunitario. Virus HIV Il virus HIV ( Human Immunodeficiency Virus ) è un virus a RNA che attacca le cellule del sistema immunitario, compromettendone il funzionamento e rendendo l’individuo suscettibile a infezioni da parte di batteri, funghi e altri virus. Si trasmette attraverso il contatto con il sangue o con fluidi corporei come lo sperma. L’infezione da HIV danneggia il sistema immunitario, riducendo il numero di globuli bianchi e la capacità di rispondere alle infezioni. Dopo l’infezione, può seguire una fase asintomatica (senza sintomi) di durata variabile (da pochi mesi a 5 anni). Successivamente, il declino del sistema immunitario
diventa irreversibile, portando rapidamente all’ AIDS se non trattato. Non esiste un vaccino contro l’HIV, ma esistono farmaci che possono ridurre la carica virale nel paziente, prolungando notevolmente la speranza di vita. Virus ebola Ebola è un virus a RNA che colpisce diverse specie di mammiferi, inclusi gorilla di pianura, scimpanzé, antilopi, tre specie di pipistrelli e, occasionalmente, esseri umani. Serbatoi: I pipistrelli, che non manifestano sintomi, sono considerati possibili serbatoi del virus. Tra gli animali e l’uomo avviene attraverso il contatto con carne di animali infetti o escrementi di pipistrelli. Tra esseri umani, la trasmissione avviene tramite fluidi corporei come sangue, saliva o sperma di persone infette. I sintomi compaiono da pochi giorni a tre settimane dopo il contagio e includono febbre alta, forte emicrania, intensi dolori muscolari, nausea, diarrea e vomito. Il corpo reagisce con una violenta risposta infiammatoria che distrugge i vasi sanguigni, causando gravi emorragie, spesso letali. Nonostante la sua alta mortalità, le epidemie di Ebola sono generalmente limitate in termini di numero di contagi e regioni colpite. Non esistono cure o vaccini efficaci contro Ebola, se non in fase sperimentale. Papillomavirus Il papillomavirus ( HPV, Human Papilloma Virus ) è un virus a DNA a doppio filamento con un piccolo diametro (circa 50 nm) e
batterio si trova in condizione sfavorevoli, come ad esempio in un ambiente competitivo e/o in presenza di antibiotici. Esistono diversi tipi, classificabili in base al tipo di geni che contengono: I fattori di fertilità o plasmidi F: rendono possibile la coniugazione, ovvero il trasferimento di geni tra cellule batteriche I plasmidi metabolici: possono conferire insolite capacita metaboliche alle cellule che li contengono. Per esempio alcuni batteri possono crescere sugli idrocarburi, utilizzandoli come fonte di carboni. I fattori di resistenza o plasmidi R : portano geni che codificano proteine capaci di demolire o alterare gli antibiotici. Ricombinazione genetica nei batteri I batteri si riproducono in maniera asessuata, originando figlie identiche a quelle di partenza. Le modificazioni del patrimonio genetico dei batteri sono determinate da fenomeni di ricombinazione genetica. Per trasferire il materiale genetico i batteri hanno elaborato quattro meccanismi diversi: coniugazione, trasduzione, trasformazione e trasposizione. CONIUGAZIONE = trasferimento diretto attraverso il contatto tra due cellule. Si verifica quando il materiale genetico viene trasferito da un batterio donatore, dotato di un plasmide F ( F+ ) ad uno ricevente ( F- ). Si riassume in 3 fasi:
- Il citoplasma di F+ entra in contatto con quello di F- tramite un filamento tubulare proteico ( pilo di coniugazione ) che si è formato grazie a geni presenti sul plasmide F;
- Una volta che le cellule sono in contatto, uno dei due filamenti del plasmide F è tagliato da un enzima ed è trasferito attraverso il pilo da F+ a F-. nel frattempo su entrambi i filamenti ha inizio la sintesi del DNA complementare che ripristina il doppio filamento in entrambe le cellule
- Il contatto si interrompe e la cellula ricevente diventa di tipo F+. TRASDUZIONE = i geni sono trasportati attraverso i virus Avviene quando un virus, dopo aver infettato un batterio e averne acquisito parte del genoma, penetra in un secondo batterio e vi inserisce il materiale genetico derivante dal primo batterio infettato. Esistono due tipi di trasduzione: generalizzata e specializzata Trasduzione generalizzata Durante il ciclo litico il batteriofago demolisce il DNA batterico per sintetizzare il proprio DNA. Nelle fasi finali dell’infezione può capitare che pezzi di DNA batterici siamo impacchettati per errore all’interno dei virioni in formazione. Quando avviene una successiva infezione, il DNA batterico è iniettato nella cellula ospite e può essere integrato nel genoma tramite ricombinazione. Trasduzione specializzata Durante il ciclo lisogeno, il DNA viene inserito sotto forma di profago nel genoma dell’ospite, in corrispondenza di sequenze
Possono essere semplici o complessi: Trasposoni semplici= il frammento di DNA che si sposta è relativamente breve e non porta nessun altro gene oltre a quelli strettamente necessari al processo di trasposizione Trasposoni complessi= il segmento di DNA che si sposta è molto grande e può contenere uno o + geni codificanti, alcuni dei quali possono conferire resistenza agli antibiotici. Esistono due tipi di trasposoni: a DNA o retrotrasposoni TRASPOSONI A DNA: utilizzano due meccanismi diversi = Taglia e incolla = si spostano in nuove sedi del genoma senza duplicarsi. Lo spostamento comporta un taglio delle estremità del trasposone e del DNA ricevente nel quale viene integrato. Copia e incolla = dall’elemento trasponibile originario sono prodotte due copie identiche per mezzo della replicazione semiconservativa del DNA: una copia rimane nel sito originario e una è inserita in un nuovo sito bersaglio RETROTRASPOSONI: prima trascritti in RNA. Si crea un intermedio a RNA del trasposone mediante trascrizione, poi avviene la conversione in una molecola di DNA a doppio filamento mediante l’enzima trascrittasi inversa e infine la copia del trasposone viene integrata nella nuova sede. LA CRESCITA BATTERICA Si fa rifermento all’incremento numerico di una popolazione e non solo all’aumento in dimensioni della cellula. Le specie
batteriche hanno esigenze nutrizionali molto differenti ma nell’ambiente in cui crescono devono essere presenti macroelementi come carbonio, azoto, zolfo, ossigeno e microelementi come ferro, cobalto, rame, zinco, molibdeno. I parametri ambientali che condizionano la crescita batterica sono: umidità, pressione osmotica, concentrazione di ossigeno, temperatura, pH. Se le condizioni non sono ottimali questi parametri diventano fattori limitanti, cioè influenzano negativamente la crescita fino a bloccarla. La crescita batterica è descritta da una curva suddivisa in fasi :
- FASE DI LATENZA = le cellule si adattano all’ambiente e solitamente si verifica la sintesi di nuovi enzimi e nuove componenti strutturali cellulari
- FASE ESPONENZIALE = i microrganismi si replicano alla massima velocità possibile
- FASE STAZIONARIA = il numero di cellule vitali rimane costante perché il numero di cellule che muoiono è pari a quello delle neo-formate
- FASE DI DECLINO = caratterizzata da una diminuzione del numero di cellule vive nel tempo; le cellule muoiono e perdono la capacità di replicarsi. Salto di specie o spillover Lo spillover è il passaggio di un virus da una specie animale serbatoio in cui circola verso una nuova specie ospite. Avviene in 3 fasi:
organismi, mantenendo l’equilibrio ecologico e prevenendo la sovrappopolazione di singole specie. DOPPIO= In biologia, il tema del doppio si manifesta nella relazione tra ospiti e microorganismi: Simbiotica vs Patogenica: Alcuni batteri e virus possono avere ruoli sia benefici che dannosi. Ad esempio, i batteri del microbioma intestinale aiutano nella digestione e nel mantenimento della salute, ma in determinate condizioni possono diventare patogeni. Questa dualità rispecchia il concetto del doppio: il bene e il male coesistono nello stesso organismo. RIVOLUZIONE O CAMBIAMENTO= Epidemie e pandemie causate da virus e batteri hanno avuto impatti profondi e duraturi sulle società: Pandemia di COVID-19: La recente pandemia ha trasformato il mondo in modi inimmaginabili, influenzando il lavoro, l’istruzione, la salute mentale e le relazioni internazionali.
