VIRUS

1. Virus

Los virus poseen unidad y diversidad estructural

Un virus es un agente genético que posee un ácido nucleico que puede ser ADN o ARN, rodeado de una envoltura de proteína llamada cápside. Algunos virus también están rodeados por una envoltura membranosa externa que contiene proteínas, lípidos, carbohidratos y vestigios de metales. Un virus pequeño típicos, como el de la poliomielitis (poliovirus), mide unos 20 nm (nanómetros) de diámetro, que es el tamaño aproximado de un ribosoma, mientras que un virus grande, como el de la viruela (poxvirus), puede llegar a medir 400 nm de largo y 200 nm de ancho.
Los virus contienen toda la información necesaria para su ciclo reproductor, pero necesitan a otras células vivas para conseguirlo, de las que utilizan sus organelos, enzimas y demás maquinaria metabólica. Por esto es que no se les considera celulares u organismos. Es como si solo pudiesen “cobrar vida” cuando infectan a una célula.
La forma de un virus es determinada por la organización de las subunidades proteínicas que constituyen la cápside. Las cápsides virales suelen ser helicoidales o poliédricas, o bien, una combinación compleja de ambas formas. Los virus helicoidales, como el del mosaico del tabaco se observan como largos hilos o barras; su cápside es un cilindro hueco. El fago T4, que infecta a Escherichia coli, consiste en una “cabeza” poliédrica unida a una “cola” helicoidal (ver figura 1).
Dado que no pueden ser considerados seres vivos, los virus no se clasifican en las categorías taxonómicas clásicas ni se les nombra mediante nomenclatura binominal. Cuando se les clasifica, se suelen utilizar como criterios el tipo de ácido nucleico que poseen y la estructura de la cápside.
En términos más funcionales, los virus pueden actuar de dos formas distintas:
• Reproduciéndose en el interior de la célula infectada, utilizando todo el material y la maquinaria de la célula hospedante.
• Uniéndose al material genético de la célula en la que se aloja, produciendo cambios genéticos en ella.

Por eso se pueden considerar los virus como agentes infecciosos productores de enfermedades o como agentes genéticos que alteran el material el material hereditario de la célula huésped.


Los virus se reproducen como parásitos obligados

Como ya se dijo, la única función que poseen los virus y que comparten con el resto de los seres vivos es la de reproducirse o generar copias de sí mismos, necesitando utilizar la materia, la energía y la maquinaria de la célula huésped, por lo que se les denomina parásitos obligados.
Los virus una vez infectan a una célula, pueden desarrollar dos tipos de comportamiento, bien como agentes infecciosos produciendo la lisis o muerte de la célula o bien como virus atenuados, que añaden material genético a la célula hospedante y por lo tanto resultan agentes de la variabilidad genética.
Ambos casos han sido estudiados con detalle en los virus bacteriófagos, y aquí puedes ver en unos dibujos esquemáticos en la figura 3.

En los dos casos de infección el proceso empieza de esta forma:
a) Fase de fijación: Los virus se unen por la placa basal a la cubierta de la pared bacteriana.
b) Fase de contracción: La cola se contrae y el ácido nucléico del virus se empieza a inyectar.
c) Fase de penetración: El ácido nucléico del virus penetra en el citoplasma de la bacteria, y a partir de este momento puede seguir dos ciclos diferentes:


En el ciclo lítico el ADN bacteriano fabrica las proteínas víricas y copias de ácidos nucléicos víricos. Cuando hay suficiente cantidad de estas moléculas, se produce el ensamblaje de la proteína y el ácido nucleico vírico y se liberan al medio, produciendo la muerte de la célula (figura 3b-c)
En el ciclo lisogénico se produce cuando el genoma del virus queda integrado en el genoma de la bacteria, no expresa sus genes y se replica junto al de la bacteria.
El virus queda en forma de profago



CICLO LÍTICO Y LISOGÉNICO

Ambos casos han sido estudiados con detalle en los virus bacteriófagos
En los dos casos de infección el proceso empieza de esta forma:
a) Fase de fijación: Los virus se unen por la placa basal a la cubierta de la pared bacteriana. El primer paso en la infección viral es la adsorción sobre la membrana de la célula susceptible por medio de la adhesión ligandos virales (proteínas de la capside o glucoproteínas de las espículas, por ejemplo) a receptores superficiales de la célula diana. La distribución en el cuerpo del hospedador de ciertos tipos de receptores celulares explica el tropismo tisular y de hospedador de los virus. Los tejidos y células que carecen de receptores específicos de virus determinados no son infectados por dichos viriones. La naturaleza de los receptores es variable y ciertos virus pueden tener mas de un tipo de receptor
b) Fase de contracción: La cola se contrae y el ácido nucléico del virus se empieza a inyectar.
c) Fase de penetración: Los virus complejos producen una rotura en la membrana celular del hospedador en uno de los puntos de anclaje, gracias a la presencia de algunas moléculas de enzimas hidrolíticas entre las proteínas de la cápsida. A través de la rotura, el tubo central inyecta del ADN vírico, quedando la cápside vacía en el exterior de la célula diana y el ácido nucléico libre en el citoplasma. La presencia de cápsidas en la superficie celular es un buen indicio de que ha sufrido una infección vírica. Otros virus sin envoltura lipídica se introducen en la célula con cápsida y todo, lo cual puede realizarse de dos maneras:
• Por penetración directa: después de la fijación, el virus abre una brecha en la membrana y se introduce en el citoplasma.
• Por endocitosis: la membrana forma una invaginación en torno al virus, llegando a formar una vesícula que penetra en la célula. Formada la vesícula, el virus abre una brecha en la membrana de la misma con ayuda de algunas enzimas hidrolíticas que él mismo transporta, penetrando así en el citoplasma.
Los virus con envoltura lipídica burlan la barrera de la membrana celular porque su cubierta lipídica se funde con la membrana, ya que son de la misma naturaleza. Esta fusión de membranas puede realizarse en dos lugares distintos:
• Fusión en la superficie celular: de manera que el virión penetra directamente en el citoplasma.
• Fusión con un lisosoma: se forma una vesícula por endocitosis, a la que se une un lisosoma para digerir la partícula introducida; entonces, la cubierta lipídica del virus se funde con la membrana del lisosoma y el virión escapa hacia el citoplasma.
El ácido nucléico del virus penetra en el citoplasma de la bacteria, y a partir de este momento puede seguir dos ciclos diferentes:


FASE LISOGÉNICA: el material hereditario del virus está incorporado al genoma celular y cada vez que éste se replica para que la célula se divida lo hace el del virus, así pueden pasar varias generaciones celulares sin resultar dañadas por la presencia del virus en su interior que en este estado se llama provirus o profagos. Se produce cuando el genoma del virus queda integrado al genoma de la bacteria, no expresa sus genes y se replica junto al de la bacteria. asociación fago (virus) con una célula incorporando su material genético al de la célula, esto hace que cada vez que ésta se divie el virus tambien lo hará, hasta que llega un momento que se activa y se produce el cíclo lítico. en este ciclo el virus puede permanecer latente, sin infectar a su hospedador.

FASE LÍTICA: El provirus usa la maquinaria celular para replicarse en un enorme número de copias y luego expresarse en las proteínas necesarias para fabricar las partículas virales capacidad de abandonar la célula e infectar a otros. Esta multiplicación viral termina reventando a la célula. el virus se adosa a una célula, ingresa su material genético a ella posterior a eso se produce la multiplicación del adn o arn y la síntesis de la cápsula proteica, una vez que esta ensamblando elvirus dentro de la célula se liberan de ésta provocando la destrucción de sus capas.

La bacteria prosigue sus funciones vitales sin que el virus realice ninguna acción, y cuando el ADN bacteriano se duplica también lo hace el ADN vírico, de manera que el genoma del virus pasa a las dos bacterias hijas. La multiplicación bacteriana puede seguir durante generaciones sin que el virus se manifieste. Pero ante una alteración de las condiciones ambientales, el ADN vírico se separa del bacteriano y prosigue entonces las restantes fases de ciclo infeccioso, produciendo la muerte de la bacteria y nuevos ejemplares del virus.
Algunos virus que infectan células animales siguen también el ciclo lisogénico, como los virus de las verrugas y algunos retrovirus que producen algunos tipos de cáncer.
En el caso de los retrovirus, conviene recordar que el ácido nucleico es ARN monocatenario, por lo que la transcriptasa inversa ha de copiar el genoma vírico en forma de ADN antes de que pueda insertarse en el ADN celular.


Multiplicación
La multiplicación del virus consta de la replicación de su material genético, de la transcripción de su mensaje en una molécula de ARN y de la traducción del mensaje para producir proteínas víricas, tanto las que formarán parte de la cápsida como las proteínas enzimáticas necesarias para el ensamblaje de las piezas del virión y para algunas de las funciones anteriores. Los ribosomas y la mayor parte de las enzimas que los ácidos nucleicos víricos utilizan en estos procesos son los de la célula infectada.
• Los virus con ADN realizan la replicación del material genético de la misma manera que las células; en el caso de los virus con ADN monocatenario, previamente a la replicación se sintetiza una cadena de ADN complementario para formar la doble hélice.
• Los virus con ARN réplican el material genético sin necesidad de pasar por ADN, actuando cada cadena de ARN como molde para la síntesis de su complementaria.
• Los retrovirus constituyen una excepción a lo dicho anteriormente, ya que su ARN sintetiza un ADN bicatenario, que será el que posteriormente realice la síntesis de nuevos ejemplares de RNA vírico.
• Los virus con ADN y los retrovirus sintetizan el ARN a partir de la cadena molde de ADN de forma similar a como lo hacen las células.
• Los virus con ARN, excepto los retrovirus, sintetiza en el ARN copiando la cadena molde de ARN, sin necesidad de pasar por ADN.
Posteriormente a estos procesos, tiene lugar el ensamblaje de las piezas para construir nuevos viriones. En muchos virus, como el del mosaico del tabaco, el ensamblaje es automático y depende de la concentración salina del medio. En otros virus, en el ensamblaje intervienen enzimas codificadas en el ácido nucleico del virus.


Liberación de los nuevos virus
Después de la multiplicación del virus tiene lugar la salida de los nuevos individuos, que saldrán con capacidad de infectar nuevas células. Las principales modalidades de liberación da nombre a nuevas variantes del ciclo vital de los virus:
Infección persistente
Los nuevos virus no esperan a la muerte de la célula hospedadora para abandonarla, sino que van saliendo de la célula al mismo tiempo que se van produciendo, de manera que la célula puede seguir viva y produciendo nuevas partículas víricas. La liberación puede hacerse de dos maneras:
• Los virus sin envoltura lipoproteica salen directamente, sin arrastrar ningún resto de la membrana plasmática, bien sea abriendo una brecha en la membrana, o bien aprovechando los mecanismos de exocitosis o salida de sustancias al exterior de la célula.
• Los virus con envoltura lipoproteica salen por gemación, es decir, se rodean de una porción de membrana plasmática que acaba separándose de la célula y constituye la cubierta lipoproteica del nuevo virus.