LOS VIRUS SON ORGANISMOS ACELULARES

LOS VIRUS SON ORGANISMOS ACELULARES
Tanto por su estructura como por su ciclo vital, los virus no se pueden considerar seres celulares. Todos los virus son
organismos acelulares (carecen de organización celular), constituidos por un fragmento de un ácido nucleicos rodeado por una
cubierta proteica, que pueden alternar entre un estado extracelular inerte y un estado intracelular activo.
Por otra parte, y pese a que algunos autores no los consideran organismos vivos, pues no presentan las funciones de nutrición y
relación, se trata de elementos vivos capaces de replicarse independientemente, aunque para ello precisan de la maquinaria
metabólica de una célula, que recibe el nombre de hospedados Los virus son, por tanto, parásitos intracelulares obligados.
En función del hospedador que parasitan, los virus se clasifican en tres grandes grupos: virus bacterianos (también
denominados bacteriófagos), virus vegetales y virus animales.
En general, los virus se caracterizan por su pequeño tamaño (entre 0,02 y 0,3 µm de diámetro) y su simplicidad estructural.
Algunas bacterias, como los micoplasmas, tienen un tamaño semejante al de los virus más grandes, como el virus de la viruela (0,3
pm).
Estructura y composición de los virus
La partícula vírica o virión está constituida por un fragmento de ácido nucleico encerrado en una cubierta proteica o cápsida.
Algunos virus presentan, además, una envoltura membranosa, compuesta por una bicapa lipídica procedente de la célula
hospedadora parasitada y asociada a proteínas víricas. Estos virus se denominan virus con envoltura, en contraposición a los
virus desnudos, que carecen de ella (figura )
El ácido nucleico de los virus puede ser ADN o ARN, mono o bicatenario (se han descrito también familias de virus con ARN
bicatenario). En la mayoría de los virus, la información genética puede estar almacenada en una única molécula lineal o circular, o
bien en distintos fragmentos, como sucede en el virus de la gripe
El ácido nucleico de algunos virus contiene información genética para la síntesis de enzimas (ARN o ADN polimerasas)
implicadas en su proceso de replicación, o para la transcripción de ARN mensajeros que codifican para la síntesis de proteínas
víricas (proteínas estructurales de la cápsida, o proteínas implicadas en la maduración de las partículas víricas o en la lisis de la
célula hospedadora). En algunas partículas víricas, ciertas proteínas pueden encapsidarse en el virión junto con el ácido nucleico y
actuar en los primeros pasos de la infección, destruyendo, por ejemplo, la pared o la membrana de la célula hospedadora.
Todos los representantes de una familia de virus animales, vegetales o bacterianos tienen siempre el mismo tipo de ácido nucleico.
La cápsida está formada por capsómeros, unidades estructurales constituidas por una o varias subunidades proteicas
denominadas protómeros.
Las proteínas de la cápsida se organizan regularmente alrededor del ácido nucleico, de manera que la nucleocápsida (cápsida
+ ácido nucleico) presenta una simetría determinada que caracteriza la morfología del virión. Se distinguen así: virus con simetría
helicoidal, virus con simetría icosaédrica y virus complejos.
Virus con simetría helicoidal. Son virus alargados (con forma de varilla), en los que los capsómeros, por lo general con un solo
tipo de proteína, se disponen helicoidalmente alrededor del ácido nucleico. Un ejemplo típico es el virus del mosaico del tabaco.
• Virus con simetría icosaédrica. Poseen una estructura poliédrica, compuesta por 20 caras triangulares en las que los
capsómeros están formados por cinco o seis subunidades proteicas. Ejemplos ilustrativos de cápsida icosaédrica son el virus de la
hepatitis A o el de la polio.
• Virus complejos. Son virus constituidos por varias partes, con formas y simetrías diversas. Algunos virus bacterianos, por
ejemplo, están integrados por cabezas con simetría icosaédrica y colas con simetría helicoidal.
.
Ciertos virus vegetales, como el virus del mosaico de la coliflor, son multisegmentados, es decir, constan de varios fragmentos de
ácido nucleico encapsidados en distintas partículas, asociadas, todas ellas necesarias para la infección.
Clasificación de los virus
Ciclo biológico: multiplicación vírica
En estado extracelular, los virus son inertes e incapaces de reproducirse, por lo que el ciclo de multiplicación tiene lugar
cuando el virión penetra en el interior de una célula hospedadora y utiliza la maquinaria replicativa de ésta para generar nuevas
partículas víricas. Este proceso recibe el nombre de ciclo lítico.
Algunos virus, sin embargo, penetran en las células hospedadoras y permanecen en ellas sin producir nuevas partículas víricas
completas; estos virus siguen un ciclo lisogénico.
4.1. Ciclo lítico
En todos los ciclos líticos de multiplicación viral se pueden distinguir unas etapas comunes; entrada de los virus en la célula
hospedadora, replicación y síntesis de los. componentes virales, maduración y liberación.
Entrada de los virus en la célula hospedadora
La penetración del virus en el interior de la célula debe ir precedida, en la mayoría de los casos, por una adsorción específica,
que implica el reconocimiento y la unión de las proteínas de la cápsida o la envoltura del virus a receptores específicos de la célula
hospedadora.
Sin embargo, ciertos virus, sobre todo vegetales, no se fijan a sitios específicos de la célula, sino que penetran directamente a
través de heridas mecánicas o por la acción de artrópodos transmisores, sobre todo insectos.
La siguiente fase, común a todos los virus, es la penetración. En el caso de los bacteriófagos y ciertos virus animales, el ácido
nucleico viral penetra por inyección, mientras que en el resto lo hace por medio de procesos de endocitosis. Los virus envueltos
pueden penetrar por fusión de su envoltura con la membrana plasmática de la célula.
Posteriormente, en los virus en los que la nucleocápsida penetra en la célula hospedadora, el ácido nucleico se libera en el
citoplasma mediante la rotura de la cápsida (descapsidación).
Replicación y síntesis de los componentes virales
Tras liberarse el ácido nucleico en el citoplasma de la célula hospedadora. se produce la replicación (ver UNIDAD 20) de los
componentes virales, para lo cual el virus utiliza la maquinaria biosintética del hospedador y las enzimas codificadas en su propio
genoma que intervienen en los procesos de replicación, como las ARN polimerasas virales.
Esta etapa cumple dos funciones principales:
• Síntesis de proteínas del virus (proteínas de replicación, proteínas estructurales de la cápsida y proteínas que intervienen en
el proceso de maduración y liberación): puede desarrollarse en una o dos fases (temprana y tardía) y siempre se produce en
el citoplasma de la célula hospedadora.
• Replicación del ácido nucleico viral: puede ocurrir en el citoplasma (virus bacterianos y virus animales y vegetales con
ARN, excepto alguno;
casos especiales, por ejemplo, los retrovirus como el virus del sida) o bien en el núcleo de la célula hospedadora (virus animales y
vegetales con ADN, también con algunas excepciones).
Los retrovirus poseen dos copias idénticas de ARN monocatenario, que se replican de manera inusual a través de una forma
intermedia de ADN bicatenario. Este proceso se lleva a cabo mediante una enzima clave, la retrotranscriptasa o transcriptasa
inversa, que dirige la síntesis de ADN a partir de ARN y posee una importancia extraordinaria en la manipulación genética
La ARN polimerasa es una enzima que Comete errores de lectura con una frecuencia mayor que la ADN polimerasa, por lo que la
variabilidad de los virus con ARN como material genético es más elevada.
Maduración
Una vez sintetizados los componentes de los nuevos yiriones, las cápsidas se ensamblan con el ácido nucleico. Algunos virus,
como el de la gripe, presentan el genoma fragmentado. En las infecciones múltiples, fragmentos víricos procedentes de partículas
diferentes pueden encapsidarse y originar cepas con nuevas características. Estos «saltos», junto con la elevada capacidad de
mutación de los virus con ARN, son los responsables de la dificultad para combatir este tipo de enfermedades.
Liberación
Cuando el ciclo de multiplicación finaliza, los nuevos viriones salen de la célula, bien provocando la lisis de ésta o lentamente
por gemación. Durante la fase de liberación, los virus envueltos adquieren su membrana a partir de la membrana de la célula
hospedadora, tras insertar en ella proteínas específicas codificadas por el genoma viral.
Si se representa gráficamente el número de partículas víricas infectivas (unidades formadoras de placas o calvas, UFP) con
respecto al tiempo, se obtiene una gráfica como la de la figura 15.14., en la que durante los períodos de penetración y replicación
no se detectan nuevas partículas infectivas, que se generan de forma «explosiva» cuando se produce la lisis de la célula
hospedadora.
4.2. Ciclo lisogénico
La mayoría de los virus bacterianos o bacteriófagos son virulentos, es decir, siguen un ciclo lítico. Sin embargo, los virus
denominados atemperados, como el fago lambda (X.) que infecta a Escherichia coli, pueden incorporar también su ácido nucleico
al genoma del hospedador, replicándose con él (estado de profago), sin que se produzca la síntesis de los componentes virales y la
liberación de la progenie viral. Sólo ciertos agentes inductores, que por lo general son agentes físicos o químicos que dañan el
ADN, provocan la liberación del ácido nucleico del virus, que seguirá entonces un ciclo lítico (figura 15.13.).
Algunos virus atemperados en estado lisogénico son capaces de expresar ciertos genes y producir proteínas que pueden conferir
nuevas propiedades a las bacterias hospedadoras. Por ejemplo, la toxina diftérica de la bacteria Corynebacterium ciíphteríae
(agente de la difteria) está codificada por los genes de un profago.
4.3. Ciclo del virus del sida.
El virus del SIDA o VIH (Virus de Inmunodeficiencia humana) fue aislado por primera vez en 1983 por Luc Montagnier. Esta formado
por:
-Un cápsida trococónica formada por unas proteínas llamadas P24.
-El genoma vírico, como retrovirus que es, esta formado por ARN, concretamente por dos cadenas de ARN que se encuentran
ligadas cada una de ellas a una enzima, la transcriptasa inversa o retrotranscriptasa que cataliza la formación de ADN a partir del
ARN vírico. En el interior de la cápsida también hay unas enzimas llamadas integrasas.
-Una envoltura esférica que rodea a la cápsida, la cual esta formada por una capa interna de proteínas (proteínas P17) y una
bicapa lipídica externa a la que se asocian distintas proteínas que se proyectan hacia fuera (las proteínas GP41 y las GP120).
Ciclo del El VIH
El VIH utiliza como célula hospedadora para reproducirse, sobre todo a los linfocitos T4.
•El virus se fija mediante las proteínas de la envoltura a los receptores CD4 de los linfocitos T4.
•A continuación se fusiona la envoltura del virus con la membrana del linfocito y se libera dentro del mismo la nucleocápsida vírica.
•Se desintegra la cápsida y queda libre el ARN vírico y las retrotranscriptasa.
•Por acción de la transcriptasa inversa se sintetiza a partir de cada ARN vírico una molécula de ADN bicatenario del genoma vírico. El
proceso ocurre de la siguiente manera: primero utiliza como patrón el ARN vírico y sintetiza una cadena de ADN formándose una
molécula mixta de ADN-ARN y posteriormente se degrada la cadena de ARN y se sintetiza la otra cadena del ADN formándose la
molécula bicatenaria de ADN vírico.
•Las moléculas bicatenarias de ADN vírico entran en el núcleo del linfocito y por acción de la integrasa, se integran en el ADN del
linfocito (provirus) permaneciendo en estado de inactividad.
•Posteriormente se expresa el ADN vírico formándose: ARN vírico (genoma) y ARNm vírico que se traducirá en el citoplasma del
linfocito dando las diferentes proteínas víricas.
•Ensamblaje de los componentes víricos formándose nuevas partículas víricas, las cuales se separan por gemación del linfocito, al
hacerlo se rodean de una parte de la membrana que constituirá la envoltura membranosa.
•Los linfocitos T4 terminan muriendo produciéndose la inmunodeficiencia.
Virus animales y vegetales
Entre los virus animales y vegetales, la infección vírica puede ocasionar la destrucción de la célula hospedadora
(infección lítica) o alteraciones citológicas y de crecimiento en procesos en los que las partículas son liberadas lentamente
por gemación (infección persistente).
Se han descrito también casos en los que los virus animales pueden permanecer latentes (infección latente) .en ciertas
células del organismo (la multiplicación es entonces inapreciable) y se reactivan en presencia de diversos estímulos. En
ocasiones, la latencia puede deberse a la integración del ácido nucleico del virus en el genoma del hospedador (provirus). En
estado de provirus se pueden producir o no partículas víricas» a diferencia de lo que ocurre con los profagos bacterianos.
Algunos virus animales tienen la capacidad de transformar las células hospedadoras en células cancerosas: (virus
oncogénicos). Casi todos los virus anímales relacionados con la transformación celular y el cáncer son virus con ADN, como
los herpesvirus o el virus de la hepatitis B, con excepción de los retrovirus, que presentan ARM.
Los virus vegetales provocan infecciones cuyos síntomas visibles comprenden desde mosaicos (alternancia de zonas
normales y cloróticas), moteados y anillos necróticos, hasta alteraciones en los brotes o en el desarrollo de la planta. Un
mismo virus puede producir síntomas distintos en diversas especies susceptibles.
Origen de los virus
La sencillez estructural de los virus permitió considerarlos durante mucho tiempo como «precélulas», es decir, organismos
en las primeras etapas de la evolución biológica.
Algunas hipótesis actuales, sin embargo, sostienen que los virus, parásitos intracelulares obligados, podrían ser restos
evolutivos de microorganismos parásitos celulares muy sencillos que, tras perder su complejidad al adaptarse al parasitismo,
conservaron únicamente la información esencial para su replicación.
Otros científicos opinan que los virus se han originado a partir de elementos génicos de las células hospedadoras, que en
el curso de la evolución alcanzaron su independencia replicativa de la célula inicial. Los virus constituirían un ejemplo de
evolución «hacia atrás», desde organismos más complejos a entidades más simples.
No podemos olvidar, por último, la aparición de virus nuevos, algunos de ellos originados por cambios genéticos p por la
transferencia a otros hospedadores (como sucede, por ejemplo, con el, virus del sida en los seres humanos. que según se cree
procede de un retrovirus que infecta a los chimpancés), ni el descubrimiento de virus desconocidos hasta ahora que,
probablemente, ya existían hace mucho tiempo, pero cuya sintomatología podría confundirse con la de otros tipos, como, por
ejemplo, el virus de la hepatitis C.
Otras formas acelulares infecciosas.
Existen otras formas acelulares que actúan como agentes infecciosos, inicialmente fueron identificados como virus aunque
hoy se sabe que difieren de ellos, estos son: los viroides y los priones.
•Viroides.
Son los agentes infecciosos más pequeños que se conocen. Fueron descubiertos en 1967 por Diener. Son parásitos exclusivos
de plantas superiores a las que causan enfermedades. Están formados por pequeñas moléculas de ARN monocatenario y circular,
carecen de recubrimiento proteico.
•Priones.
Los priones fueron descubiertos en 1982 por Prusiner. Son pequeñas partículas proteicas infecciosas, formadas por la
modificación de una proteína normal. Inicialmente se creía que eran virus muy pequeños que tardaban mucho en replicarse, hoy
algunos científicos aun mantienen esta hipótesis.
A la proteína celular normal se la llama proteína del prión (PrPc) y se denomina prión a la proteína modificada (PrPsc).
Los priones se multiplican convirtiendo las proteínas normales en infecciosas, modificando únicamente su estructura.
Producen unas enfermedades neurodegenerativas que afectan a los mamíferos entre ellos al hombre y que suelen ser
mortales, se denominan de forma general encefalopatías subagudas espongiformes transmisibles, entre ellas destacan:
enfermedad de las vacas locas, tembladera ovina y enfermedad de Creutzfeldt-Jakob.