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6.6. L O S V I R U SL O S V I R U S
Elaborado por:Elaborado por:
Dra. Ahidé López MerinoDra. Ahidé López Merino
Departamento de MicrobiologíaDepartamento de Microbiología
Escuela Nacional de CienciasEscuela Nacional de Ciencias
Biológicas, IPNBiológicas, IPN
LOS VIRUS
Los objetivos de este tema son:
- Comprender la naturaleza de los virus: su espectro de
huéspedes, tamaño, estructura y ciclos celulares; como se
clasifican y denominan
- Los ciclos de vida de los bacteriófagos
- Los métodos empleados para cultivar y mantener virus
en el laboratorio
- La naturaleza de los viroides y los priones
DEFINICIÓN DE VIRUS.-
Son elementos genéticos que se replican en forma
independiente a los cromosomas de una célula pero no
fuera de las células.
Son paquetes de información genética, con organización
simple y acelular que cuando parasitan células dirigen su
maquinaria metabólica para fabricar más virus.
VIRUS
Todos los organismos celulares pueden ser atacados por
los virus: las bacterias, los organismos eucarióticos
vegetales y animales uni y pluricelulares incluida la
especie humana todos son vulnerables a diferentes tipos
de virus.
El termino virus deriva del latín y significa “tóxico, fluido
ponzoñoso o veneno”, el término se empleo para designar
a todo agente patológico infeccioso o para designar al
agente etiológico de toda enfermedad infecciosa.
Iwanowski en 1982 observó que el extracto filtrado de
plantas de tabaco infectadas con mosaico, no eliminaba al
agente causante de la enfermedad, ya que al inocular el
filtrado en una planta sana le producía la enfermedad.
En 1888, Beijerinck, confirmó los hallazgos de Iwanowski
y denominó al agente etiológico virus filtrable, debido a
que pasaba los filtros conocidos, además de que era
demasiado pequeño para ser observado al microscopio.
Ejemplos de lesiones que
ocasionan los virus de plantas
a) Lesiones necróticas causadas por el virus
del mosaico de tabaco en las hojas de la
planta
b) Enfermedad del mosaico de la judia las
hojas de la planta muestran una deformación
y una coloración amarilla
c) Cambios en el color de las hojas causadas
Por el virus del mosaico de tabaco en las
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  • 1. 6.6. L O S V I R U SL O S V I R U S Elaborado por:Elaborado por: Dra. Ahidé López MerinoDra. Ahidé López Merino Departamento de MicrobiologíaDepartamento de Microbiología Escuela Nacional de CienciasEscuela Nacional de Ciencias Biológicas, IPNBiológicas, IPN
  • 2. LOS VIRUS Los objetivos de este tema son: - Comprender la naturaleza de los virus: su espectro de huéspedes, tamaño, estructura y ciclos celulares; como se clasifican y denominan - Los ciclos de vida de los bacteriófagos - Los métodos empleados para cultivar y mantener virus en el laboratorio - La naturaleza de los viroides y los priones
  • 3. DEFINICIÓN DE VIRUS.- Son elementos genéticos que se replican en forma independiente a los cromosomas de una célula pero no fuera de las células. Son paquetes de información genética, con organización simple y acelular que cuando parasitan células dirigen su maquinaria metabólica para fabricar más virus.
  • 4. VIRUS Todos los organismos celulares pueden ser atacados por los virus: las bacterias, los organismos eucarióticos vegetales y animales uni y pluricelulares incluida la especie humana todos son vulnerables a diferentes tipos de virus. El termino virus deriva del latín y significa “tóxico, fluido ponzoñoso o veneno”, el término se empleo para designar a todo agente patológico infeccioso o para designar al agente etiológico de toda enfermedad infecciosa.
  • 5. Iwanowski en 1982 observó que el extracto filtrado de plantas de tabaco infectadas con mosaico, no eliminaba al agente causante de la enfermedad, ya que al inocular el filtrado en una planta sana le producía la enfermedad. En 1888, Beijerinck, confirmó los hallazgos de Iwanowski y denominó al agente etiológico virus filtrable, debido a que pasaba los filtros conocidos, además de que era demasiado pequeño para ser observado al microscopio.
  • 6. Ejemplos de lesiones que ocasionan los virus de plantas a) Lesiones necróticas causadas por el virus del mosaico de tabaco en las hojas de la planta b) Enfermedad del mosaico de la judia las hojas de la planta muestran una deformación y una coloración amarilla c) Cambios en el color de las hojas causadas Por el virus del mosaico de tabaco en las hojas de una orquidea
  • 7. COMPARACION DE LOS VIRUS CON OTROS MICROORGANISMOS CARACTERISTICAS VIRUS OTROS MICRORGANISMOS En genera,l se cultivan en medios libres de células No se pueden cultivar en medios libres de células CULTIVO Generalmente por auto reproducción Possen su propia maquinaria sintética Requiere de una célula huésped Utiliza la maquinaria metabólica de la célula huésped REPRODUCCION METABOLISMO Membrana y pared muy complejas Usualmente una cubierta proteica simple CUBIERTA EXTERNA Generalmente >>200 nm DNA y RNA Generalmente <<200 nm DNA o RNA TAMAÑO ACIDO NUCLEICO
  • 8. CLASIFICACION Los virus se clasifican con base en: A. La célula huésped que infectan B. El tamaño, C. La estructura y D. Ciclo de vida
  • 9. A. En función del huésped que infectan existen virus de: - animales - plantas - hongos - microorganismos eucarióticos - microorganismos procarióticos A los virus de las bacterias se les denomina bacteriófagos o fagos (fago significa comer en griego).
  • 10. A... Los virus presentan una marcada especificidad de huésped por lo que atacan solo a una especie aunque a veces afectan a ciertas variedades seleccionadas de cultivos de plantas, razas de animales, o cepas de microorganismos dentro de una sola especie La especificidad hacia cierto huésped esta determinada por la presencia de receptores en la superficie de la célula blanco.
  • 11. B. El tamaño de los virus oscila entre 10 nm y 400 nm; los poliovirus miden 28nm y el virus de la viruela 200nm. Son más pequeños que cualquier célula procariótica. Por ello solo se pueden observar con ayuda del microscopio electrónico.
  • 12. Virus vistos al microscópio electrónico de barrido
  • 13. Tamaños comparativos de algunos virus y bacterias comunes
  • 14. C. Los virus están constituidos básicamente de ácido nucleico y proteínas, denominada nucleocápside; sin embargo, algunos virus pueden poseer una cubierta formada de otros compuestos - La cubierta proteica que rodea al ácido nucleico de los virus se denomina cápside, las moléculas de proteína que la constituyen se denominan capsómeros. Las cápsides pueden estar constituidas de uno o más tipos de capsómeros.
  • 15. - Los virus se pueden clasificar en diversos tipos morfológicos con base en la estructura de su nucleocápside: - Helicoidales - Poliédricos - Envueltos - Complejos Helicoidal Polihédrico
  • 16. Virus de la gripe humana es un ejemplo de un virus con envoltura a) Microfotografía en la que se observa la gran flexibilidad de la envoltura b) Esquema del virus en donde se muestran todos sus componentes
  • 17. - La cubierta que poseen algunos virus se denomina envoltura, está formada por restos de la membrana plasmática de la célula huésped que el virus adquiere al salir de dicha célula. La membrana consta de lípidos (de origen celular) y proteínas que codifica el virus. Algunas sobresalen de la cubierta por lo que se les denomina espículas o proyecciones y son de naturaleza glicoproteica.
  • 18. Ejemplo de virus complejo, bacteriofago T4 a) Esquema del fago en el que se señalan sus estructuras principales b) Microfotografía del fago
  • 19. Modelo de la cápside de un bacteriófago Representación esquemática de los principales tipos de virus de bacterias Los tamaños son en escala aproximada
  • 21. D. Los virus tienen una fase extracelular en la que la partícula vírica o virión es inerte en su metabolismo, no respira ni biometaboliza nada. La fase intracelular se inicia cuando ingresa a la célula huésped, en la que ocurre la replicación vírica, se sintetizan todos los componentes del virus empleando los componentes metabólicos y estructurales de la célula huésped.
  • 22. Varios ejemplos de virus de animales y del hombre. De izquierda a derecha y de arriba abajo:virus del mosaico del tabaco, rotavirus, viruela, dengue, polio y adenovirus.
  • 23. Varios ejemplos de virus de animales y del hombre. De izquierda a derecha y de arriba abajo: influenza, ebola y HIV sobre un linfocito.
  • 24. REPLICACIÓN DEL BACTERIÓFAGO T4 EN Escherichia coli Se lleva a cabo en siete etapas y tiene una duración aproximada de 25 minutos (fig 8.23) 1. Fijación.- Adsorción del virión a la célula susceptible, por medio de una o más proteínas viricas que se unen a componentes específicos de la célula llamados receptores. Los receptores pueden ser proteínas, polisacáridos o complejos lipoproteína-polisacárido, ácidos teicoicos propios de la célula huésped. En el caso que no exista receptor o esté modificado, no se adsorberá el virión y la célula será resistente al ataque de este virus. El bacteriófagos T4 se une primero a través de las fibras de la cola que interactúan específicamente con polisacáridos de la membrana externa de la bacteria, las fibras se retraen y la cola establece contacto con la membrana.
  • 26. Bacteriófagos T4 fijados a los receptores de la superficie de Escherichia coli algunos están inyectando su ácido nucleico al interior de la célula
  • 28. 2. Penetración.- Introducción del virión o inyección de su ácido nucleico a la célula a través de diversos mecanismos que dependen de la naturaleza de la célula huésped. En el caso del bacteriófagos T4, una vez que estableció contacto con la célula libera una enzima semejante a la lisozima que genera un hueco por el que, la vaina de la cola al contraerse, inyecta el ADN del virión.
  • 30. Detalle de las etapas de penetración de un bacteriófago
  • 31. Ciclo lítico del bacteriofago T4 3. Fases tempranas de la replicación en las que la maquinaria biosintética de la célula huésped se altera en una etapa previa a la síntesis de los ácidos nucleicos víricos, se produce mARN vírico y proteínas enzimáticas necesarias para la síntesis de los componentes víricos. 4. Replicación del ácido nucleico vírico 5. Síntesis de proteínas que constituyen las subunidades estructurales de la cubierta del virión, proteínas de la cabeza y cola 6. Ensamblaje de las unidades estructurales y empaquetamiento del ácido nucleico en las nuevas partículas víricas 7. Liberación de los viriones maduros como resultado de la lisis celular, el bacteriófago T4 sintetiza una enzima llamada lisozima T4 que actúa rompiendo la peptidoglicana de la bacteria.
  • 33. Curso de los eventos que se presentan en la infección del fago T4 en el tiempo
  • 34. Ciclo lisogénico de virus Los virus capaces de entrar en un estado llamado lisogenia, se denominan atemperados. Estos virus se adsorben y penetran pero no toman el control de la célula huésped. En la lisogenia la mayor parte de los genes víricos no se expresa y el genoma viral se duplica junto con el bacteriano para generar un clon de células infectadas que pueden crecer y dividirse durante largos periodos. A la forma latente del genoma viral se le denomina profago. Bajo condiciones ambientales adecuadas la bacteria llamada lisogénica puede entrar a un proceso de inducción y producir espontáneamente viriones del fago atemperado.(esquema)
  • 36. LOS VIROIDES Son moléculas pequeñas de ARN monocatenario circular que representan a los patógenos más pequeños de entre 246 a 375 nucleótidos de longitud. Carecen de una cápside proteica, son desnudos. Causan enfermedades en las plantas. Los viroides se localizan en el nucleolo de las células huésped (de 200 a 10,000 copias) y pueden producir una enfermedad latente, con síntomas leves o letales. Su estructura que asemeja un DNA de doble cadena, parece permitir que sea replicado por la RNA polimerasa de la célula.
  • 37. Estructura de un viroide
  • 38. LOS PRIONES -Parecen estar constituidos solo de proteínas - No se ha demostrado la existencia de ácido nucleíco - Es una partícula infecciosa y se han descrito varios priones causantes de enfermedades en los animales como el prurito lumbar (scrapie) de las ovejas y cabras y la encefalopatía bovina espongiforme (enfermedad de las vacas locas); el kuru y la enfermedad de Creutzfeldt- Jakob que produce demencia en el hombre. - Se localizan principalmente en las neuronas, que son células que producen una proteína semejante a los priones en cantidades importantes y en condiciones normales. Aparentemente, el prion modifica esta proteína y la maquinaria biosintética de la célula produciéndose muchas copias de la proteína patogénica.
  • 39. Estructura de las proteínas de un prion Modelo de las dos configuraciones que pueden adoptar las proteínas del prion. a) Forma benigna b) Forma dañina
  • 40. METODOS EMPLEADOS PARA CULTIVAR VIRUS •De bacterias •De células animales
  • 41. Método de la doble placa Se emplea para cultivar, estudiar y determinar el número de bacteriófagos que existen en una muestra. Consiste en colocar un volumen de la célula huésped y un volumen de una dilución del fago en un volumen de agar al 0.7% fundido, se mezclan y se vierte el contenido sobre una placa con agar nutritivo, se deja solidificar y se incuba. Se cuenta el número de placas (zonas sin crecimiento), que aparecerán sobre un crecimiento confluente de la bacteria, según se aprecia en las fotos que siguen. Los viriones son los responsables de la formación de una placa. Con este método se determinan las unidades formadoras de placas que contendrá una muestra dada. También se usa este método para estudiar la morfología y características de cada una de las placas producidas por el bacteriófago.
  • 42. Caja en la que se muestran placas líticas Método de la doble placa de agar
  • 43. Placas líticas producidas por dos tipos de bacteriófagos en Escherichia coli FAGO LAMDA FAGO T4
  • 44. Cultivo de virus en embrión de pollo Los virus son incapaces de reproducirse en ausencia de una célula viva. Los virus animales se han cultivado en huéspedes animales durante mucho tiempo, así como en huevos embrionados o embriones de pollo 6 a 12 semanas. La inoculación se lleva a cabo con ayuda de una aguja hipodérmica estéril. En la membrana corioalantoidea se inoculan virus como el de la Vaccinia (ver el esquema siguiente). Las lesiones o pústulas se puedencuantificar, de modo que se puede determinar el número de particulasvirales presentes. (ver foto en la que se muestran las pústulas) El virus de la parotiditis prefiere la cavidad alantoidea (ver el esquema siguiente)
  • 45. Diferentes sitios de inoculación en un embrión de pollo Virus de la parotiditis Virus de la vaccinia
  • 46. Membrana corioalantoidea infectada con virus de la vaccinia en la que se observan las pústulas
  • 47. Los cultivos celulares Las técnicas de cultivo celular y del cultivo de tejidos se desarrollaron en los años 50, con lo que se pudo realizar la proliferación y el recuento de los virus animales, que al igual que los bacteriófagos requieren de una célula para poder replicarse. El cultivo celular en monocapa es barato y se realiza en el laboratorio en botellas o cajas de plástico que contienen un medio complejo suplementado con suero. El virus al infectar las células de la monocapa produce un efecto denominado efecto citopático, el cual se observa en la siguiente imágen. Existen muchas lineas celulares que permiten cultivar diferentes tipos de virus, para fines de producción de vacunas o para el estudio de las características del Virus. Ejemplos de líneas celulares: HeLa, fibroblastos fetales humanos, riñon de embriones humanos
  • 48. Efecto citopático causado por el virus del herpes inoculado a un cultivo de células de la línea Hep-2 a) células normales b) células infectadas
  • 49. REFERENCIAS Ingraham J. L. & C. A. Ingraham. 1998. Volumen 1. Introducción a la Microbiología. Edit. Reverté, S. A. Lim, L. 1998. Microbiology. 2nd, edition. Edit. WCB Mc Graw-Hill Madigan, M. T., J. M. Martinko, & J. Parker. 2000. Brock, Biology of Microorganisms, 9th edition. Edit. Prentice Hall Prescot, L. M., J. P. Harley & D. A. Klein. 1999. Microbiología. 4th edition, Edit. Mc Graw-Hill Interamericana