Virus.

VIRUSUniversidad del Quindío.

Facultad de Ciencias Básicas y Tecnológicas. Programa de Química 10/11/2014

Daniela Osorio. ([email protected]), Nelson Forero. ([email protected]) y Camilo Morales. ([email protected])

RESUMEN

Los virus son los “seres” más simples y pequeños que se conocen y básicamente son moléculas de ácido nucleído envueltas por una cubierta proteínica. Son acelulares y son parásitos intracelulares obligados, es decir, para poder tener un metabolismo necesitan de una célula, es por esto que no se consideran seres vivos. Los virus se encuentran en todos los medios terrestres existentes, desde glaciares y desiertos hasta cuevas profundas. De hecho, donde quiera que haya una vida celular cualquiera, allí abundan los virus.

INTRODUCCIÓN

En 1956 Crick y Watson sentaron las bases de la construcción de los virus: el ácido nucleico que contienen es tan pequeño que debe codificar una escasa cantidad de proteínas. La única manera razonable de construir un virus en estas condiciones consiste en utilizar una proteína vírica muy pequeña repetidamente en la construcción de la cápsida, como si fuera un ladrillo. Cada una de estas subunidades de proteína se llama capsómero.La segunda aportación de estos investigadores fue considerar que para que los capsómeros se empaquetaran de una manera sencilla deberían hacerlo de modo simétrico. Así, se podría comprender la formación de las cápsidas siguiendo las leyes de la simetría en dos tipos: la simetría icosaédrica, para las cápsidas más o menos esféricas, y la simetría helicoidal, para las cápsidas de forma alargada

Ningún virus es capaz de replicarse autónomamente. Para ello, debe infectar una célula y utilizar la maquinaria enzimática de ésta para producir copias iguales al virus invasor. Desde este punto de vista, los virus son parásitos obligados, incapaces de multiplicarse libremente. En algunos casos, la célula no sufre un gran perjuicio, pero en la mayoría de los casos la célula muere a consecuencia de la infección, y los virus producidos salen en masa para infectar a las células vecinas. La mayor parte de los síntomas de una infección vírica reflejan los resultados de la lisis (destrucción) celular. Atendiendo a su material hereditario, hay distintos tipos de virus. Cada uno Tiene una reproducción distinta en función de su material hereditario y del huésped al que parásita. Hay virus con ADN y virus con ARN.

Es por esto que los biólogos han lanzado nuevas hipótesis relativas a la importancia de los virus en la evolución. Por un lado, un número creciente de virólogos han resaltado no sólo la increíble cantidad de virus presentes en la Tierra, sino también el papel increíblemente activo de los virus en la evolución, en el pasado y en el presente.

Por otro lado, los virus son bien conocidos por su responsabilidad en la propagación de enfermedades a menudo mortales, contra las que existen pocas vacunas. Se conocen también sus modos de reproducción y de transmisión, por intrusión en las células y apropiación de sus mecanismos bioquímicos; en este sentido, los virus son considerados como parásitos que dependen enteramente de sus huéspedes para su propia supervivencia, pero el carácter singular del mundo de los virus, o de la virosfera, es cada vez más objeto de numerosas investigaciones. Es por esto que se

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quiere dar a conocer los diferentes virus y la forma en la que atacan con sus diversas estructuras y manifestaciones.

ESTRUCTURA DE LOS VIRUSUn virus está compuesto de una molécula de ácido nucleico y una envoltura proteínica. Ésta es la estructura básica de un virus, aunque algunos de ellos pueden añadir a esto la presencia de alguna enzima, bien junto al ácido nucleico, como la transcriptasa inversa de los retrovirus, bien en la envoltura, para facilitar la apertura de una brecha en la membrana de la célula hospedadora.

A la unidad formada por el ácido nucleico y la envoltura proteínica se le denomina también virión.El ácido nucleico es solamente de un tipo, ADN o ARN, nunca los dos.Atendiendo al tipo de ácido nucleico se distinguen cuatro clases de virus:

ADN de cadena doble ADN de cadena sencilla ARN de cadena doble ARN de cadena sencilla

La envoltura proteínica recibe el nombre de cápsida. Está formada por unas subunidades idénticas denominadas capsómeros. Los capsómeros son proteínas globulares que en ocasiones tienen una parte glicídica unida. Se ensamblan entre sí dando a la cubierta una forma geométrica.Atendiendo la forma de la cápsida, se pueden distinguir los siguientes tipos de virus:

Cilíndricos o helicoidales: los capsómeros, que son de un solo tipo, se ajustan entorno una hélice simple de ácido nucleico.

Icosaédricos: los capsómeros, que suelen ser de varios tipos, se ajustan formando un icosaedro regular (es decir, 20 caras triangulares y 12 vértices), y dejando un hueco central donde se sitúa el ácido nucleico fuertemente apelotonado. Algunos forman poliedros con más caras que el icosaedro, y algunos presentan fibras proteicas que sobresalen de la cápsida.

Complejos: con pequeñas variantes, responden a la siguiente estructura general:

Una cabeza de estructura icosaédrica que alberga el ácido nucleico. Una cola de estructura helicoidal que constituye un cilindro hueco. Un collar de capsómeros entre la cabeza y la cola. Una placa basal, al final de la cola, con unos puntos de anclaje que sirven para fijar el

virus a la membrana celular. De la placa salen también unas fibras proteicas que ayudan a la fijación del virus sobre la célula hospedadora.

TAMAÑO DE LOS VIRUSLos virus son estructuras extraordinariamente pequeñas. Su tamaño oscila entre los 24 nanómetros del virus de la fiebre aftosa a los 300 nanómetros de los poxvirus.Su pequeño tamaño explica lo tardío del descubrimiento de estos agentes. La primera referencia sobre la existencia de los virus se debe al botánico ruso Dimitri Ivanovski en 1892. Este investigador buscaba el agente causante de la enfermedad denominada mosaico del tabaco, y llegó a la conclusión






de que debía tratarse de una toxina o de un organismo más pequeño que las bacterias, pues el agente atravesaba los filtros que retenían las bacterias. Denominó a estos agentes patógenos virus filtrables.En 1897, el microbiólogo holandés Martinus Beijerink realizó experimentos similares a los de Ivanovski, y llegó a desechar la idea de las toxinas, pues se trataba de un agente capaz de reproducirse, ya que mantenía su poder infeccioso de unas plantas a otras, sin diluirse su poder patógeno. Poco después, los microbiólogos alemanes Frederick Loeffler y Paul Frosch descubrieron que la fiebre aftosa del ganado era producida por un virus filtrable que actuaba como un agente infeccioso.En la década de los 30, con el uso de filtros de tamaño de poro inferior, con las técnicas de cultivo celular in vitro que permitían la obtención de gran cantidad de virus, con la ultracentrifugación y finalmente con el microscopio electrónico y la difracción de rayos X, se logró visualizar a estos agentes.

CLASIFICACIÓN DE LOS VIRUSLos virus se han clasificado atendiendo al tipo de ácido nucleico que contienen, a las características de la envoltura del virión, cuando existe, a la posición taxonómica de sus huéspedes, a la patología que producen, etc. Dada su falta de autonomía para el desarrollo y su probable carácter polifilético, es muy difícil aplicarles de forma consistente los criterios de clasificación y nomenclatura que sirven tan bien para la clasificación de los organismos celulares, o verdaderos organismos. Combinando caracteres como los enumerados, y por ese orden de importancia, se han reconocido unos 30 grupos de virus internamente bien definidos. Algunos de estos son:

VIRUS QUE INFECTAN CÉLULAS ANIMALESVirus del Nilo oeste: produce enfermedades en aves y mamíferos, incluidos humanos. Se transmite a través de los mosquitos. El primer virus descrito fue el de la fiebre aftosa (Loeffler y Frosch, finales del siglo XIX).La mayoría de ellos tienen envoltura lipoproteíca:Entre los virus con ARN monocatenario se pueden citar los de la rabia, el sarampión, la gripe y la rubéola.Los retrovirus contienen ARN monocatenario y la enzima transcriptasa inversa. Al infectar la célula, transcriben el ARN en una molécula de ADN bicatenario que se une al ADN celular. Pertenecen a este grupo el virus del sida y los productores de algunos tipos de cáncer.Entre los virus con ADN bicatenario se puede citar el grupo de los herpesvíridos, como los del herpes y de la hepatitis.Hay también virus de células animales Icosaédricos sin envoltura lipoproteíca:

El virus de la polio humana tiene ARN monocatenario. La mayor parte de los reovirus (con ARN bicatenario) infectan células animales. Los virus que contienen ADN bicatenario suelen ser poco virulentos, como los adenovirus (de

los resfriados) y los virus de las verrugas (papovirus).






Virus que infectan bacteriasFueron descubiertos independientemente en 1915 y 1917 por Frederick Twort, bacteriólogo británico y Felix D'Herelle en Canadá. La mayoría son virus complejos y contienen ADN bicatenario; pertenecen al grupo de los myovíridos. Hay también bacteriófagos que no responden al tipo común, como los corticovíridos, icosaédricos, o los levivíridos, con ARN monocatenario, o los bacteriófagos con envoltura lipoproteica.

Virus que infectan células vegetalesSon los primeros que se descubrieron (virus del mosaico del tabaco, Ivanovski, 1892). La mayor parte de ellos contienen ARN monocatenario y cápsida helicoidal, y carecen de envoltura lipoproteica. El virus del mosaico del tabaco es un ejemplo. Algunos retrovirus (virus con RNA bicatenario, icosaédricos y sin envoltura lipoproteica) producen tumores en las heridas de las plantas. En este grupo hay también virus con ADN y cápsida icosaédrica, como el del estriado del maíz o el del mosaico de la coliflor.

INFORMACIÓN GENÉTICA ARCAICA Se estima que son 10 millones de veces más numerosos de lo que se creía hace algunas décadas. Un milímetro del agua de un lago puede contener más de 200 millones de virus, por ejemplo. Los virus bacteriófagos, que infectan a las bacterias, podrían alcanzar de hecho, colocados longitudinalmente, la distancia de 100 millones de años luz. Por si todo esto fuera poco, la diversidad vírica es considerable: se piensa que existen 100 millones de tipos diferentes de virus. Sus formas son múltiples. Algunos, son muy grandes, como en el caso del Mimivirus descubierto por un equipo europeo, y cuyas partículas maduras miden 400 nanómetros. Los virus conservan su información genética aprovechando una gran variedad de ADN y de ARN. Pero lo más sorprendente es que, cuanto más se estudian sus genomas, se encuentran más nuevos genes no identificados con anterioridad. Todo esto hace suponer que su material genético no está constituido por pequeñas porciones de ADN extraído del ADN de sus huéspedes, sino que parece asociado a formas de vida primitivas anteriores a las bacterias, es decir, arcaicas.

VIRUS Y ESPECIACIÓN Se cree, por ejemplo, que la placenta indispensable para la reproducción de los mamíferos modernos apareció gracias a la acción de un gen llamado syncitin proveniente de un ERV. De hecho, una gran parte de las mutaciones adaptativas producidas en los últimos 500 millones de años podrían deberse a la acción de los virus y los ERV. Estos últimos parecen implicados masivamente en el funcionamiento de las redes de regulación de la expresión genética. Los trabajos de Patrick Forterre y su equipo se han centrado en comparar los procesos bioquímicos de la replicación del ADN en el seno de tres familias: bacterias, archaea (organismos unicelulares) y eucariotas. Estas tres familias no son consideradas hoy procedentes de un tronco evolutivo común. La hipótesis es que podrían ser las supervivientes de formas primitivas muy diversas pobladoras de la biosfera primitiva.






Patrick Forterre ha demostrado que la vida naciente fue el resultado de un intenso periodo de experimentación bioquímica al azar, con numerosos fallos y éxitos que resultaron en formas cada vez más complejas.

ADN DE ORIGEN VÍRICO EN HUMANOS Pero las bacterias no son las únicas que han integrado virus antiguos. Las eucariotas, o células con núcleo celular, se encuentran en todos los animales superiores, entre ellos los humanos, y también están dotadas de ADN cargado de restos de antiguas infecciones virales. Se ha descubierto, por ejemplo, que los retrovirus, que son virus contagiosos no permanentes y los ERV o retrovirus endógenos están en nuestro ADN. Investigaciones llevadas a cabo desde el año 2000 han ido revelando que el 8% del ADN humano está formado por ERV. Forterre señala que los genomas de especies superiores sufren una lluvia continua de genes víricos cuya función no es fácilmente reconocible. Algunos que no sirven para nada son eliminados, pero parece que la mayoría de ellos quedan en reserva para hacer frente a fuerzas evolutivas aún no afrontadas por la célula, desde el funcionamiento del sistema inmunitario. Este mecanismo, practicado en el nivel de las bacterias patógenas, podría generar las epidemias más mortales y difíciles de combatir. Pero, a la inversa, los órganos infectados pueden, gracias a sus profags, adaptarse más rápidamente y mejor a estos cambios.

FORMAS DE INFECCIÓNEl proceso de infección del virus empieza cuando los receptores de la células, interactúan con los complejos proteínicos que se encuentras inmersos en el virus, estos complejos están compuestos por dos glicoproteínas (Extracelular y transmembrana) cuando el complejo y los receptores se encuentran “enlazados” el virus inserta sus terminales hidrofóbicas en la membrana celular, esto facilita la fusión de las membranas (tanto del virus como de la célula).

Dentro de la célula se liberan dos hebras de ARN y tres enzimas de replicación (Integrasa, Proteasa, y la Transcriptasa inversa), las cuales permiten la transcripción del ADN viral a partir de la trascripción del ARN-ADN.

En la Integrasa, se cortan los nucleótidos de cada extremo del ADN para crear así extremos cohesivos en él, entonces es allí cuando la Integrasa transfiere el ADN al núcleo de la célula y facilita la integración en el genoma de la célula hospedadora. La activación de la célula induce la trascripción del ADN provírico del ARN mensajero.

El ARN mensajero viral migra hacia el citoplasma donde se sintetiza los componentes del nuevo virus y algunos de ellos deben ser procesados por la proteasa viral (La proteasa viral corta las proteínas haciéndolas más cortas), esto es esencial para la formación de un nuevo virus.

Y por último, las dos hebras del ARN viral y las enzimas de replicación se agrupan mientras que las proteínas se unen formando una cápside. Esta partícula inmadura abandona la célula adquiriendo






una nueva envoltura y proteínas virales. Cuando madura, el virus se encuentra listo para atacar otra célula y todo este proceso vuelve a comenzar.

SIMBIOSIS VERSUS AGRESIÓN Los virus no matan sistemáticamente a sus huéspedes, que son organismos multicelulares o bacterias. Cierto es que los hay que, como el virus de la fiebre del Ébola, provocan enfermedades mortales condenándose ellos mismos a una vida difícil, e incluso a la desaparición. Pero la mayoría de los virus han preferido la simbiosis a la agresión. Así, se integran en la maquinaria celular de sus huéspedes, en la se convierten en pasajeros simbióticos permanentes. En el caso de las bacterias, estos virus son denominados “profagos " (genoma de fago insertado como parte de la estructura lineal del ADN de una bacteria), y parece que componen el 20% de los genomas de estos microorganismos. Además, en los genomas de las bacterias se ha identificado alrededor de un 10% de genes que no se parecen a nada conocido. Son los llamados ORFans.

IMPORTANCIA DE LOS VIRUS EN LA EVOLUCIÓN Dado que los virus, tanto en aquella época como ahora, eran mucho más abundantes que las células, fueron los agentes más activos y eficaces de la diversificación de la vida y de sus extensiones geográficas. Fueron asimismo responsables de lazos evolutivos determinantes, como el paso del mundo del ARN al del ADN, y también de la invención del núcleo celular. Estas investigaciones restan en parte importancia a la competición entre genes (genes egoístas) como motor de la evolución, presentada por Richard Dawkins. Las investigaciones sobre los virus arcaicos iluminan, de una manera interesante, las hipótesis relativas a las formas de vida rudimentarias existentes en la Tierra antes de la aparición de la vida. Los virus primitivos podrían ser los descendientes lejanos de moléculas bioquímicas replicantes.

El estudio de los virus ha sido muy complejo para los científicos, ya que ellos tienen la capacidad de cambiar permanentemente y esto dificulta su control y eliminación. Producen enfermedades como sarampión, gripe, viruela, poliomielitis y un mal que afecta a muchas personas en el mundo: el síndrome de inmuno deficiencia adquirida o sida.

El ciclo vital de un virus siempre necesita de la maquinaria metabólica de una célula para poder replicar su material genético, produciendo muchas copias del virus original. En dicho proceso reside la capacidad destructora de los virus, ya que pueden perjudicar a la célula hasta destruirla. Pueden infectar células eucarióticas o procarióticas (en cuyo caso se les llama bacteriófagos, o simplemente fagos). Algunos indicios parecen demostrar que existen virus que infectan a otros virus (llamados viroides).

Se puede agrupar las características definitorias de los virus en torno a tres cuestiones: su tamaño, el hecho de que sean cristalizables y el hecho de que sean parásitos intracelulares o microcelulares obligados. Estas tres cuestiones colocan a los virus en la frontera entre lo vivo y lo inerte.






CRISTALIZACIÓNLos virus son cristalizables, como demostró W. Stanley en 1935. Esto significa que las partículas víricas tienen formas geométricas y que son idénticas entre sí, lo cual las separa de la irregularidad característica de los organismos, y las acerca a las características de los minerales.

PARÁSITOS INTRACELULARES OBLIGADOSLos virus son parásitos intracelulares obligados. Desde los años treinta se sabe que los virus se componen principalmente de ácido nucleico y proteínas, estas últimas forman la cápside, que se conoce también como envoltura proteínica. Esto quiere decir que necesitan un huésped, ya que en vida libre no sobreviven. Se sabe que los virus pueden vivir alrededor de unos cuarenta días sin que tengan algún huésped en que se continúen reproduciendo.También se han encontrado virus que presentan lípidos, aunque estos son tomados de la célula que infectan. Hasta ahora todos los virus que se conocen presentan un solo tipo de ácido nucleico (ya sea ADN o ARN), el cual puede ser de una o de dos cadenas y puede ser segmentado. Para que el ácido nucleico pueda replicarse, necesita utilizar la maquinaria enzimática y estructural de una célula viva, y por otra parte, solamente dentro de una célula viva tienen los virus las funciones de autoconservación, que junto con la reproducción, caracterizan a los seres vivos. Esta condición es la causa de que muchísimos virus sean conocidos como gérmenes patógenos que producen enfermedades en plantas y animales, e incluso en las bacterias.

CONCLUCIONES Los virus pueden ser gran objeto de investigación, son muy variables y pueden ayudarnos a

entender desde la simplicidad hasta la complejidad de la vida. Pueden ser objeto de la medicina y pueden ser útiles a la hora de atacar algunas bacterias

maléficas Debido a su variabilidad se debe tener cuidado a la hora de trabajar con ellos, pueden mutar

muy rápido y lo que en estos momentos nos ayudó en un instante podrá ser nuestro fin. No hace mucho fueron descubiertos y todavía no se hemos podido clasificarlos en “seres” o

en “cosas”, su estructura es compleja y a la vez simple, estén vivos o no, son fuente de muchas incógnitas.

BIBLIOGRAFÍA 1 .Jiménez, G.L.F. Y Merchant, L.H. BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR. Person

Educación. México.2003 2. Gama, F.M.A. BIOLOGÍA. Biogénesis y microorganismos. Pearson Prentice Hall

Educación. 2004 3. Galván, H.S.C. y Bojórquez C. L. BIOLOGÍA. Editorial Santillana. México. 2004



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