Tema 17 Formas acelulares

TEMA 17

FORMAS ACELULARES: VIRUS, VIROIDES Y PRIONES

Cuando termines de estudiar este tema deberás saber:

• Qué es un microorganismo ya a qué grupos taxonómicos pertenecen.• Los tipos de relaciones que establecen los microorganismos con otros seres vivos.• Qué es un virus y cuáles son sus componentes.• A qué se llama partícula viral o virión.• Qué criterios se pueden utilizar para clasificar los virus.• Las etapas del ciclo lítico de un virus bacteriófago.• Las diferencias entre los ciclos lítico y lisogénico de los virus.• Qué es un profago o fago atenuado.• Describir el ciclo de un retrovirus como el VIH.• Cuáles son las características de otras formas acelulares como los viroides y los priones

I. INTRODUCCIÓN: CONCEPTO Y TIPOS DE MICROORGANISMOS

- Tradicionalmente los microorganismos se han definido como seres vivos que no pueden ser estudiados sin laayuda de instrumentos ópticos.

- Actualmente se definen como un grupo heterogéneo de seres vivos que pueden realizar todos los procesos vi-tales bien como células individuales o formando agrupaciones.Presentan una gran diversidad, tanto de capacidades metabólicas como de hábitats. Algunos establecen rela-ciones de simbiosis con otros organismos, otros los parasitan (algunos son parásitos obligados), también pue-den nutrirse de los restos de otros seres vivos (saprófitos) o actuar como organismos oportunistas o patógenos(provocan enfermedades).

- Se trata de un grupo taxonómicamente heterogéneo que incluye organismos muy diferentes:• Bacterias: reino Monera, con organización procariota.• Protozoos: reino Protoctista, eucariotas.• Hongos microscópicos (levaduras y mohos): reino Fungi, eucariotas.• Virus y Priones: aunque tradicionalmente incluidos en los libros de microbiología son formas acelulares que

no pueden considerarse como organismos.

Comparación entre células y virus

Característica Procariotas Eucariotas VirusCrecimiento: incremento de tamaño

Ocurre en todos Ocurre en todos No ocurre

Reproducción: incremento de númeroOcurre en todos Ocurre en todos

Solo dentro de una célulahuésped

Excitabilidad: capacidad de reaccionar a estímulos del me-dio

Ocurre en todos Ocurre en todosEn algunos virus, como re-

acción al huésped

Metabolismo: reacciones químicas controladas de los seresvivos.

Ocurre en todos Ocurre en todosUtilizan el metabolismo del

huésped

Estructura celular: estructura delimitada por una membra-na y que es capaz de realizar todas las funciones anteriores.

Presente en todos Presente en todosCarecen de membrana y

de estructura celular

II. LOS VIRUS

A. Concepto y características- Originalmente se utilizó el nombre de virus (del término latino que significa veneno) para denominar a los

agentes mal conocidos causantes de enfermedades. En el sentido actual, los virus fueron descubiertos porIwanovski en 1892 como agentes causantes del mosaico del tabaco que pasaban a través de los filtrosbacterianos.

- No pueden ser considerados organismos. Tienen una organización acelular, a mitad de camino entre losniveles de organización abióticos y los bióticos.

- Las características que los definen son las siguientes:• Muy pequeños (menos de 250 nm): solo son visibles con el microscopio electrónico.• Estructura muy simple: un ácido nucleico (DNA o RNA, nunca los dos) rodeado por una envoltura proteica.• No crecen: no necesitan materia ni energía para su metabolismo.• No se relacionan con otros virus ni con el medio.• No tienen metabolismo propio. Son parásitos intracelulares obligados.• Alternan entre un estado extracelular de inactividad metabólica y otro intracelular activo.• Pueden cristalizar.

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B. Composición- En la composición de los virus se pueden distinguir unos componentes esenciales, presentes en todos los

virus, y otros adicionales que solo aparecen en ciertos virus.- Los componentes esenciales son proteínas globulares (normalmente estructurales, aunque ocasionalmen-

te aparecen algunos enzimas) y un ácido nucleico (DNA o RNA, nunca los dos).- Como componentes adicionales pueden aparecer fosfolípidos y polisacáridos en virus que presentan en-

voltura.C. Estructura del virión

- Se llama virión a la partícula viral morfológicamente completa e infecciosa. Está formada por los siguientescomponentes:

1. Ácido nucleico- Ya se ha mencionado anteriormente que los virus tienen un único tipo de ácido nucleico.- Puede ser lineal o circular y doble o sencilla. Lo más frecuente es DNA bicatenario, lineal o circular, o

bien RNA monocatenario, siempre lineal.2. Cápsida

- La cápsida es una estructura proteica que rodea el ácido nucleico. La cápsida y el ácido nucleico juntossuelen recibir la denominación de nucleocápsida.

- Está constituida por subunidades denominadas capsómeros. Cada capsómero puede estar formado poruna o más subunidades proteicas. Su número es constante para cada virus.En los casos más sencillos hay solo un tipo de capsómero, pero hay virus que tienen más de uno.

- Por la morfología de su cápsida, pueden distinguirse los siguientes tipos de virus:a. Virus de simetría helicoidal

- Presentan solo un tipo de capsómero que se dispone helicoidalmente alrededor del ácido nucleico.Vistos al microscopio electrónico tienen aspecto de bastones alargados.

- Como ejemplos de este tipo de virus podemos citar al virus de la rabia y el TMV (virus del mosaicodel tabaco).

b. Virus de simetría icosaédrica (virus esféricos)- Generalmente son icosaédricos. Suelen existir dos tipos de capsómeros, los que forman las caras y

las aristas y los que constituyen los vértices. Virus de la polio.c. Virus complejos

- Virus complejos. Se distinguen: una cabeza poliédrica, que contiene el DNA; un cuello; una cola,compuesta por un eje tubular proteico rodeado por una vaina contráctil; y una placa basal con espi -nas basales y filamentos caudales que sirven al virus para adherirse a la pared de la célula huésped.Estructura característica de algunos virus bacteriófagos (T2, φx174).

3. Envoltura- Se trata de una estructura membranosa a veces proteica, o bien de composición lipídica y polisacárida

(en este caso suele derivar de la membrana de la célula parasitada).- El virus como el de la gripe, el del sarampión, el del herpes o el HIV presentan envoltura.

Virus con simetría helicoidal - TMV Virus Icosaédrico - Adenovirus

Virus complejo - Bacteriófago T2 Virus con envoltura - Virus de la gripe


D. Ciclos de multiplicación de los virus- Los virus no poseen metabolismo propio. Introducen su ácido nucleico en otra célula y éste dirigirá el me-

tabolismo del huésped en su propio beneficio.1. Ciclo lítico

- Adsorción (1) . La cola del fago se fija a receptores específicos de la pared bacteriana. Ciertos enzimassituados en la placa basal debilitan la pared de la bacteria.

- Inyección (2)del ácido nucleico. Se contrae la vaina caudal y el eje tubular atraviesa la pared.- Eclipse (3 y 4). El virus interrumpe el metabolismo bacteriano. El DNA bacteriano es degradado y los

genes virales se encargan de reconducir el metabolismo.- Ensamblaje (5). Los capsómeros recién sintetizados se ensamblan alrededor de las moléculas del AN

para formar nuevas partículas virales.- Lisis y liberación (6). Un enzima rompe la pared bacteriana y los virus son liberados.

2. Ciclo lisogénico- En el ciclo lisogénico, tras la inyección el DNA del virus se inserta en el cromosoma bacteriano convir -

tiéndose en un fago atenuado o profago.- La célula infectada sigue su ciclo normal, pero es inmune al fago y, ocasionalmente presenta propieda-

des especiales (como la producción de ciertas toxinas, por ejemplo).- Cada vez que la bacteria se divide, el profago se divide con ella. Ocasionalmente se puede producir el

salto a la fase lítica al separarse el fago atenuado del cromosoma bacteriano.


3. Ciclo de un retrovirus- Los virus animales tiene ciclos de multiplicación diversos, dependiendo del tipo de material hereditario

que tengan y de cómo se use este al entrar en la célula infectada.- El VIH (Virus de la Inmunodeficiencia Humana, agente causante del SIDA, Sindrome de InmunoDefi-

ciencia adquirida) es un retrovirus. Los retrovirus son un grupo de virus RNA que para infectar una célu-la tienen que transcribir su RNA a DNA (retrotranscripción o transcripción inversa) e insertarlo en elDNA de la célula huésped.

- El blanco del VIH son células del sistema inmunitario, concretamente una familia de linfocitos T, deno-minados linfocitos T CD4.

- El ciclo de multiplicación del VIH se puede resumir en los siguientes pasos:• Las glucoproteínas de la membrana del virus se unen a receptores específicos (CD4) de la célula

huésped.• Las membranas del virus y la célula se fusionan y la cápsida del virus penetra en el citoplasma.• La cápsida se descompone liberando el RNA del virus en el citoplasma.• La transcriptasa inversa del virus transcribe el RNA formando un DNA complementario. A continua-

ción el RNA del virus se degrada.• La transcriptasa inversa sintetiza la segunda hebra del DNA.• El DNA complementario entra en el núcleo y se integra en un cromosoma, formando un provirus. En

este estadio, el virus puede permanecer en la célula por un tiempo indefinido.• Cuando el provirus se activa, el DNA transcribe RNA viral que sale al citoplasma.• Los ribosomas de la célula humana traducen el RNA viral sintetizando las proteínas virales.• Las proteínas se ensamblan alrededor del RNA y forman nuevas nucleocápsidas.• Los nuevos virus brotan a través de la membrana plasmática quedando rodeados por una porción de

esta a la que se han incorporado previamente proteínas del virus.E. Clasificación de los virus

- La clasificación de los virus es compleja y no puede abordarse aquí de forma detallada. A continuación semencionan algunos criterios que se han utilizado en la clasificación y que permiten delimitar algunos gran-des grupos de virus.

- Por las características de su genoma: puede ser monocatenario (ss) o bicatenario (ds), de RNA o DNA, ypueden utilizar o no la transcriptasa inversa. Además, los virus RNA monocatenarios pueden ser o positi-vos (+) o negativos (-), dependiendo de si el RNA puede actuar directamente como mRNA o no, respecti -vamente.Este suele ser el principal criterio en las clasificaciones actuales.


- Como criterio secundario suele emplearse la estructura de la cápsida: virus helicoidales, virus icosaédricoso virus complejos. Cada uno de los anteriores puede tener o no envoltura.

- En función del huésped se pueden distinguir virus animales (zoovirus; DNA o RNA), virus vegetales (fitovi-rus; casi todos RNA) y virus de bacterias (bacteriófagos o fagos; casi todos DNA).

- Otros criterios pueden ser los epidemiológicos (vía de transmisión) o diagnósticos (síntomas): virus entéri-cos, respiratorios, transmitidos por artrópodos, virus oncogénicos …

III. OTRAS FORMAS ACELULARES

A. Viroides- Pequeñas moléculas de RNA circular de cadena sencilla formadas por unos pocos cientos de nucleótidos.

Carecen de cápsida y su tamaño es una milésima parte del de los virus más pequeños.- Aparecen con mayor abundancia en el núcleo de las células infectadas.- Sólo han sido detectados en plantas, en las que producen una gran variedad de enfermedades y pueden

ser transmitidos tanto horizontal como verticalmente. Hoy en día, muchos investigadores piensan que pue-den estar detrás de algunas enfermedades que afectan al hombre y a otros animales.

- No existen ninguna evidencia de que los viroides sean traducidos a proteínas, ni se conoce cómo causanlas enfermedades. Lo que sí parece es que tienen cierta capacidad autocatalítivca.

- Algunas semejanzas entre la secuencia de nucleótidos de los viroides y ciertos secuencias del genoma delas plantas no traducidas (intrones) sugieren que los viroides evolucionaron a partir de los intrones.

C. Priones- Las encefalopatías espongiformes transmisibles (TSEs) son enfermedades cerebrales degenerativas que

ocurren en muchos mamíferos, incluido el hombre. En estas enfermedades, se desarrollan progresivamen-te cavidades que hacen que adquiera el aspecto de una esponja. El scrapie es una TSE que afecta a ove-jas y cabras conocida desde hace 250 años.

- En los años 80 aparecieron numerosos casos de vacas afectadas por una TSE en Gran Bretaña que pu -dieron relacionarse con la ingestión de piensos obtenidos a partir de ovejas afectadas por el scrapie. Enlos 90 apareció una variedad de la enfermedad que afectaba a algunas personas que habían consumidocRNAe de vacas con TSE y que los medios de comunicación bautizaron con el nombre de “mal de las va-cas locas”.

- El kuru es otra TSE que afectaba a los nativos de una tribu de Nueva Guinea que practicaban canibalismoritual.

- Los investigadores encontraron que las TSEs podían ser transmitidas de un animal a otro mediante extrac-tos cerebrales de animales afectados. Sin embargo, los agentes que inactivan los ácidos nucleicos noinactivaban al agente causante de la enfermedad, lo que hizo suponer que eran proteínas y no de virus,como se pensaba hasta entonces, las causantes de la transmisión de la enfermedad.


- En 1982 Stanley Prusiner aisló e identificó la proteína causante de una TSE en el hamster y la denominóprión (acrónimo de proteinaceous infective particle).

- Las células normales del cerebro tienen una proteína de membrana denominada PrPc. Los tejidos afecta-dos por la encefalopatía espongiforme presentan una proteína con la misma secuencia de aminoácidospero con una estructura terciaria diferente, denominada PrPsc. Este cambio de forma afecta al funciona-miento de la proteína, que se acumula en las células del tejido nervioso y provoca su muerte.

- La proteína anómala PrPsc parece inducir un cambio conformacional en la proteína normal PrPc, transfor-mándola en anómala también (como una manzana podrida en un barril lleno de manzanas), aunque no seconoce el mecanismo de acción.

- En resumen, las características principales de los priones son las siguientes: Son partículas infecciosas proteicas que provocan las encefalopatías espongiformes transmisibles. Tienen la misma secuencia de aminoácidos de una proteína normal, pero su estructura es diferente. Inducen, por un mecanismo desconocido, la transformación de proteínas normales en anómalas. Contradicen el dogma central de la biología molecular, según el cual el flujo de información es en todos

los seres vivos: DNA → RNAm → Secuencia Aminoácidos → Estructura tridimensional de la proteína.La teoría de los priones propuesta por Prusiner supone la existencia de dos plegamientos para una únicasecuencia de amino ácidos. Además, el replegamiento de la PrP normal por acción de la PrP patológica,implica un flujo de información de una proteína a otra a nivel de estructura terciaria.

PrPc PrPsc

43% hélice-α 30% hélice-α43% lámina-β

relativamente soluble insoluble

Cuestiones de selectividadhttp://pdf.manuelgvs.com/bio/selectividad-biologia-17.pdf


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