¿Sabes que son los VIRUS? Morfología y composición química de los virus

in #cervantes6 years ago (edited)
Hola amigos, un saludo a toda la comunidad científica de #cervantes, #stem-espanol, #SteemStem y #Steemit. En esta oportunidad les traigo algo diferente a lo que he venido publicando. Esta nueva área que me he interesado en desarrollar y de la que quiero compartirles es sobre Virología, comenzare en este primer post refiriéndome a los aspectos morfológicos y algunas generalidades de los virus, para luego ir detallando algunos virus particulares que tienen gran importancia clínica, que son muy interesantes y que están presentes en el día a día de nuestra sociedad.

Comencemos entonces...

¿Que son los virus?

Los virus son los agentes infecciosos más pequeños que afectan a los humanos y actualmente existe un debate sobre considerarlos o no como organismos vivos. Los virus están formados por un conjunto de genes que pueden ser de ADN o ARN, ubicados dentro de una capa proteica que lo recubre y empaqueta, pero además hay virus que pueden tener una membrana doble de lípidos llamada envoltura.

Ilustracion del Virus de la Hepatitis C
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Debemos tener en cuenta cierta terminología necesaria al momento de estudiar a los virus:

  • La cubierta proteica que poseen los virus se le conoce como Cápside.
  • La cubierta proteica en conjunto con el material genético ADN o ARN se le conoce como Nucleocapside.
  • La partícula viral completa se denomina Virión, que puede tener o no la membrana lipídica, si la tiene decimos que el virus está envuelto, si carece de ella decimos que el virus está desnudo.
  • Cada proteína que se usa para construir la cápside se denominan Proteomeros.

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Los virus son de crecimiento intracelular estricto, lo que los convierte en parásitos porque no pueden replicarse fuera de la célula huésped, ya que utilizan los componentes celulares tanto estructurales como metabólicos para cumplir esta función.

Tenemos entonces que morfológicamente el virion está constituido por:

1. Material genético.
2. Proteínas, que pueden ser estructurales y no estructurales, incluyendo enzimas.
3. Membrana lipídica (que puede o no estar presente).

Antes de desarrollar cada uno de los componentes, es necesario conocer la simetría de los virus. Existen tres tipos de simetría de la capside: helicoidal, icosaedrica y compleja.

  • Simetría Helicoidal: tienen una forma como de tubos huecos con paredes proteicas. Estas proteínas están dispuestas de tal manera que existe un engranaje y anclan al material genético presente a ellas. Ejemplo: Virus del Ébola.

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  • Simetría Icosaedrica: sabemos que un icosaedro, es un poliedro con 20 caras y con forma de triángulo equilátero con 12 vertices. Estas capsides de constituyen a partir de unidades básicas con forma de botón que se les llama capsomeros, que pueden ser pentámeros (formado por 5 proteomeros) donde se incluyen los vértices o hexámeros (formado por 6 proteomeros) que constituyen el resto de la capside. Ejemplos: Virus del Herpes simple, Rotavirus, Adenovirus, otros.

Foto editada por: @fran.frey
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  • Simetría Compleja: Acá entran el resto de las simetrías que no son helicoidales ni icosaedricas. Por ejemplo los poxvirus que tienen forma ovoide con cuerpos laterales y los bacteriófagos que tiene una cabeza icosaedrica, un cuello, vaina y una cola fibrosa. Ejemplo: VIH, variola virus (viruela), otros.

Viriones del virus de la viruela (Poxvirus), en micrografía electrónica de transmisión
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Bacteriófago
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Material genético viral:


Está compuesto por un solo tipo de ácido nucleico, ADN o ARN. A su vez puede ser monocatenario (una sola hebra de ácidos nucleicos) ADNss, ARNss, o bicatenario (dos hebras de ácidos nucleicos) ADNdc, ARNdc, además la forma puede presentarse de manera circular o lineal, y podría ademas estar segmentado o no segmentado.


Es muy importante destacar que existen hebras de ARN que pueden ser positivas o negativas (ARN+ o ARN-), si son positivas es porque su secuencia es capaz de sintetizar proteínas directamente al invadir la célula, es decir, pueden ser traducidos por los ribosomas de la célula huésped inmediatamente después de su entrada, lo cual hace al virus infeccioso, mientras que si es de cadena negativa, es no infeccioso y debe primero sintetizar una cadena complementaria de ARN+ con la ayuda de la polimerasa.

El tamaño del genoma varía mucho, según las bases de ácidos nucleicos que esta posea, puede ir desde 3.2kpb (kilo pares de bases) a 375 kpb, en el caso de virus de ADNds. En el caso de ARNss de 7kb (kilo bases) a 30kb.

Ejemplo de virus que afectan humanos
Foto propia: @fran.frey

Proteínas Virales:


Las proteinas constituyen el 50-90% del virus según sea su tamaño y complejidad. Los virus son genéticamente extraordinarios, ya que, algunos con un genoma tan pequeño pueden sintetizar pocas proteínas para mantener todas sus funciones, por ejemplo el poliovirus, sintetiza solo 4 proteínas, y existen otros con genomas mucho más grandes capaces de sintetizar hasta 100 proteínas como en el caso de los poxvirus.


El genoma de los virus con tan solo tres genes puede cumplir todas sus funciones, un simple virion necesita un gen estructural para codificar proteínas para la capside y dos genes no estructurales, uno para codificar las proteínas receptoras que se unirán a la célula del huésped y un gen para la formación de proteínas que participan en la replicación, como lo es la polimerasa.

Estructura genómica del poliovirus tipo 1. El genoma PV consiste en una molécula de ARN de polaridad positiva, monocatenaria, que codifica una única poliproteína. Se observan los tres genes P1, P2 y P3
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Cabe resaltar nuevamente que otros virus poseen mucho mas genes para codificar proteínas y otras enzimas necesarias, según la complejidad morfológica, estructural y biológica del virus.
  • Las proteínas estructurales: son aquellas que mantienen la forma, estructura simétrica y protegen el genoma viral. Aquí se incluyen las glicoproteínas, que le confieran las características antigénicas particulares a cada virus y le permite el contacto e interacción con los receptores del huésped para su posterior entrada, ya que muchos virus tienen tropismo o afinidad por ciertas células humanas como por ejemplo el Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH) que tiene tropismo por los receptores de los Linfocitos T CD4. El virus de la influenza mejor conocido como virus de la gripe, posee en su superficie hemaglutinina y neuraminidasa, que son glucoproteinas expresadas por el virus, siendo estas capaces de mutar, cambiando sus determinantes antigénicos, por tal motivo siempre hay reinfecciones en las poblaciones, porque evaden la respuesta antigenica por el cambio de secuencias de aminoácidos en estas glucoproteinas debido a las mutaciones frecuentes y por esta misma razón no existe una vacuna única y especifica para el Virus de la Influenza.
  • Las proteínas no estructurales: Se localizan en el interior del virion, y son esenciales para la replicación del virus y mantener la progenie viral. Aquí se incluyen la polimerasa y la transcriptasa reversa en el caso de los virus que dependen de ella.

Por otro lado existe una proteína denominada Proteína M o Proteína Matriz, que se localiza entre la nucleocapside y la cara interna de la membrana lipídica, esta es importante para el ensamble en la etapa final de la replicación viral, ya que se une a la cara interna de la membrana celular de la célula infectada, facilita la fijación de las glicopreteinas y atrae a las nucleocapsides formadas para la futura gemación.

VIH diagrama morfológico
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Membrana Lipídica:


Es la membrana externa del virus, que puede estar presente o no. Está formada por dos capas de lípidos o de glucolipidos, ya que, se deriva de las membranas celulares de los organelos celulares o de la membrana plasmática al salir por gemación. También puede tener otros componentes como fósforo, nitrógeno y azufre.

La bicapa lipídica celular está formada por fosfolipidos con un extremo polar y otro apolar, así que esta misma característica estará presente en el virion.

Esta envoltura le confiere al virus flexibilidad y pleomorfismo de su forma original, le genera protección a la nucleocapside y ayuda al virus a entrar a la célula bien sea por viropexis (mediado por receptores) o por fusión directa.

Las glucoproteinas mencionadas anteriormente se le conoce en algunos casos como Espiculas que van desde la proteina M, atraviesan esta membrana lipídica y sobresalen al exterior del virion, siendo las encargadas de ese primer contacto virion-célula huesped.

Aquí se muestran otros ejemplos de la morfología viral:

- Adenovirus

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- Virus Influenza o Virus de la Gripe

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- Rotavirus

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Tamaño de los virus

(Un virus es) “una mala noticia envuelta en una cubierta de proteína”. —Peter Medawar

"El mundo desde el microscopio es algo maravilloso" sígueme: @fran.frey (Estudiante UCV-Venezuela)

IMG-20180608-WA0016.jpg Foto Propia: @fran.frey

Fuentes:

  • Jawetz, Melnick y Adelberg, Microbiología Medica: Virologia, Propiedades generales de los virus. 25a ed. McGraw-Hill. c2010. p. 373-383
  • Kenneth J. Ryan, C. George Ray, Sherris Microbiología Medica: Virus Patógenos, Naturaleza de los virusde los virus. 5ta ed. McGraw-Hill. c2011. p. 83-88