TEMA 3. Formas Acelulares PDF

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TEMA 3. FORMAS ACELULARES 1. VIRUS Los virus son unos organismos acelulares que NO se consideran seres vivos. El virus es el agente patógeno general que afecta a los organismos, y el virión es cada partícula viral concreta. Fueron descubiertos por Ivanovsky a finales del siglo XIX, intentado aislar el agente patógeno de las enfermedades que afectaban a las plantas de tabaco. Filtraban la toxina de una planta enferma de manera que no pudiesen pasar las bacterias, y el líquido resultante lo inyectaban de nuevo a una planta sana, con la esperanza de que ésta no enfermara, pero enfermaba igualmente ya que los virus sí que atravesaban el filtro. Consideraron que eran organismos con capacidad de multiplicarse por sí mismos. A principios del siglo XX se descubrió el primer virus animal, el que provocaba la fiebre aftosa al ganado. El primer virus humano descubierto fue el de la fiebre amarilla. Finalmente, en los años 30 se observó el primer virus mediante microscopía electrónica. Las características de los virus son: ~ Son agentes filtrables → Son muy pequeños (nm), desde 18-300 nm. ~ Tienen capacidad de replicación, pero no por sí mismos, necesitan de las estructuras celulares → Parásitos intracelulares obligados. ~ Incapaces de producir energía por sí solos, necesitan estructuras celulares → Parásitos intracelulares obligados. ~ Contienen ARN o ADN, pero NO ambos. ~ Tienen una cubierta proteica denominada cápside, y pueden o no tener otra envuelta. ~ La célulasintetiza todos los componentes del virus, y éstos se autoensamblan dentro de la célula. ~ Gracias a su material genéticocodifican procesos que no les proporciona el huésped. 1.1 ESPECIFICIDAD La especificidad de los virus consiste en que cada tipo se especializa en infectar distintos tipos de géneros, especies e individuos → Rango de huésped. Hay virus:

Animales. Vegetales. Bacteriófagos (fagos).

Además, las cápsides y envueltas víricas pueden adoptar muchas formas → Icosaédricas, esféricas, espirales… 1.2 CLASIFICACIÓN Y DENOMINACIÓN 1º GRADO EN MEDICINA / Mª INMACULADA CIDONCHA LOZANO (20152016)

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En los virus hay muchísima variabilidad de clasificaciones y nomenclaturas, según las características, la enfermedad provocada, la localización geográfica… -

Ejemplos:

Picornavirus→ Pico (pequeño), RNA, virus → Provoca hepatitis A. Hepadnavirus→ Hepa (hepatitis), DNA, virus → Provoca hepatitis B. Enterovirus→ Entero (intestino), virus → Provocan enfermedades intestinales. Arenavirus → Arena (zona africana), virus. Papovavirus→ Pa (papiloma), po (polyoma), va (vacuolizantes), virus. Adenovirus → Afectan a las mucosas → Constipado. Herpesvirus →Herpes, virus → Provocan herpes simplestipo I y II. Poxvirus → Provocaba la viruela (está erradicada). Togavirus → Toga (envuelta), virus → Provoca la rubeola. Coronavirus → Provoca el SARS (síndrome agudo respiratorio severo). Orthomyxovirus → Provoca la gripe. Paramyxovirus→ Provoca el sarampión. Rhabdovirus→ Provoca la rabia.

 TIPOS DE CLASIFICACIÓN Los virus se clasifican en función de diversos aspectos:     

Estructura → Tamaño, morfología… Características bioquímicas → Estructura y modo de replicación. Enfermedades que provocan. Tipo de huésped → Bacterias, animales, bacterias… Tropismo (tipo de tejido al que afectan).

 CLASIFICACIÓN SEGÚN EL GENOMA VIRUS DE ADN (doble cadena): Con envuelta:

Sólo cápside: Papovavirus Poxvirus(viruela) Adenovirus(const.) Herpesvirus Hepadnavirus (hepatitis B) Parvovirus(ss)

VIRUS DE ARN (monocatenarias): 

ARN monocatenario de polaridad positiva (+) → ARN + Con envuelta:

Togavirus(rubeola) Flavivirus Coronavirus(SARS)

Sólo cápside: Picornavirus(hep A) Norovirus

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

ARN monocatenario de polaridad negativa (-) → ARN – Con envuelta:

Rhabdovirus(rabia) Filovirus(ébola) Orthomyxovirus(gripe) Paramyxovirus(sarampión) Bunyavirus Arenavirus



ARN bicatenario de ambas polaridades → ARN +/Doble cápside → Reovirus(respiratorio)



ARN monocatenario de polaridad positiva (+) mediante ADN → ARN + Con envuelta → Retrovirus(VIH) 1.3 ESTRUCTURA DEL VIRIÓN

~ Van de 18 – 300 nm. ~ Genoma → Material genético. ARN o ADN, nunca ambos. ~ Cápside (cubierta proteica) → Formada por proteínas que forman capsómeros, que constituyen la cápside. -

Almacena y protege el material genético. Facilita la transmisión del virus. Permite el reconocimiento de las células.

~ Envuelta (bicapa lipídica) → No todos los virus la tienen. Formada por fosfolípidos y lipoproteínasinteraccionando con la nucleocápside. ~ Enzimas accesoriaso esenciales → Proteínas estructurales. En función de si tienen envuelta o no, y de la forma de la cápside, tenemos varios tipos de virus:

2. VIRUS DESNUDOS ~ Su forma suele ser icosaédrica,helicoidal, o compleja (bacteriófagos). ~ Son muy resistentes a: Deshidratación. Ácidos. Detergentes.

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~ La cápside le proporciona:

Resistencia. Protección. Reconocimiento de células.

~ Fácil propagación → Sobretodo por vía fecal-oral, ya que sobreviven a nuestro tubo digestivo. ~ Liberación por lisis → Rompen la membrana de la célula para poder salir.

3. VIRUS CON ENVUELTA ~ Su forma suele ser redondeada, pleomórfica (excepto rhabdovirus, filovirus, poxvirus…). ~ La envuelta está formada por lípidos, proteínas, y glicoproteínas. Su estructura es de bicapa (procede de la membrana celular). ~ En la envuelta están las proteínas de fijación del virus(VAP), que reconocen y se unen a las células a las que infectan. Adoptan forma de espículas (espinas):  Hemaglutininas (HA) → Reconocen a receptores que están también en los eritrocitos. Al reconocerlos, se forman aglutinaciones.  Neuraminidasa→ Igual que en el caso anterior, pero utiliza esta sustancia para desprenderse de la célula una vez que sale de ella, para no seguir interaccionando.  Antígenos. ~ Estos virus son más lábiles → NO son tan resistentes por lo que también se dificulta su propagación. ~ Suelen propagarse por líquidos o fluidos biológicos. ~ Modifican la membrana celular durante la replicación para formar la envuelta. ~ Salen de la célula generalmente por gemación, pero también por exocitosis y lisis.

4. REPLICACIÓN VIRAL Consta de varias fases: 

FASE PRECOZ ~ ~ ~ ~



Reconocimiento de la célula diana. Unión a la célula. Penetración. Pérdida de la cubierta.

FASE TARDÍA ~ Síntesis de macromoléculascon las estructuras de la célula infectada. ~ Autoensamblaje con las macromoléculas sintetizadas anteriormente. ~ Liberación → Lisis, gemación, exocitosis…

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Existe un periodo de eclipse entre la pérdida de las cubiertas y el autoensamblaje, en el que NO se detecta su presencia.

En el caso de los bacteriófagos, tienen 2 tipos de ciclos replicativos: 

CICLO LÍTICO ~ ~ ~ ~



Inyecta el material genético en la bacteria dejando la cápside fuera. Tiene lugar la replicación del genoma y la síntesis de las estructuras víricas. Autoensamblaje. Los nuevos viriones salen de la célula por lisis.

CICLO LISOGÉNICO ~ Inyecta el material genético en la bacteria dejando la cápside fuera. ~ El material genético del virión se une al de la bacteria → Profago. ~ Cuando la bacteria replica su genoma, replica también el del virión, generándose así muchas nuevas bacterias infectadas. ~ En cualquier momento el profago puede separarse del material genético de la bacteria y continuar con el ciclo lítico. 4.1 RECONOCIMIENTO DE LA CÉLULA DIANA

Las células tienen receptores específicos para determinados virus en sus membranas (proteínas, hidratos de carbono, glicoproteínas, glicolípidos…) A su vez, los virus tienen moléculas VAP que utilizan para adherirse a las células diana. Dependiendo del tipo de VAP y el tipo de receptores celulares, se reconocen unos organismos u otros → Rango de huésped. Además, dentro de una misma especie pueden reconocer células de determinados tejidos → Tropismo tisular. 4.2 PENETRACIÓN En función de si es un virus desnudo o con envuelta, existen diferentes maneras de penetración del virión en la célula:  VIRUS DESNUDOS   

Viropexia→ El virus atraviesa la membrana plasmática de la célula. Picornavirus. Inyección del ADN→ Penetra directamente el genoma en la célula, dejando la cápside fuera. Típica de los bacteriófagos. Endocitosis mediada por receptores de lacápside.La mayoría de los virus desnudos.

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 VIRUS CON ENVUELTA  

Endocitosis mediada por receptoresde laenvuelta. Fusiónde lamembrana plasmáticacelular y la envuelta.Retrovirus.

4.3 PÉRDIDA DE LAS CUBIERTAS Para comenzar la replicación y la transcripción, es necesario que pierdan las cubiertas. En algunos tipos de penetración se pierden directamente las cubiertas, como en la inyección del ADN. Lo más típico es que los viriones entren mediante endocitosis con las cubiertas, por lo que necesitan un mecanismo para perderlas. Se fusionan con los lisosomas y aprovechan su pH ácido para deshacer sus cubiertas, y después destruye los lisosomas para evitar la degradación del material genético. Esta liberación del genoma ha de realizarse en determinados lugares: -

Virus de ADN → Debe entrar en el núcleo. Virus de ARN → Debe liberarse en el citoplasma.

4.4 SÍNTESIS DE MACROMOLÉCULAS En esta fase el virión comienza a replicarse y a sintetizar macromoléculas utilizando las estructuras de la célula. En función de si es ADN o ARN, monocatenario o bicatenario, y si es de polaridad positiva o negativa, se lleva a cabo de forma diferente.  VIRUS DE ADN BICATENARIO (+/-) Sigue el mismo procedimiento que lleva a cabo la célula para duplicar su ADN → El ADN viral entra en el núcleo, se duplica, y se transcribe a ARNm(se transcribe la cadena – para dar lugar a ARNm +). Utiliza ADN-polimerasa ADN dependiente para la duplicación, y laARN-polimerasa ADNdependientepara la transcripción. A partir de este punto, el ARNm sale al citoplasma y tiene lugar la traducción.  VIRUS DE ADN MONOCATENARIO (+ ó -)

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Una vez que entra la cadena de ADN al núcleo, si es de polaridad +ó - se genera, mediante la encima ADN-polimerasa ADN dependientepropia de la célula la cadena complementaria - ó +. Después sigue el mismo mecanismo que la célula para llevar a cabo la transcripción y la traducción.  VIRUS DE ARN MONOCATENARIO (+) Se queda en el citoplasma, y dado que es de polaridad +, sirve directamente como ARNm y puede sintetizar ARN-polimerasa ARN dependienteque se utilizará después(la célula no lo tiene, ya que no lo necesita). Utilizando dicha encima genera su cadena complementaria de polaridad -, que no podrá ser usada para la traducción, pero sí para su propia replicación. De esta manera consigue duplicarse y sintetizar las moléculas necesarias.  VIRUS DE ARN MONOCATENARIO (-) NO puede actuar directamente de ARNm, tiene que generar su cadena complementaria de polaridad + para que ésta actúe de ARNm. Es necesario ARN-polimerasa ARN dependientepara generar dicho ARN de polaridad +. Ésta encima ha entrado con el virus, no se genera dentro de la célula. Utilizando dicha enzima se genera la cadena complementaria que actúa de ARNm, así se pueden sintetizar las proteínas necesarias y se puede llevar a cabo la replicación.  VIRUS DE ARN BICATENARIO Utiliza la cadena de polaridad – para generar otra cadena complementaria de polaridad + que actúe de ARNm,y así poder llevar a cabo la traducción y sintetizar proteínas como la ARN-polimerasa ARN dependiente. Una vez formado el virus, cuando se ha ensamblado, dentro de la cápside se sintetiza la cadena complementariacon las enzimas sintetizadas,y por eso se queda la doble cadena.  VIRUS DE ARN MONOCATENARIO (+) MEDIANTE ADN La cadena, ya que es de polaridad +, se utiliza directamente comoARNm y sintetiza las proteínas necesarias para los mecanismos de después, ADN-polimerasa ARN dependiente o retrotranscriptasa, transcriptasa reversa, o transcriptasa inversa. Con ello lleva a cabo la retrotranscripción y genera la cadena complementariade polaridad - pero de ADN en lugar de ARN, y después la doble cadena de ADN. La integrasa ayuda a introducir al retrovirus al núcleo. 1º GRADO EN MEDICINA / Mª INMACULADA CIDONCHA LOZANO (20152016)

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Una vez así se une al mecanismo celular para llevar a cabo su replicación.

LOS VIRUS DE ADN: ~ El genoma puede permanecer en la célula infectada → Infecciones persistentes o latentes. ~ Semejante al ADN celular → Transcripción y replicación. ~ Utilizan la maquinaria de transcripción celular. ~ Regulación temporal de la transcripción:  

Genes precoces → Se traducen en enzimas y proteínas de unión al ADN. Genes tardíos → Se traducen en proteínas estructurales, como las de la cápside.

~ A mayor tamaño, mayor control sobre su replicación. LOS VIRUS DE ARN: ~ Replicación en el citoplasma. ~ Necesitan ARN-polimerasa ARN dependiente codificada por el virus, ya que la célula no puede aportárselo. ~ Las cadenas de ARN de polaridad + pueden actuar directamente como ARNm. ~ Las cadenas de ARN de polaridad – son la plantilla para generar ARN complementario de polaridad + que pueda actuar como ARNm. ~ Retrovirus → Lleva a cabo la retrotranscripción 4.5 AUTOENSAMBLAJE ~ Tiene lugar el reconocimiento de las ‘piezas’, después interactúan, y se ensamblan. ~ Tiene lugar tanto en el núcleo (ADN) como en el citoplasma (ARN):  

Procápside vacía. Proteínas alrededor del genoma. Virus con envuelta → Aproximación de la nucleocápside a la membrana → Gemación.

Virus desnudos

4.6 LIBERACIÓN  Virus desnudos → Lisis (muerte celular).  Virus con envuelta → Gemación (la célula sobrevive). 1º GRADO EN MEDICINA / Mª INMACULADA CIDONCHA LOZANO (20152016)

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5. VIRUS COMO VECTORES -

Los virus son fáciles de replicar. Sólo infectan a tejidos diana específicos. Podemos utilizar los virus defectuosos o atenuados → Vacunas. Llevamos a cabo manipulación genética a los virus.

Las aplicaciones que les damos son: -

Tratamiento de sustitución de genes. Vacunas frente a otros agentes o tumores. ‘Asesinos’ de determinados tumores.

6. VIROIDES Y PRIONES  VIROIDES -

Son partículas más sencillas: 1971 → Se descubrieron agentes infecciosos formados únicamente por ARN. Están compuestos por 240-600 nucleótidos → Son muy pequeños, 1/10 parte de los virus. Transmiten enfermedades a vegetales. No tienen ni proteínas,ni lípidos.

 PRIONES -

Formados únicamente por proteínas. No tienen material genético. Son proteínas iguales que las de nuestro organismo (Pr.p c) pero con conformación tridimensional distinta (Pr.psc). Cambian la forma a las proteínas de los organismos de manera que no sean efectivas → Sobretodo en células neuronales. Son proteínas mal plegadas que inducen a que se plieguen otras mal, y forman agregados que dañan a las células nerviosas.

Los priones fueron descubiertos gracias a diversos investigadores: -

1957 → Gajdusek estudió la enfermedad denominada Kuru (neurodegenerativa). Intentó aislar el agente patógeno infeccioso y no lo logró. En esa sociedad se practicaba elcanibalismo → Era el medio de infección. Los pacientes NO tenían los síntomas típicos de las infecciones virales. 1959 → Otro investigador observó lo mismo en la enfermedad de Scrapie. 1982 → Prusiner estudió la encelopatía espongiforme.

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