Virus
Los virus son partículas microscópicas acelulares con material genético que son capaces de reproducirse en el interior de células vivas.
No son seres celulares, y están constituidos por:
- Un ácido nucleico (ADN o ARN).
- Una cápsida proteica.
- En ocasiones, una envoltura membranosa
Se dice que los virus son parásitos intracelulares obligados porque carecen de metabolismo propio, ya que no tienen las enzimas necesarias para realizarlo. Por eso necesitan la materia, energía y enzimas de la célula a la que parasitan.
Aunque la organización vírica es sencilla, los virus contienen la información genética necesaria para controlar su replicación y sintetizar las proteínas que necesitan, algunas de ellas estructurales, y otras necesarias para su reproducción.
Los virus son pequeñas estructuras que se encargan de transportar un ácido nucleico de una célula huésped a otra. Los virus, fuera de la célula, reciben el nombre de viriones. En la fase extracelular, los virus son inertes, ya que no tienen las enzimas necesarias para tener un metabolismo propio.
Los virus se adhieren a la superficie de las células a las que van a parasitar, e introducen su material genético (ADN o ARN), donde se reproduce y sintetiza las nuevas envolturas para los nuevos virus (fase intracelular), aprovechándose de la materia, enzimas y energía de la célula parasitada. Como hemos dicho, son parásitos intracelulares obligados.
Se distinguen varios tipos de virus, según la célula que parasitan. Así, los virus bacteriófagos parasitan bacterias, los virus vegetales, células vegetales, y los virus animales, los que infectan células animales.
Los virus provocan muchas enfermedades como la gripe, la hepatitis o el SIDA, pero también pueden resultar beneficiosos. La biotecnología y la ingeniería genética pueden utilizar los virus como vectores en la clonación de genes con fines terapéuticos o industriales. También han tenido un papel importante en la evolución de los seres vivos, al insertarse en el ADN de unos organismos y llevar la información a otros.
Los seres vivos realizan las funciones de nutrición, relación y reproducción. La reproducción es la única función que realizan los virus, aunque sea utilizando la materia, energía y mecanismos de la célula huésped, por lo que hemos dicho que se le consideraban parásitos obligados. Al no tener metabolismo propio ni organización celular, no se les considera seres vivos.
Morfología vírica
La partícula vírica morfológicamente completa o virión está formada por un ácido nucleico envuelto por una cápsida o cubierta proteica. Algunos virus presentan, además, una envoltura membranosa que les rodea.
Los virus están compuestos por:
Todos los virus contienen un ácido nucleico que puede ser ADN (en los virus ADN) o ARN (en los virus ARN o retrovirus), pero nunca ADN y ARN en el mismo virus. Este ácido nucleico puede ser circular o lineal, y monocatenario o bicatenario. El ácido nucleico puede estar formado por una sola molécula, como en el caso de los virus ADN, o segmentado, como en algunos virus ARN.
- Virus ADN: La mayoría de los virus de ADN tienen ADN bicatenario, y aprovecharán el mecanismo celular para replicar su ADN y sintetizar el ARNm que produzca las proteínas necesarias para el virus. Ejemplos de ADN virus son los adenovirus, herpesvirus y el bacteriófago T4.
- Virus ARN: Existen varios tipos, según si la secuencia de ARN se traduce directamente a proteínas (equivale al ARNm, como en el poliovirus) o no (complementario del ARNm, como los rhabdovirus). En este caso, la enzima ARN polimerasa formará el ARNm, o, como en los retrovirus, como el VIH, la enzima transcriptasa inversa, que forma ADN a partir del ARN vírico y lo integra en el ADN de la célula hospedadora.
Todos los virus que tienen ARN de cadena doble, y algunos de ARN de cadena sencilla, tienen varias moléculas de ARN independientes. Se dice que tienen genoma fragmentado. Los virus con ADN tienen una sola molécula de ADN.
Los virus más simples sólo pueden codificar unas ocho proteínas, pero los más complejos pueden codificar hasta doscientas proteínas. Estas proteínas pueden ser:
- Proteínas estructurales: se encargan de formar la cápside.
- Proteínas enzimáticas: intervienen en la síntesis de nuevos ácidos nucleicos víricos.
- Proteínas aglutinantes: facilitan la adherencia a la membrana de la célula huésped.
e rodea y protege al ácido nucleico. Está formada por la unión de capsómeros (proteínas globulares). Aunque su principal función es la de protección del ácido nucleico, en los virus que no están envueltos por una membrana, también se encarga del reconocimiento de las células a las que va a parasitar.
Cápside o cápsida
La cápside es una estructura proteica quLa cápside suele estar formada por la repetición de capsómeros con el mismo tipo de proteínas, por lo que el virus puede crear una cápside compleja, con muchos capsómeros, con poca información genética. Cuantas más proteínas necesite sintetizar, más información genética necesitará, y el espacio para el ácido nucleico que tiene un virus es muy limitado.
El término nucleocápside se refiere al material genético envuelto en su cápside.
Los capsómeros, al unirse, pueden formar tres tipos de cápsides: icosaédricas, helicoidales y complejas.
- La cápside icosaédrica es una estructura poliédrica con 12 vértices, 20 caras triangulares y 30 aristas, en la que los capsómeros se disponen formando un icosaedro. Esta disposición permite tener una estructura cerrada con pocos capsómeros.
Por ejemplo, son virus icosaédricos el virus de la gripe y el virus de las verrugas humano.
- La cápside helicoidal está constituida por capsómeros dispuestos de forma helicoidal, formando una estructura tubular en cuyo interior está el ácido nucleico. Tienen este tipo de cápside, el virus del mosaico del tabaco (VMT), el de la rabia o el del sarampión.
- La cápside compleja es característica de bacteriófagos, virus especializados en parasitar bacterias.
El virión tiene al menos dos partes:
- Una cabeza o nucleocápside, icosaédrica, que contiene el ácido nucleico.
- Una cola (a los virus que presentan cola se les llama urófagos), de simetría helicoidal y contráctil, que termina en una placa basal dotada de espinas y fibras de anclaje (generalmente de naturaleza proteica), adaptada para la inyección del ácido nucleico en el interior de la bacteria. En la base de la cola pueden existir enzimas y ATP, cuya función es destruir la pared bacteriana.
Fisiología vírica
Ya vimos que los virus no son seres vivos porque no cumplen las funciones de los seres vivos:
- No tienen función de nutrición, ya que no necesitan desarrollar ninguna actividad ni materia para crecer.
- No tienen función de relación, pues el contacto con las células es fortuito.
- Sólo realizan la función de reproducción, aunque necesitan los mecanismos metabólicos de las células a las que parasitan para poder multiplicarse.
Los virus son parásitos intracelulares obligados que pueden estar en dos fases, una fase extracelular inerte y una fase intracelular activa.
Estudiaremos únicamente cómo se reproducen los virus. El ciclo vital de los virus se llama ciclo lítico, pero también se puede producir un ciclo lisogénico o de infección persistente, cuando el virus permanece en el interior de la célula huésped sin producir nuevos virus.
Los virus necesitan para desarrollar su ciclo vital, una célula huésped de la que obtener su materia y energía para poder sintetizar sus nuevos ácidos nucleicos y capsómeros. Para ello, penetran en el interior de la célula y utilizan su maquinaria para producir nuevos viriones. Este ciclo vital consta de estas fases:
- Fijación o adsorción.
- Penetración.
- Fase de eclipse.
- Replicación del ácido nucleico.
- Síntesis de capsómeros.
- Ensamblaje de los nuevos virus.
- Lisis o liberación.
Ciclo lítico de los virus
El ciclo lítico se denomina así porque la célula infectada por un virus muere por rotura (lisis en griego), al liberarse las nuevas copias virales. El ciclo lítico es el principal método de reproducción viral y conlleva la destrucción de células infectadas. El ciclo lítico consta de las siguientes fases:
- Fijación o adsorción.
- Penetración.
- Fase de eclipse (replicación y síntesis de los componentes virales)
- Ensamblaje de los nuevos virus.
- Lisis o liberación.
- Replicación del ácido nucleico.
- Síntesis de capsómeros.
Ciclo lítico de los virus
El ciclo lítico se denomina así porque la célula infectada por un virus muere por rotura (lisis en griego), al liberarse las nuevas copias virales. El ciclo lítico es el principal método de reproducción viral y conlleva la destrucción de células infectadas. El ciclo lítico consta de las siguientes fases:
- Fijación o adsorción.
- Penetración.
- Fase de eclipse (replicación y síntesis de los componentes virales)
- Ensamblaje de los nuevos virus.
- Lisis o liberación.
Fase de fijación o absorción
El virus se une a la célula hospedadora de forma estable. La unión es específica, ya que el virus reconoce complejos moleculares de tipo proteico, lipoproteico o glucoproteico, presentes en las membranas celulares, que actúan como receptores que permiten la adhesión de los viriones.
En la fase de fijación o adsorción, el virus se fija a la superficie de la célula hospedadora. Las proteínas de la cápside (o de la envoltura o de las fibras caudales) se unen a receptores de la célula hospedadora.
La fijación en los bacteriófagos se realiza a través de las puntas de las fibras caudales mediante enlaces químicos y después, de forma mecánica, clavan las espinas en la pared bacteriana.
Otros virus, sobre todo vegetales, no se fijan a sitios específicos de la célula, sino que aprovechan zonas de rotura o heridas para penetrar, o por la acción de artrópodos transmisores, principalmente insectos.
El virus se une a la célula hospedadora de forma estable. La unión es específica, ya que el virus reconoce complejos moleculares de tipo proteico, lipoproteico o glucoproteico, presentes en las membranas celulares, que actúan como receptores que permiten la adhesión de los viriones.
En la fase de fijación o adsorción, el virus se fija a la superficie de la célula hospedadora. Las proteínas de la cápside (o de la envoltura o de las fibras caudales) se unen a receptores de la célula hospedadora.
La fijación en los bacteriófagos se realiza a través de las puntas de las fibras caudales mediante enlaces químicos y después, de forma mecánica, clavan las espinas en la pared bacteriana.
Otros virus, sobre todo vegetales, no se fijan a sitios específicos de la célula, sino que aprovechan zonas de rotura o heridas para penetrar, o por la acción de artrópodos transmisores, principalmente insectos.
Fase de penetración
La penetración del ácido nucleico del virus en la célula puede ser de varios modos:
- Por inyección, como ocurre en los bacteriófagos y ciertos virus animales desnudos (virus de la polio). El bacteriófago perfora la pared celular de la bacteria con unas enzimas lisozimas de su placa basal. Después, contrae la vaina de la cola e inyecta el ADN a través del orificio, mientras que la cápsida, la cola y la placa de fijación no entra dentro de la bacteria.
- Por endocitosis: los virus que infectan células animales se introducen intactos en el interior de la célula en una vesícula de endocitosis. Dentro de la célula, el virus rompe la membrana de la vesícula con la ayuda de algunas enzimas hidrolíticas y llega al citoplasma.
- Por fusión de la envoltura viral (en los virus envueltos) con la membrana plasmática de la célula.
- Directamente a través de poros o zonas de rotura de la superficie celular, como sucede con muchos virus vegetales.
Si también penetra la nucleocápside dentro de la célula, se produce la descapsidación, rompiéndose la cápside y liberando el ácido nucleico en el citoplasma.
La penetración del ácido nucleico del virus en la célula puede ser de varios modos:
- Por inyección, como ocurre en los bacteriófagos y ciertos virus animales desnudos (virus de la polio). El bacteriófago perfora la pared celular de la bacteria con unas enzimas lisozimas de su placa basal. Después, contrae la vaina de la cola e inyecta el ADN a través del orificio, mientras que la cápsida, la cola y la placa de fijación no entra dentro de la bacteria.
- Por endocitosis: los virus que infectan células animales se introducen intactos en el interior de la célula en una vesícula de endocitosis. Dentro de la célula, el virus rompe la membrana de la vesícula con la ayuda de algunas enzimas hidrolíticas y llega al citoplasma.
- Por fusión de la envoltura viral (en los virus envueltos) con la membrana plasmática de la célula.
- Directamente a través de poros o zonas de rotura de la superficie celular, como sucede con muchos virus vegetales.
Si también penetra la nucleocápside dentro de la célula, se produce la descapsidación, rompiéndose la cápside y liberando el ácido nucleico en el citoplasma.
Fase de eclipse (replicación y síntesis de los componentes virales)
Se llama fase de eclipse porque en esta fase no se observan copias del virus en la célula, pero se está produciendo la síntesis de ARN y transcripción necesaria para generar las copias de proteínas de la cápside. También se produce la continua formación de ácidos nucleicos virales y enzimas destructoras del ADN bacteriano.
El metabolismo celular queda anulado y se utiliza para sintetizar los elementos del virus. El ácido nucleico del virus utiliza nucleótidos y ARN polimerasa de la célula huésped para sintetizar ARNm que, a su vez, sintetizará enzimas endonucleasas que destruyen el ADN celular. Después, se duplicará el ácido nucleico del virus y se sintetizarán las proteínas (capsómeros) de los nuevos virus.
Las dos funciones principales de la etapa de eclipse son:
- Síntesis de proteínas del virus.
- Replicación del ácido nucleico viral.
Los retrovirus, virus que tienen ARN como ácido nucleico, como por ejemplo, el VIH, causante del síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA), tienen dos copias idénticas de ARN monocatenario, que se replican a través de una forma intermedia de ADN bicatenario. La enzima retrotranscriptasa o transcriptasa inversa es la que se encarga de sintetizar ADN a partir de ARN.
Los virus con ARN tienen mucha más variabilidad que los que tienen ADN, ya que la ARN polimerasa comete más errores de lectura que la ADN polimerasa. Esto implica que los virus ARN tengan más cambios y sea más complicado encontrar vacunas contra ellos.
Se llama fase de eclipse porque en esta fase no se observan copias del virus en la célula, pero se está produciendo la síntesis de ARN y transcripción necesaria para generar las copias de proteínas de la cápside. También se produce la continua formación de ácidos nucleicos virales y enzimas destructoras del ADN bacteriano.
El metabolismo celular queda anulado y se utiliza para sintetizar los elementos del virus. El ácido nucleico del virus utiliza nucleótidos y ARN polimerasa de la célula huésped para sintetizar ARNm que, a su vez, sintetizará enzimas endonucleasas que destruyen el ADN celular. Después, se duplicará el ácido nucleico del virus y se sintetizarán las proteínas (capsómeros) de los nuevos virus.
Las dos funciones principales de la etapa de eclipse son:
- Síntesis de proteínas del virus.
- Replicación del ácido nucleico viral.
Los retrovirus, virus que tienen ARN como ácido nucleico, como por ejemplo, el VIH, causante del síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA), tienen dos copias idénticas de ARN monocatenario, que se replican a través de una forma intermedia de ADN bicatenario. La enzima retrotranscriptasa o transcriptasa inversa es la que se encarga de sintetizar ADN a partir de ARN.
Los virus con ARN tienen mucha más variabilidad que los que tienen ADN, ya que la ARN polimerasa comete más errores de lectura que la ADN polimerasa. Esto implica que los virus ARN tengan más cambios y sea más complicado encontrar vacunas contra ellos.
Fase de ensamblaje
En la fase de ensamblaje se unen los componentes víricos recién sintetizados para formar nuevos virus. Los capsómeros se reúnen para formar la cápside y se empaqueta el ácido nucleico viral dentro de ella.
Fase de lisis o liberación
En la fase de ensamblaje se unen los componentes víricos recién sintetizados para formar nuevos virus. Los capsómeros se reúnen para formar la cápside y se empaqueta el ácido nucleico viral dentro de ella.
Fase de lisis o liberación
En la fase de lisis o liberación los nuevos virus salen de la célula mediante la rotura (lisis) de la pared bacteriana, por acción de la enzima endolisina. Estos nuevos virus ya pueden infectar una nueva célula. La lisis conlleva la muerte de la célula.
En la fase de liberación, los virus con envoltura toman su membrana de la célula que se acaba de romper, tras insertar en ella proteínas codificadas por el genoma del virus.
En la fase de lisis o liberación los nuevos virus salen de la célula mediante la rotura (lisis) de la pared bacteriana, por acción de la enzima endolisina. Estos nuevos virus ya pueden infectar una nueva célula. La lisis conlleva la muerte de la célula.
En la fase de liberación, los virus con envoltura toman su membrana de la célula que se acaba de romper, tras insertar en ella proteínas codificadas por el genoma del virus.
