VIRUS e EPIDEMOLOGIA | Appunti di Biologia

VIRUS

La parola virus deriva dal latino e significa “veleno”; in passato si usava per indicare genericamente

qualsiasi agente invisibile in grado di causare malattie, ovvero, usando un termine tecnico, patogeno.

Il virus è un’entità biologica, un PARASSITA INTRACELLULARE OBBLIGATO* poiché solo non è capace

di riprodursi: per farlo ha bisogno di penetrare all’interno di una cellula, in un processo chiamato

infezione, e utilizzare le strutture cellulari di un altro essere vivente, entrando in esse, per produrre

nuove copie di sé stesso. Le sue dimensioni ridotte gli consentono di attraversare i filtri creati per

trattenere i batteri (es. escherichia coli è lungo 6µm).

• PARASSITA: significa che da solo non è in grado di riuscire a sopravvivere se non alle spese

di qualcun altro. Vengono chiamati parassiti tutti quegli esser viventi che si attaccano a un

altro essere vivente e che ne succhiano o ne prendono le sostanze andando a danneggiare

l’altro individuo. Non danno perciò alcun vantaggio evolutivo. Alcuni esempi:

- La lampreda, cioè un pesce che noi chiamiamo anche sanguisuga, appartiene alla classe

degli Agnati poiché ha solo la possibilità di tenere la bocca aperta che non può chiudere.

Questa bocca ha tantissimi denti e serve per attaccarsi al corpo dei pesci a cui si

attaccano em per succhiare loro il sangue, così da cibarsi. I grandi pesci sono tutti

ricoperti da questo parassita che vive su di loro senza dare alcun vantaggio al pesce che

si sentirà solo affaticato per il sangue che gli viene tolto. Questi parassiti non uccidono il

pesce, ma succhiano solo il loro quantitativo giusto di cibo.

- Un altro esempio di parassita dell’uomo è la Taenia solium (pronuncia= teniasolium), un

verme che vive nell’intestino tenue dell’uomo cibandosi di ciò che mangiamo noi, senza

ucciderci ma facendoci perdere tanto peso.

• INTRACELLULARI: significa dentro la cellula.

• OBBLIGATI: significa che se non ci sono le cellule, dove possono far avvenire i vari processi,

moriranno. Es. il vaiolo, cioè il virus specifico dell’uomo che è stato totalmente debellato dal

mondo, poiché è stato tolto da tutte le cellule e non esiste più.

I virus sono presenti in ogni tipo di ambiente e sono anche molto numerosi; tutti insieme

costituiscono la cosiddetta virosfera. Di fatto, i virus rappresentano gli elementi più abbondanti nella

biosfera, migliaia di volte più abbondanti dei batteri.

COM’È FATTO UN VIRUS?

All'esterno delle cellule ospiti, i virus si presentano sotto forma di particelle singole, definite virioni.

Un virione, l'unità fondamentale del virus, è formato da un acido nucleico avvolto da un capside, un

rivestimento costituito da una o più proteine. L'acido nucleico costituisce il genoma del virione e

può essere DNA oppure RNA. L'acido nucleico può essere costituito a seconda dei casi da un

filamento lineare o circolare, doppio o singolo. Il virione inoltre può avere forma semplice o

complessa e talvolta è avvolto da una membrana.

1 filamento di DNA o RNA (acido nucleico) + proteine strutturali (fuori) +/- enzimi proteici

(possono averli o no) *

NUCLEOCAPSIDE o (virus con capside nudo)

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VIRUS

La parola virus deriva dal latino e significa “veleno”; in passato si usava per indicare genericamente qualsiasi agente invisibile in grado di causare malattie, ovvero, usando un termine tecnico, patogeno. Il virus è un’entità biologica, un PARASSITA INTRACELLULARE OBBLIGATO* poiché solo non è capace di riprodursi: per farlo ha bisogno di penetrare all’interno di una cellula, in un processo chiamato infezione, e utilizzare le strutture cellulari di un altro essere vivente, entrando in esse, per produrre nuove copie di sé stesso. Le sue dimensioni ridotte gli consentono di attraversare i filtri creati per trattenere i batteri (es. escherichia coli è lungo 6μm).

PARASSITA: significa che da solo non è in grado di riuscire a sopravvivere se non alle spese di qualcun altro. Vengono chiamati parassiti tutti quegli esser viventi che si attaccano a un altro essere vivente e che ne succhiano o ne prendono le sostanze andando a danneggiare l’altro individuo. Non danno perciò alcun vantaggio evolutivo. Alcuni esempi:
- La lampreda, cioè un pesce che noi chiamiamo anche sanguisuga, appartiene alla classe degli Agnati poiché ha solo la possibilità di tenere la bocca aperta che non può chiudere. Questa bocca ha tantissimi denti e serve per attaccarsi al corpo dei pesci a cui si attaccano em per succhiare loro il sangue, così da cibarsi. I grandi pesci sono tutti ricoperti da questo parassita che vive su di loro senza dare alcun vantaggio al pesce che si sentirà solo affaticato per il sangue che gli viene tolto. Questi parassiti non uccidono il pesce, ma succhiano solo il loro quantitativo giusto di cibo.
- Un altro esempio di parassita dell’uomo è la Taenia solium (pronuncia= teniasolium), un verme che vive nell’intestino tenue dell’uomo cibandosi di ciò che mangiamo noi, senza ucciderci ma facendoci perdere tanto peso.
INTRACELLULARI: significa dentro la cellula.
OBBLIGATI: significa che se non ci sono le cellule, dove possono far avvenire i vari processi, moriranno. Es. il vaiolo, cioè il virus specifico dell’uomo che è stato totalmente debellato dal mondo, poiché è stato tolto da tutte le cellule e non esiste più. I virus sono presenti in ogni tipo di ambiente e sono anche molto numerosi; tutti insieme costituiscono la cosiddetta virosfera. Di fatto, i virus rappresentano gli elementi più abbondanti nella biosfera, migliaia di volte più abbondanti dei batteri. COM’È FATTO UN VIRUS? All'esterno delle cellule ospiti, i virus si presentano sotto forma di particelle singole, definite virioni. Un virione, l'unità fondamentale del virus, è formato da un acido nucleico avvolto da un capside, un rivestimento costituito da una o più proteine. L'acido nucleico costituisce il genoma del virione e può essere DNA oppure RNA. L'acido nucleico può essere costituito a seconda dei casi da un filamento lineare o circolare, doppio o singolo. Il virione inoltre può avere forma semplice o complessa e talvolta è avvolto da una membrana. 1 filamento di DNA o RNA (acido nucleico) + proteine strutturali (fuori) +/- enzimi proteici (possono averli o no) * = NUCLEOCAPSIDE o (virus con capside nudo)

Se attorno a nucleocapside ci sono glicoproteine o lipidi, si crea un ulteriore strato o struttura che aiuterà il virus ad entrare nelle nostre cellule, questo prende il nome di PERICAPSIDE oppure virus rivestito (= enveloped). Es. Coronavirus, infatti una delle proteine del pericapside si chiama “Spike”. VIRIONE = è l’insieme di capside o pericapside e genoma, cioè il virus fuori dalla cellula. Quando il virus è dentro la mia cellula non c’è il virione perché non c’è il capside o il nucleocapside ma solo il suo genoma. *Proteine strutturali= creano strutture; gli enzimi proteici se ci sono stanno dentro la struttura. ALCUNI ESEMPI DI VIRUS:

virus a DNA con capside nudo: Il PAPILLOMA VIRUS è un virus comunissimo che si passa con rapporti sessuali e ha la capacità di diventare, soprattutto nelle donne ma anche nell’uomo, cancerogeno e può portare il tumore all’utero;
Virus del tabacco;
Adenovirus, quello che abbiamo utilizzato per fare il vaccino AstraZeneca;
Virus dell’influenza;
Virus batteriofago, cioè virus dei batteri. *I virus non sono specifici dell’uomo ma specifici di tutti gli esseri viventi, quindi ogni vivente ha la sua tipologia di virus (es. il castagno che soffre di tumore sulle nostre colline). REPLICAZIONE DEI VIRUS Un virus cerca di fare la replicazione più volte possibile. In ogni singolo ciclo di replicazione vitale, questa si può dividere in:

FASE PRECOCE: Il virus entra dentro al corpo, riconosce una cellula bersaglio a cui aderisce agganciandosi*. Attraverso un particolare meccanismo riesce a vincolare le nostre strutture e a confondere la nostra membrana plasmatica, così facendo penetra entra in essa e quando è dentro rilascia il proprio genoma (DNA o RNA) nel citoplasma della cellula (atto denominato “liberazione”). Così facendo non riconosco più la mia sequenza genetica. Se è necessario il genoma trasloca nel nucleo, cioè è in grado di trasportarsi nel nucleo (quelli che faranno questa operazione sono a DNA, poiché nel nucleo avviene la gestione del DNA, e può avvenire o la duplicazione oppure la sintesi proteica).
LA FASE TARDIVA: Successivamente trascrive il genoma (esterno) in mRNA. Questi mRNA faranno la sintesi proteica, cioè i miei ribosomi e tutta la mia struttura (tRNA, i miei enzimi…), verranno confusi da degli mRNA che non sono miei e che andranno a produrre delle proteine che non conosco, specifiche del genoma virale (dipendenze di un genoma che non è mio). Questo genoma si replica e mi va a creare tante copie del genoma virale, cioè le macromolecole virali. Tra le proteine che creo ci sono anche quelle in grado di assemblare il nucleocapside con il materiale genetico, cioè queste proteine poi sono in grado di ricreare il nucleocapside e reinserirci dentro il genoma originale*. Dentro di me si ricreano migliaia o milioni di virus che, a questo punto la cellula non è più in grado di contenere, così si rompe e dalla rottura della mia cellula fuoriescono milioni di virus nei liquidi. Ognuno di questi andrà a colonizzare una cellula replicando così ennesime volte i virus. *

CICLO LISOGENO: i virus che fanno questo ciclo, sono un po’ più rari e sono quelli più difficili da eliminare, sono definiti TEMPERATI. Durante il ciclo lisogeno il virus posticipa la riproduzione inserendo il proprio acido nucleico (DNA) nel genoma della cellula ospite (il virus rompe il DNA della specie e inserisce il suo genoma lì dentro). In questo caso il batterio infettato non va incontro a lisi ma ospita il DNA del fago che si integra con il cromosoma batterico formando un’entità non infettiva, denominata profago. A quel punto io non so più distinguere il genoma della cellula dal genoma del virus. Il profago può rimanere inattivo all’interno del genoma batterico per molti cicli di divisione cellulare. Ogni volta che la cellula si divide, duplica il DNA del fago insieme al proprio e ne trasmette una copia alle cellule figlie, poiché il genoma virale rimane dentro la cellula silente e vive con il corpo, all’interno del DNA. (Es. HIV fa questo, si va a nascondere dentro il cromosoma). I batteri che ospitano particelle virali non litiche sono detti batteri lisogeni. Però, a volte, in particolari condizioni, un batterio lisogeno può essere indotto ad attivare il proprio profago. Tale attivazione dà origine a un ciclo litico, in cui il profago si separa dal cromosoma batterico e produce nuove cellule virali. trasformando il ciclo lisogeno in litico. Quindi in particolari casi dal ciclo lisogeno si può tornare al ciclo litico, cioè lui ad un certo punto il profago può decidere di uscire, scindersi, togliersi dal DNA e di duplicarsi, dando origine al ciclo litico. Es. gli ammalati di AIDS hanno il DNA del virus all’interno dei globuli bianchi, in cui vive per anni. Improvvisamente, in casi ben precisi, può decidere di ripresentare la malattia, quindi i virus fuoriescono dal DNA e danno origine ai virioni, questi ultimi rompono i globuli bianchi vanno in giro per tutto il corpo, la persona a quel punto inizia a stare male, poiché senza globuli bianchi ci si ammala di qualsiasi cosa. Ma il virus può tornare a fare il ciclo lisogeno, quindi tornare a nascondersi dentro il nostro DNA per un tempo indeterminato. Per questo motivo è una malattia che ancora non siamo riusciti a debellare.

VIRUS NEGLI ANIMALI

I virus degli animali sono molto diversi tra loro. Alcuni sono semplici particelle formate da proteine avvolte attorno a una molecola di acido nucleico, i nucleocapsidi o virus con capside nudo. Altri presentano una membrana e sono detti pericapsidi o virus con rivestimento. Alcuni virus animali possiedono DNA come materiale genetico, altri RNA; di solito il genoma virale è piccolo e codifica poche proteine. VIRUS ANIMALI A DNA Molti virus animali a DNA compiono un ciclo litico simile a quello dei batteriofagi. La penetrazione nelle cellule ospiti può avvenire in due modi, che dipendono in parte dal fatto che il virus possieda o meno una membrana di rivestimento: Quando un DNA virale entra dentro di noi, entra nel citoplasma e deve traslocare nel nucleo, perché è lì che sono presenti i nostri enzimi capaci di gestire il DNA (nel citoplasma non c’è niente in grado di farlo). Nel nucleo poi l’RNA pol, che prende il nome di RNA pol DNA dipendente,* si aggancia al promotore di un DNA e incomincia a fare la sintesi proteica. DNA dipendente significa che è un enzima che mi fa un polimero di RNA (cioè gli mRNA) ma leggendo un DNA. Gli mRNA, poi, porteranno alla creazione delle proteine del capside (attraverso i ribosomi, i tRNA,ecc). Nello stesso tempo utilizzerà la DNA pol DNA dipendente per duplicare il genoma. Perciò dallo stesso pezzetto di DNA da una parte avviene la trascrizione e la sintesi delle sue proteine, dall’altra esso duplica il suo genoma e poi facendo un insieme, tra il suo genoma e le proteine, da origine al virus, cioè genoma + nuclocapside o pericapside. Una volta assemblati i virus, essi escono dalla cellula, rompendola in alcuni casi, così da colonizzare altre cellule N. B. I virus a DNA contemplano anche lo splicing e sanno come interfacciarsi con lo spliceosoma, quindi sono DNA molto particolari, EUCARIOTI. Questo NON funziona nei procarioti ma è specifico del mio DNA. Per ENDOCITOSI: il virus (con o senza rivestimento) viene inserito in una vescicola che si crea per invaginazione della membrana delle cellule. Per FUSIONE: il virus possiede un pericapside lipidico che si fonde con la membrana citoplasmatica.

un mRNA, ovvero l’RNA-. Il virus non appena penetra nella cellula ospite converte il suo genoma (RNA-) in mRNA (RNA+), utilizzando l’RNA pol RNA dipendente (che utilizza come stampo un RNA). Il filamento di RNA virale così sintetizzato serve poi sia da mRNA, per fare le proteine virali, sia da stampo per la sintesi, mediante appaiamento complementare delle basi, di nuove copie del genoma virale. Proteine virali e genoma RNA- poi si assembleranno dando origine al virione. Es. Il virus dell’influenza è inarrestabile perché le sue varianti sono continue, muta continuamente, tant’è che noi ci dobbiamo abituare a convivere con lui. La maggior parte delle varianti sono inefficaci, mentre alcune sono super prestanti. Quelle che sono in grado di uccidere qualcuno vengono classificate con la data e il luogo (es. Parigi 9 maggio). È impossibile prevedere quali saranno le varianti.

Virus a RNA+ via DNA : I virus a RNA+ possiedono cicli vitali molto diversi tra loro, come nel caso dell’HIV (le sue cellule bersaglio sono i linfociti T), un retrovirus e quindi un RNA+ via DNA. Un esempio è il Virus HIV, virus più strano che studiamo ma anche quello più utile. È un virus a RNA+, ma a differenza del coronavirus, lui dentro al capside, oltre all’RNA, ha un suo enzima. Questo enzima virale è la TRASCRITTASI INVERSA, cioè un enzima in grado di trasformare l’RNA+ in un DNA complementare. La trascrittasi inversa avviene attraverso una DNA pol RNA dipendente e dà origine a questo filamento di DNA, che viene chiamato cDNA, cioè DNA complementare a un RNA. Questo DNA si integrerà nella cromatina del genoma dell’ospite, dove risiede stabilmente attivandosi di tanto in tanto per produrre nuovi virioni (facendo il ciclo lisogeno). Quando ciò accade il cDNA viene trascritto in mRNA, che poi viene tradotto in proteine virali. I virioni che si formeranno, saranno poi liberati attraverso un processo molto simile all’esocitosi. Es. Il malato di AIDS è una persona che contrae il virus, poi sta bene per un po’di tempo, non sa di avere il virus perché è dentro il suo DNA nei globuli bianchi, nei linfociti T, ma improvvisamente fattori scatenanti fanno uscire il DNA dal genoma che si duplica, produce i virioni, i virioni vanno a colonizzare altri globuli bianchi. Improvvisamente tutti i globuli bianchi possono essere uccisi e la persona nel giro di un mese si trova senza. CURIOSITÀ Il virione del coronavirus quanto rimane sul banco? La una resistenza di giorni e deve accadere la denaturazione delle proteine, o con il calore, o con gli acidi, o con i disinfettanti o con la luce. Quindi resiste il virione per 2 giorni e poi si denaturano le proteine e il virione non esiste più.

EPIDEMIOLOGIA

Lo studio dei virus, ma soprattutto di quelle che vengono chiamate epidemie prende il nome di epidemiologia. È, quindi, la scienza che studia:

andamento delle malattie, cioè come variano;
le modalità di insorgenza (come vengono fuori) e i fattori determinanti;

le misure di prevenzione;
le misure di controllo. EPIDEMIA= avviene quando l’insorgenza di nuovi casi è atipica, cioè è un caso sporadico. Elevato numero di casi in un breve periodo. Quando è continua si chiama ENDEMIA. Malattia costantemente presente in una popolazione, con prevalenza bassa (ipoendemia) o alta (iperendemia). Es. l’influenza causa un’endemia non può essere debellata. Il coronavirus è una epidemia e probabilmente diventerà endemia. PANDEMIA= epidemia che si espande in più paesi del mondo. MALATTIA SPORADICA= malattia che compare irregolarmente e imprevedibilmente, di solito in pochi animali e in aree limitate. Nel tempo ritornano fuori per determinate condizioni. Es. Colera, che noi non abbiamo ma che se ci bombardano le fogne e i sistemi di depurazione e siamo obbligati a bere l’acqua, ma non sappiamo da dove bere, l’acqua che berremo quasi sicuramente sarà contaminata dalle nostre feci.

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