La genética es un área de estudio de la biología que tiene como objeto comprender y explicar los genes, formados por segmentos de ADN (doble hebra) y ARN (hebra simple), tras la transcripción de ARN mensajero, ARN ribosómico y ARN de transferencia, sintetizados a partir del ADN que también controla la estructura y el funcionamiento de cada célula, con la capacidad de crear copias exactas de sí mismo (replicación).
LOS VIRUS
Son agentes infecciosos microscópicos acelulares que solo pueden multiplicarse dentro de las células de otros organismos. Son un medio importante de transferencia de genes, incrementando la diversidad genética.
El origen evolutivo de los virus aún es incierto, algunos podrían haber evolucionado a partir de plásmidos[1], mientras que otros podrían haberse originado desde bacterias.
Dos características distintivas de los virus son su composición simple y su forma de reproducción, que determinan su forma de supervivencia: el parasitismo intracelular obligado.
Infectan a todo tipo de organismos. Se transmiten de muchas maneras diferentes. Puede ser mediante vectores de transmisión como insectos, o por vía aérea, fecal- oral, de contacto o por transmisión sexual- sanguínea.
No todos los virus provocan enfermedades, ya que muchos se reproducen sin causar ningún daño al organismo infectado.
ESTRUCTURA
Los virus presentan una amplia diversidad de formas y tamaños. Tienen un diámetro de entre 10 y 300 nanómetros.
Cuando el virus está morfológicamente completo y ya es infeccioso, es denominado virión. Están compuestos por ácido nucleico, que contiene la información hereditaria y puede ser ADN o ARN, y se asocia con un grupo pequeño de proteínas que pueden tener una función enzimática o estabilizadora; el conjunto del genoma y las moléculas proteicas puede ser llamado núcleo, “core” o nucleoide y está rodeado por la cápside[2]; en algunos virus más complejos se encuentra la envoltura, una capa extra de protección, constituida por lípidos y glicoproteínas.
GENOMA DE LOS VIRUS.
Se puede ver una enorme variedad de estructuras genómicas entre las especies de virus.
Un virus tiene un genoma compuesto en su mayoría de ARN o también de ADN, y reciben respectivamente los nombres de virus ADN y virus ARN.
En los virus ARN, se habla de un genoma segmentado, que se encuentra dividido dentro del virión. Cada segmento suele codificar una proteína y estos reunidos forman una cápside. Estos ofrecen ventajas evolutivas, siendo capaces de intercambiar y combinar genes, produciendo virus descendientes con características únicas.
Un genoma vírico puede ser:
❖ Monocatenario: consisten en un ácido nucleico no emparejado. Las cadenas pueden ser positivas o negativas, dependiendo de si son complementarias en el ARNm vírico. El ARN viral positivo es idéntico al ARNm viral y por tanto puede ser traducido inmediatamente por la célula huésped. El ARN viral negativo es complementario del ARNm y por tanto debe ser convertido en ARN positivo antes de ser traducido.
❖ Bicatenario: consisten en dos ácidos nucleicos emparejados y complementarios.
Algunos virus contienen un genoma que es parcialmente bicatenario y parcialmente monocatenario.
Forma de replicación
En una célula infectada se sintetiza una gran cantidad de moléculas nuevas del ácido nucleico genómico que la infectó, en función de la capacidad informacional del genoma que entró en la misma. Este es el principio por el cual los virus aseguran su continuidad genética. El otro componente fundamental de los virus son las proteínas estructurales y funcionales. Estas se sintetizan dentro de la célula infectada bajo la codificación genética del virus pero usando la maquinaria celular, produciendo de cada proteína una gran cantidad de unidades. El armado de un virus resulta de la asociación de las proteínas estructurales con las nuevas moléculas de ácido nucleico viral.
Proceso de reproducción viral (General):
❖ La adsorción: Es el proceso inicial en el ciclo de vida de un virus, se da en el momento de la unión entre el virus y la célula hospedadora. En este proceso las proteínas de la cápside vírica y los receptores específicos de la superficie celular del huésped se unen.
❖ La penetración le sigue a la adsorción, en esta los virus se introducen a la célula, se puede dar por tres medios: la endocitosis mediada por receptor, fusión con la membrana plasmática y traslocación a través de la membrana plasmática.
❖ El despojo es el momento en el cual enzimas virales o del huésped degradan la cápside vírica dando lugar a la liberación del ácido nucleico del virus.
❖ La replicación implica la síntesis de ARNm, la síntesis y ensamblaje de proteínas víricas y replicación del genoma viral en todos los virus con rasgos de ARN positivo. Este proceso es esencial para mantener la estabilidad de la información genética contenida en el ADN, y se produce mediante la utilización de enzimas idénticas a la replicación del ADN celular.
❖ Luego se produce el ensamblaje de partículas víricas, tras este proceso, a menudo, se produce una modificación post- traduccional de las proteínas víricas. En virus como el VIH, esta modificación o maduración, se produce después de que el virus haya sido liberado de la célula huésped. El ensamblaje puede producir nuevas partículas virales.
❖ Los virus son liberados de la célula huésped por lisis[3]. Los virus envueltos (como el VIH) son liberados de la célula huésped por gemación. Durante este proceso, el virus adquiere su envoltura, que es una parte modificada de la membrana plasmática del huésped.
Parasitismo de los virus
El parasitismo se ejerce a nivel genético; el genoma viral dentro de la célula transforma la capacidad potencial de información que tiene el virión, en activar la función bioquímica, utilizando la energía; los caminos metabólicos y fundamentalmente el aparato de síntesis de proteínas que posee la célula de forma de producir réplicas de sus elementos constitutivos.
Tipos de virusdependiendo de su forma de replicación y de su material genético.
❖ Virus de ADN: La replicación del genoma se produce en el núcleo de la célula. La mayoría de virus ADN son completamente dependientes de la maquinaria de síntesis de ADN y ARN de la célula hospedadora, y su maquinaria de procesamiento de ARN.
❖ Virus de ADN bicatenario: El material genético está compuesto por ADN de doble cadena y se replica usando una ADN polimerasa, es dependiente del ADN. Debe entrar en el núcleo de la célula hospedadora antes de que sea capaz de replicarse. Además, requieren de las polimerasas de la célula hospedadora para replicar el genoma viral y, por lo tanto, son altamente dependientes del ciclo celular.
❖ Virus de ADN monocatenario: Poseen en su material genético ADN de cadena sencilla y se replica usando una ADN polimerasa dependiente del ADN. Éstos poseen un ADN infectante monocatenario, formado por una única cadena de nucleótidos. Para que exista la replicación en este virus, es necesario que el ADN de cadena simple se convierta en ADN de cadena doble en las células infectadas.
❖ Virus de ARN: Su información genética está codificada en ARN; por lo que usan como material genético el ARN. La replicación se suele producir en el citoplasma. Se pueden clasificar en unos cuatro grupos según su modo de replicación. La polaridad del ARN (si puede ser utilizado directamente o no para producir proteínas) determina en gran medida el mecanismo de replicación, y si el material genético es monocatenario o bicatenario. Los virus ARN utilizan sus propias ARN replicasa para crear copias de su genoma.
❖ Virus ARN bicatenario: Son virus que poseen ARN de cadena doble en su genoma. Se replican en el citoplasma y no dependen de las polimerasas de las células huésped, ya que incluyen estas enzimas en el virión. La traducción es monocistrónica (cada uno de los segmentos codifica una sola proteína).
❖ Virus ARN monocatenario positivo: Los virus ARN monocatenarios positivos tienen ARN de cadena sencilla de sentido positivo como material genético. Estos son idénticos al ARNm viral y pueden ser inmediatamente traducidos por la célula huésped. La replicación tiene lugar principalmente en el citoplasma y no es tan dependiente del ciclo celular como en los virus ADN. Los virus ARN de sentido positivo tienen genomas con la misma polaridad del ARNm y pueden ser empleados directamente para la síntesis de proteínas usando la maquinaria de traducción de la célula huésped.
❖ Virus ARN monocatenario negativo:Poseen como material genético un ARN de cadena sencilla de sentido negativo. El ARN viral negativo es complementario del ARNm y por lo tanto debe convertirse en ARN positivo antes de la traducción. Los virus ARN de sentido negativo utilizan una ARN polimerasa o transcriptasa para formar ARN de sentido positivo. La molécula ARN de sentido positivo entonces actúa como un ARNm viral, que se traduce en proteínas por los ribosomas del hospedero. La proteína resultante se dedica directamente a la producción de los elementos de los nuevos viriones.
❖ Virus ARN monocatenario retrotranscrito: Un virus ARN monocatenario retrotranscrito tiene un ARN de cadena sencilla en su genoma que se replica en la célula hospedadora mediante transcripción inversa, es decir, mediante la formación de ADN a partir del molde ARN. Estos virus usan transcriptasa inversa codificada viralmente, para producir ADN a partir del genoma ARN viral. Este ADN a menudo se integra en el genoma del huésped, como en el caso de los retrovirus y seudovirus, donde es replicado y transcrito por el huésped.
❖ Virus ADN bicatenario retrotranscrito: Estos virus se replican mediante la transcripción inversa, que es la formación de ADN a partir de una plantilla de ARN. Los virus de transcripción inversa que contienen un genoma de ADN utilizan un intermedio de ARN durante la replicación del genoma.
Clasificación taxonómica de los virus:
Orden (-virales)
Familia (-viridae)
Subfamilia (-virinae)
Género (-virus)
Especie ( )
[1] Fragmentos de ADN que se mueven entre las células.
[2] Cubierta proteica de forma helicoidal, o icosaédrica (anillo)
[3] Proceso de ruptura de la membrana celular que produce la salida del material intracelular
LOS VIRUS
Son agentes infecciosos microscópicos acelulares que solo pueden multiplicarse dentro de las células de otros organismos. Son un medio importante de transferencia de genes, incrementando la diversidad genética.
El origen evolutivo de los virus aún es incierto, algunos podrían haber evolucionado a partir de plásmidos[1], mientras que otros podrían haberse originado desde bacterias.
Dos características distintivas de los virus son su composición simple y su forma de reproducción, que determinan su forma de supervivencia: el parasitismo intracelular obligado.
Infectan a todo tipo de organismos. Se transmiten de muchas maneras diferentes. Puede ser mediante vectores de transmisión como insectos, o por vía aérea, fecal- oral, de contacto o por transmisión sexual- sanguínea.
No todos los virus provocan enfermedades, ya que muchos se reproducen sin causar ningún daño al organismo infectado.
ESTRUCTURA
Los virus presentan una amplia diversidad de formas y tamaños. Tienen un diámetro de entre 10 y 300 nanómetros.
Cuando el virus está morfológicamente completo y ya es infeccioso, es denominado virión. Están compuestos por ácido nucleico, que contiene la información hereditaria y puede ser ADN o ARN, y se asocia con un grupo pequeño de proteínas que pueden tener una función enzimática o estabilizadora; el conjunto del genoma y las moléculas proteicas puede ser llamado núcleo, “core” o nucleoide y está rodeado por la cápside[2]; en algunos virus más complejos se encuentra la envoltura, una capa extra de protección, constituida por lípidos y glicoproteínas.
GENOMA DE LOS VIRUS.
Se puede ver una enorme variedad de estructuras genómicas entre las especies de virus.
Un virus tiene un genoma compuesto en su mayoría de ARN o también de ADN, y reciben respectivamente los nombres de virus ADN y virus ARN.
En los virus ARN, se habla de un genoma segmentado, que se encuentra dividido dentro del virión. Cada segmento suele codificar una proteína y estos reunidos forman una cápside. Estos ofrecen ventajas evolutivas, siendo capaces de intercambiar y combinar genes, produciendo virus descendientes con características únicas.
Un genoma vírico puede ser:
❖ Monocatenario: consisten en un ácido nucleico no emparejado. Las cadenas pueden ser positivas o negativas, dependiendo de si son complementarias en el ARNm vírico. El ARN viral positivo es idéntico al ARNm viral y por tanto puede ser traducido inmediatamente por la célula huésped. El ARN viral negativo es complementario del ARNm y por tanto debe ser convertido en ARN positivo antes de ser traducido.
❖ Bicatenario: consisten en dos ácidos nucleicos emparejados y complementarios.
Algunos virus contienen un genoma que es parcialmente bicatenario y parcialmente monocatenario.
Forma de replicación
En una célula infectada se sintetiza una gran cantidad de moléculas nuevas del ácido nucleico genómico que la infectó, en función de la capacidad informacional del genoma que entró en la misma. Este es el principio por el cual los virus aseguran su continuidad genética. El otro componente fundamental de los virus son las proteínas estructurales y funcionales. Estas se sintetizan dentro de la célula infectada bajo la codificación genética del virus pero usando la maquinaria celular, produciendo de cada proteína una gran cantidad de unidades. El armado de un virus resulta de la asociación de las proteínas estructurales con las nuevas moléculas de ácido nucleico viral.
Proceso de reproducción viral (General):
❖ La adsorción: Es el proceso inicial en el ciclo de vida de un virus, se da en el momento de la unión entre el virus y la célula hospedadora. En este proceso las proteínas de la cápside vírica y los receptores específicos de la superficie celular del huésped se unen.
❖ La penetración le sigue a la adsorción, en esta los virus se introducen a la célula, se puede dar por tres medios: la endocitosis mediada por receptor, fusión con la membrana plasmática y traslocación a través de la membrana plasmática.
❖ El despojo es el momento en el cual enzimas virales o del huésped degradan la cápside vírica dando lugar a la liberación del ácido nucleico del virus.
❖ La replicación implica la síntesis de ARNm, la síntesis y ensamblaje de proteínas víricas y replicación del genoma viral en todos los virus con rasgos de ARN positivo. Este proceso es esencial para mantener la estabilidad de la información genética contenida en el ADN, y se produce mediante la utilización de enzimas idénticas a la replicación del ADN celular.
❖ Luego se produce el ensamblaje de partículas víricas, tras este proceso, a menudo, se produce una modificación post- traduccional de las proteínas víricas. En virus como el VIH, esta modificación o maduración, se produce después de que el virus haya sido liberado de la célula huésped. El ensamblaje puede producir nuevas partículas virales.
❖ Los virus son liberados de la célula huésped por lisis[3]. Los virus envueltos (como el VIH) son liberados de la célula huésped por gemación. Durante este proceso, el virus adquiere su envoltura, que es una parte modificada de la membrana plasmática del huésped.
Parasitismo de los virus
El parasitismo se ejerce a nivel genético; el genoma viral dentro de la célula transforma la capacidad potencial de información que tiene el virión, en activar la función bioquímica, utilizando la energía; los caminos metabólicos y fundamentalmente el aparato de síntesis de proteínas que posee la célula de forma de producir réplicas de sus elementos constitutivos.
Tipos de virusdependiendo de su forma de replicación y de su material genético.
❖ Virus de ADN: La replicación del genoma se produce en el núcleo de la célula. La mayoría de virus ADN son completamente dependientes de la maquinaria de síntesis de ADN y ARN de la célula hospedadora, y su maquinaria de procesamiento de ARN.
❖ Virus de ADN bicatenario: El material genético está compuesto por ADN de doble cadena y se replica usando una ADN polimerasa, es dependiente del ADN. Debe entrar en el núcleo de la célula hospedadora antes de que sea capaz de replicarse. Además, requieren de las polimerasas de la célula hospedadora para replicar el genoma viral y, por lo tanto, son altamente dependientes del ciclo celular.
❖ Virus de ADN monocatenario: Poseen en su material genético ADN de cadena sencilla y se replica usando una ADN polimerasa dependiente del ADN. Éstos poseen un ADN infectante monocatenario, formado por una única cadena de nucleótidos. Para que exista la replicación en este virus, es necesario que el ADN de cadena simple se convierta en ADN de cadena doble en las células infectadas.
❖ Virus de ARN: Su información genética está codificada en ARN; por lo que usan como material genético el ARN. La replicación se suele producir en el citoplasma. Se pueden clasificar en unos cuatro grupos según su modo de replicación. La polaridad del ARN (si puede ser utilizado directamente o no para producir proteínas) determina en gran medida el mecanismo de replicación, y si el material genético es monocatenario o bicatenario. Los virus ARN utilizan sus propias ARN replicasa para crear copias de su genoma.
❖ Virus ARN bicatenario: Son virus que poseen ARN de cadena doble en su genoma. Se replican en el citoplasma y no dependen de las polimerasas de las células huésped, ya que incluyen estas enzimas en el virión. La traducción es monocistrónica (cada uno de los segmentos codifica una sola proteína).
❖ Virus ARN monocatenario positivo: Los virus ARN monocatenarios positivos tienen ARN de cadena sencilla de sentido positivo como material genético. Estos son idénticos al ARNm viral y pueden ser inmediatamente traducidos por la célula huésped. La replicación tiene lugar principalmente en el citoplasma y no es tan dependiente del ciclo celular como en los virus ADN. Los virus ARN de sentido positivo tienen genomas con la misma polaridad del ARNm y pueden ser empleados directamente para la síntesis de proteínas usando la maquinaria de traducción de la célula huésped.
❖ Virus ARN monocatenario negativo:Poseen como material genético un ARN de cadena sencilla de sentido negativo. El ARN viral negativo es complementario del ARNm y por lo tanto debe convertirse en ARN positivo antes de la traducción. Los virus ARN de sentido negativo utilizan una ARN polimerasa o transcriptasa para formar ARN de sentido positivo. La molécula ARN de sentido positivo entonces actúa como un ARNm viral, que se traduce en proteínas por los ribosomas del hospedero. La proteína resultante se dedica directamente a la producción de los elementos de los nuevos viriones.
❖ Virus ARN monocatenario retrotranscrito: Un virus ARN monocatenario retrotranscrito tiene un ARN de cadena sencilla en su genoma que se replica en la célula hospedadora mediante transcripción inversa, es decir, mediante la formación de ADN a partir del molde ARN. Estos virus usan transcriptasa inversa codificada viralmente, para producir ADN a partir del genoma ARN viral. Este ADN a menudo se integra en el genoma del huésped, como en el caso de los retrovirus y seudovirus, donde es replicado y transcrito por el huésped.
❖ Virus ADN bicatenario retrotranscrito: Estos virus se replican mediante la transcripción inversa, que es la formación de ADN a partir de una plantilla de ARN. Los virus de transcripción inversa que contienen un genoma de ADN utilizan un intermedio de ARN durante la replicación del genoma.
Clasificación taxonómica de los virus:
Orden (-virales)
Familia (-viridae)
Subfamilia (-virinae)
Género (-virus)
Especie ( )
[1] Fragmentos de ADN que se mueven entre las células.
[2] Cubierta proteica de forma helicoidal, o icosaédrica (anillo)
[3] Proceso de ruptura de la membrana celular que produce la salida del material intracelular
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