Curso de Microbiología cap vii

Virus, ecología, estructura y fisiología

Curso de Microbiología

Miguel Gualoto

Ingeniería Ambiental

OBJETIVOS

• Conocer la estructura y fisiología de los virus.

• Identificar los diferentes virus por su simetría.

• Conocer los mecanismos de reproducción y su importancia epidemiológica

VIRUS

• Son elementos genéticos que pueden replicarse independientemente de los cromosomas de una célula.

• Son microorganismos que se hallan en los límites entre lo vivo e inerte, que solo pueden existir asociados a un organismo vivo al cual parasitan

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Similitud con los organismos vivos

Diferencias con los organismos vivos

Características específicas solo delos

virus

1. Capacidad para multiplicarse (forma de reproducción)2. Tienen antecedentes hereditarios3. Variabilidad4. Se adaptan a las condiciones del ambiente.

1. No manifiestan las propiedades de la vida

2. No consumen alimentos 3. No generan energía4. No crecen 5. No intercambian

materia6. Tienen forma de

cristales, no poseen estructura celular.

1. Tamaños muy pequeños

2. Estructura simple de ADN y ARN, incluida en una membrana proteica Capside.

3. Ocupan un sitio fronterizo entre la materia viva e inerte

4. Gran velocidad de reproducción

5. La información genética se halla en el ADN o ARN

6. Son parásitos obligados, fuera del huésped existe forma de partículas virales Viriones.

Variedad de virusSegún su simetría

Herpes Gripe Mosaico del tabaco

Bacteriófago Poliomielitis Adenovirus

CARACTERÍSTICAS• Aprovechan de la maquinaria genética de

la célula hospedadora.

• Son parásitos obligados de plantas animales y el hombre.

• Tiene una forma extracelular que les capacita para ser transmitidos de un hospedador a otro.

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CARACTERÍSTICAS

• Son complejos nucleoprotéicos, donde el material genético AND o ARN, se encuentran dentro de la cápside formada por proteínas y lípidos organisados en capsómeros.

• Su replicación intracelular es destructiva.

• Son herramientas para la genética microbiana e ingeniería genética.

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Estados virales

• Extracelular.- son partículas que contienen ácido nucleico rodeado de una proteína, asociados a otros componentes macromoleculares en dependencia del tipo de virus.

• En este estado se llama Virión , es metabólicamente inerte y carece de funciones respiratorias y biosintéticas.

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Estado extracelular

• Es la estructura mediante la cual, el genoma del virus se transporta, desde la célula donde se ha producido hasta otra célula a la cual invade.

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Estado intracelular

• Estado durante el cual tiene lugar la replicación viral, donde se producen copias del genoma virico y se sintetizan los componentes de la cubierta viral.

• El proceso de ingreso de un virus a una célula se denomina Infección.

• La célula que es infectada, se denomina hospedador.

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Genomas víricos• Los virus contienen o bien AND o ARN, de

cadena sencilla o doble.• También existen virus que contienen ambos

tipos de material genético, en distintos estados de su ciclo reproductivo; este es el caso de los retrovirus (ARN en el virión y ADN en la replicación) y del virus de la hepatitis B (ADN en el virión y ARN en la replicación).

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Clasificación

Se clasifican según varios criterios:•En función del tipo de material genético.•En función de los hospedadores.•En función de niveles taxonómicos gerárquicos: orden, familia, genero y especie.

•Según el número de filamentos de material genético.

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Clasificación

• Según la masa molecular relativa.

• Según el mecanismo de reproducción.

• Según su morfología.

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Tamaño

• El tamaño de los virus varía ampliamente de especie a especie.

• Poliovirus 28 nm., y 200 nm., virus de la viruela.

• Los genomas son más pequeños que la mayoría de las células. Así el más grande es de 670 kilopares de bases (Bacteriófago G)

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Determinación del tamaño

• Filtración

• Ultracentrifugación

• Difusión

• Fotografía

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Determinación del tamaño

Estructura

• A mas del material genético, poseen un número específico de unidades proteicas llamadas capsomeros, que se disponen siguiendo un modelo preciso y repetitivo en torno al genoma.

• Algunos poseen un solo tipo de proteína, otros poseen varios tipos de proteínas.

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Estructura

• Algunos virus poseen envolturas lipoproteicas (glicoproteínas).

• Estas membranas interaccionan con la célula hospedadora, es la responsable de:

1. Especificidad de la infección

2. Penetración viral

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Estructura

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Estructura

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Capsómeros

• Son unidades protéicas que forman la cubierta, con capacidad de autoensamblaje. Este proceso es mediado por Chaperones.

• El complejo ácido nucléico y proteína se denomina nuecleocápsida vírica

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Capsómeros virales

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Subunidades del capsómero

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Simetría viral

• La simetría hace referencia a la manera como las unidades proteicas se ordenan en la cubierta vírica.

• Se reconocen tres tipos de simetría que corresponden a dos formas: cilindrica y esférica.

• Los alargados poseen simetría Helicoidal, como VMT.

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Simetría viral

• Los virus esféricos tienen simetría icosaédrica, posee 20 caras.

• Los virus con simetría combinada, poseen una nuecleocáside con simetría cúbica y el nucleoproteido dispuesto en espiral.

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Tipos de CapsideSe distinguen tres tipos básicos de simetría:

1. Icosaedro

2. Espiral

3. Complejo

1. 2. 3.

La forma de la capside en los virus de ADN y ARN, es diferente: En los virus de ARN solo cúbica y espiral, en los virus de ADN, cúbica, espiral,

compleja y doble.

Enzimas en viriones

• Participan en el proceso de infección celular (lisozima).

• Polimerasas de ácidos nucleicos• Transcriptasa inversa (retrovirus)• Enzimas que ayudan a la liberación de los

virus de las células hospedadoras.• Neuraminidasas, que rompen proteínas y

glicolípidos del tejido conectivo.

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Replicación vírica

• El virus debe inducir a la célula hospedadora a sintetizar todos los componentes necesarios para fabricar más virus. El proceso ocurre en cinco etapas:

1. Fijación

2. Penetración

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Replicación vírica

3. Síntesis de ácido nucleico y proteína.

4. Ensamblaje

5. Liberación

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TIPO DE MATERIAL GENÉTICO

FIJACIÓN

• La interacción es altamente específica.• Una o más proteínas superficiales del

virus interaccionan con receptores de la superficie celular.

• Los receptores determinan qué células son susceptibles de ser infectadas.(ácido siálico, que es reconocido por el virus de la gripe)

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FIJACIÓN

• En ausencia de receptores el virus no puede adsorberse y no puede infectar. Si el receptor se altera el hospedaor puede hacerse resistente a la infección

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PENETRACIÓN

• La unión del virus a la célula genera cambios en el virus o en la célula, que permiten el ingreso del genoma vírico a la célula.

• Los virus animales son decapsidados en la membrana plasmática.

• Otros ingresan íntegramente en la célula por endocitosis.

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PENETRACIÓN

• Estos virus son decapsidados en el citoplasma celular.

• Los mecanismos más complejos se presentan en virus que infectan bacterias (T4 en E.coli)

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Bacteriófagos

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Bacteriofagos

• El virión tiene una cabeza, en cuyo interior se encuentra el ADN plegado y una larga cola en cuyo extremo hay una serie de fibras de cola.

• Las fibras fijan al virión a la pared celular.• Estas ser retraen y la cola contacta con la

pared celular

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Bacteriófagos

• El virión inyecta lisozima que perfora la pared celular.

• La vaina de la cola se contrae y el ADN del virus ingresa en la célula bacteriana.

• La cápside se queda en el exterior de la célula.

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Ciclo lisogénico

• Serie de etapas tras la infección del virus que conduce aun estado (lisogenia) en el que el genoma vírico se replica como un profago junto con el genoma del hospedador.

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Ciclo lítico

• Serie de etapas que tras la infección del virus que conducen a la replicación vírica y destrucción (lisis) de la célula hospedadora.

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¿Lisis o lisogenia?

• Virus como el bacteriófago lambda tiene interruptores genéticos que definen seguir el ciclo lítico o el ciclo lisogénico.

• Para la lisogenia deben ocurrir dos procesos: Impedirse la producción de proteínas tardías y la integración de una copia de lambda en el genoma del hospedador.

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CICLOS SILOGÉNICO Y LÍTICO

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Características del genoma de retrovirus

• Contienen dos moléculas idénticas de ARN mono catenario.

• El proceso de replicación vírica se reduce a:

1. Entrada

2. Decapsidación del virión.

3. Transcripción inversa

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Características del genoma de retrovirus

4. Integración

5. Transcripción.

6. Encapsidación.

7. Gemación.

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Viroides y priones

• Viroides.- Son pequeñas moléculas de ARN mono catenario circular. Son causa de enfermedades en plantas.

• La forma extracelular es el ARN desnudo sin cápside, es totalmente dependiente de la función del hospedador para su replicación. Se consideran intrones fugados.

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Viroides y priones

• Priones.- A diferencia de los anteriores poseen una forma extracelular distintiva compuesta exclusivamente de proteína, la misma que es infecciosa, para animales (prurito lumbar de las ovejas “scrapie”, encefalopatía espongiforme bovina BSE, y el Kuru en el hombre.

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CONCLUSIONES

• Los virus son organismos que se hallan en los límites de la materia viva e inerte.

• Pese a su simpleza sus mecanismos de existencia y organización son complejos.

• Conocimos la estructura organización molecular de los virus.• Identificamos las etapas fundamentales del proceso de infección y

reproducción viral

CUESTIONARIO

• Enumere dos características que distinguen a los virus de los organismos vivos, y dos que os hacen similares.

• ¿Cuál es el estado extracelular de los virus y cómo está organizado?

• De todos los criterios de clasificación de los virus ¿cuál es para usted el más importante y por qué?

• ¿A qué se denominan chaperones?• ¿En qué se diferencia un ciclo lítico de un ciclo lisogénico?• ¿Cuáles son los tipos de simetría viral?• ¿En que se diferencia un viroide de un prion?• ¿Cuáles son las etapas de la replicación viral?

BIBLIOGRAFÍA

• Alan J. Cann (2005). Principios de virologia molecular. Elsevier Academic Press.

• Andrew M.Q. King, Michael J. Adams, Eric B. Carstens, and Elliot J. Lefkowitz. Editors. (2012). Virus Taxonomy Classification and Nomenclature of Viruses. Academic Press is an imprint of Elsevier.

• Christian A. Tidona Gholamreza Darai (Eds.). (2002). The Springer Index of Viruses.

• Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke, Christine L. Case. (2013). Microbiology An Introduction, eleventh edition. Pearson Education, Inc.