Introducción
Se denomina virus, en general a un extenso grupo de
seres que tienen en común el ser parasitos obligados, es decir,
que solo pueden reproducirse en el interior de las células a las que
infectan.
Los virus son mucho mas pequeños que lasbacterias e incluso
pueden vivir en ellas, en animales, plantas, hongos y
protistas. El virus, al infectar, provoca que la
célula afectada fabrique para él las proteínas y
acido nucleico, en vez de sintetizar los constituyentes celulares que
necesita la célula para sí misma.
En realidad, los virus son macromoléculas constituidas
por acido nucleico (ADN o ARN) y rodeados por una cubierta
proteínica. La partícula infecciosa del virus se denomina virión y
esta compuesta de una fibra de acido nucleico dispuesta en
pliegues simétricos, y que contiene el material genético del virus, envuelto en
una cadena de unidades proteínicas.
Algunas características de los virus son
No tiene enzimas para efectuar sus propias funciones metabólicas.
No reaccionan frente a los estímulos del medio, pues al estar dentro de una
célula se comportan como
cuerpos inertes (sin vida).
Se multiplican y proliferan únicamente en tejidos
vivos.
En algunos virus el material genético es ADN y en
otros es ARN.
Los virus que infectan a las bacterias se llaman
bacteriófagos.
El mecanismo mediante el cual los virus infectan a las bacterias es el
siguiente
El virus infecta al inyectar el contenido de su cabeza (acido nucleico
viral) a través de un orificio, que él mismo hace, en la pared
celular. El acido nucleico viral asume el control del metabolismo de
la célula bacteriana, es decir, ordena la síntesis de mas
acido nucleico viral y de los demas componentes necesarios para
generar partículas de virus completas. Después se rompe la pared
celular (lisis), los virus recién formados se desprenden y las
partículas quedan libres para infectar a
otrasbacterias.
Muchas enfermedades del hombre y de otros animales son
causadas por virus. Entre ellas se pueden mencionar la
viruela, el resfriado común, el sarampión, las paperas y la
varicela.
Los estudios epidemiológicos muestran que las
infecciones virales en países desarrollados son la causa mas
común de enfermedades agudas que no requieren hospitalización.
En los países en desarrollo, las enfermedades virales causan un número importante en la mortalidad e incapacidades
permanentes, especialmente entre los niños. Las enfermedades virales
emergentes tales como
aquellas debidas al (VIH), virus del
ébola y hantavirus, aparecen regularmente. Ahora que los
antibióticos controlan efectivamente la mayoría de las
infecciones bacterianas, las infecciones virales proponen un
tratamiento relativamente mas grande y menos controlado para la salud
humana.
La existencia de los virus se estableció en 1892, cuando el
científico ruso Dimitri I. Ivanovsky, descubrió unas
partículas microscópicas, conocidas mas tarde como el
virus del mosaico del tabaco. En 1898 el botanico holandés
Martinus W. Beijerinck denominó virus a estas
partículas infecciosas. Años mas tarde,
se descubrieron virus que crecían en bacterias, a los que se
denominó bacteriófagos. En 1935, el bioquímico
estadounidense Wendell Meredith Stanley cristalizó el virus del mosaico del
tabaco, demostrando que estaba compuesto sólo del material genético llamado
acido ribonucleico (ARN) y de una envoltura proteica. En la
década de 1940 el desarrollo del microscopio electrónico
posibilitó la visualización de los virus por primera vez.
Años después, el desarrollo de centrífugasde alta velocidad permitió concentrarlos y
purificarlos. El estudio de los virus animales alcanzó su
culminación en la década de 1950, con el desarrollo de
los métodos del cultivo de células,
soporte de la replicación viral en el laboratorio. Después,
se descubrieron numerosos virus, la mayoría de los cuales fueron
analizados en las décadas de 1960 y 1970, con el fin de determinar sus
características físicas y químicas.
Virus y sus características
Generalidades
Los virus (del latín virus, «toxina» o
«veneno») se caracterizan por ser un tipo de agentes
infecciosos microscópicos acelulares que sólo
puede multiplicarse dentro de las células de otros organismos.
Los virus infectan todo tipo de organismos:
animales y plantas, bacterias, arqueas e incluso a otros virus. Son demasiado pequeños para ser
observados con un microscopio óptico, por
lo que se dice que son submicroscópicos; aunque existen excepciones. Los
virus se hallan en casi todos los ecosistemas de la Tierra y el estudio de
estos recibe el nombre de virología, una rama
de la microbiología.
Los virus se componen de dos o tres partes (químicamente): su material
genético, que porta la información hereditaria y que puede ser
ADN o ARN; una cubierta proteica que protege sus genes —capside—
y en algunos se puede encontrar una bicapa lipídica al estar fuera de la
célula —envoltura vírica—. Los
virus varían en forma, desde helicoides o icosaedros hasta estructuras
mas complejas. El origen evolutivo es
incierto, podrían haber evolucionado a partir de plasmidos
(fragmentos de ADN que se mueven entre las células), y otros
podrían desde bacterias. Ademas, los virusson un
medio importante de transferencia horizontal de genes lo que incrementa la
diversidad genética.
Los virus se diseminan de muchas maneras diferentes y cada tipo de tiene un método distinto de transmisión. Entre estos métodos se encuentran los vectores de
transmisión, que son otros organismos que los transmiten entre
portadores. Los virus vegetales se propagan por insectos, como
los afidos, mientras que los virus animales se suelen propagar por medio
de insectos hematófagos. Otros virus no precisan de vectores: el virus
de la gripe (rinovirus) se propaga por el aire y los norovirus son transmitidos
por vía fecal-oral, o a través de las manos, alimentos y agua
contaminados. Los rotavirus se extienden a menudo por contacto directo con
personas infectadas. El VIH es uno de los muchos virus que se transmiten por
contacto sexual o por exposición con sangre infectada.
Muchos virus se reproducen sin causar daños al
infectado. Algunos como
el VIH pueden producir infecciones permanentes o crónicas cuando este
continúa multiplicandose y evadiendo los mecanismos de defensa del huésped. En los animales, es frecuente que las infecciones víricas
produzcan respuestas inmunitarias que confiere una inmunidad permanente.
Los microorganismos como
las bacterias también tienen defensas contra las infecciones
víricas, conocidas como
sistemas de restricción-modificación. Los antibióticos no
tienen efecto sobre los virus, pero se han
desarrollado medicamentos antivirales.
Composición Química de los Virus
Los virus se componen de acido nucleico (ADN o ARN) asociado a
proteínas codificadas por dicho acido nucleico. Los virus puedentambién constar con una bicapa
lipídica membranosa (o envoltura), pero esta es adquirida de las
células huésped, usualmente por gemación a través
de la membrana de dichas células. Muchos virus codifican
proteínas estructurales (aquellas que forman una partícula
vírica madura (o virión)) y quizas una enzima que
participa en la replicación del genoma viral. El herpes virus es uno de los mas complejos y tiene 90
genes. Dado que muchos virus producen pocas o ninguna enzima, son
dependientes de las enzimas del huésped para la
replicación. De esta manera la composición
vírica y la replicación son fundamentalmente diferentes de
aquellas en organismos celulares.
Los virus se caracterizan por tener una composición
química muy simple. Las proteínas
que conforman el virión y constituyen la capsides son, en algunos
casos, proteínas de tegumento, glicoproteínas y proteínas
de matriz. Son proteínas que facilitan el
anclaje a las células huésped. Aparte de estas
proteínas estructurales, otras actúan como enzimas que involucran la
replicación viral como:
replicasas, polimerasas, transcriptasas, etc. También
pueden contener carbohidratos y lípidos, estos últimos
procedentes de las envolturas celulares, en general de la membrana celular.
Los virus mas simples dirigen la síntesis de unas cuantas proteínas, pero los mas grandes
pueden sintetizar de cinco a diez proteínas y los mas
complejos hasta doscientas proteínas.
Acidos nucleicos
El ADN y el ARN son los acidos nucleicos de los virus.
Nunca se presentan los dos juntos.
Se pueden presentar en doble cadena o sencilla, denominados dicaténicos
o unicaténicos,respectivamente.
Pueden estar organizados de forma circular o
lineal.
Pueden contener todos sus genes en una solo molécula
de acido nucleico o pueden estar divididas en varias moléculas.
Todos los genomas de los virus son haploides, esto quiere decir que solo existe
una copia de su material genético a excepción del
Retrovirus que es diploide.
El acido nucleico del virión puede infectar
por si solo a la célula y ademas puede crear un nuevo virión
a través de la transcripción viral.
Proteínas virales
Son largas cadenas de polipéptidos. Su finalidad principal es
facilitar la transferencia del acido nucleico viral de
una célula huésped a otra al protegerlo en el medio intercelular.
Sirven para proteger al genoma viral contra la
inactivación por las nucleasas celulares, participan en la
adhesión de la partícula viral a una célula sensible y
proporcionan la simetría estructural de la partícula viral.
Las proteínas establecen las características antigénicas del
virus. Los virus mas sencillos contienen una sola
proteína y los mas complejos contienen hasta cien
proteínas. Los virus conocidos consisten de
L-isómeros de aminoacidos comunes. Algunos virus codifican
proteínas estructurales que le sirven para construir la capside y
otros componentes del
virión. Otras proteínas no estructurales no son parte del
virión maduro pero intervienen en procesos de ensamble y
replicación.
Glicoproteínas virales Algunos virus con cubierta, tienen
glicoproteínas en forma de proyecciones que estan ancladas a la
membrana y se extienden hasta laenvoltura del virus. Sus
principales componentes son galactosa galactosamina, glucosa y glucosamina,
así como
manosa.
Lípidos virales
Los principales lípidos que contienen los virus son fosfolípidos
y glucolípidos de gran similitud con los lípidos que constituyen
la membrana celular de la célula huésped. Gran
parte de estos lípidos integran el virión, pero otra parte se
forma después de la infección, esta parte es la que difiere de
los lípidos celulares. Los lípidos constituyen entre un 20
y 35% del peso de los virus en algunos casos llega a ser del 50 al 60% del peso
viral, esto pasa cuando el colesterol es el principal constituyente.
Carbohidratos virales
Ademas de los carbohidratos de los acidos nucleicos (ribosa,
desoxirribosa, glucosa, gentibiosa) los virus también contienen hexosas,
pentosas y glucósidos. Los virus vegetales y
los bacteriófagos contienen una cantidad despreciable de carbohidratos.
Clasificación de los virus
Por no ser celulares y no desempeñar actividades metabólicas
propias, los virus no se clasifican en ninguno de los cinco reinos de seres
vivos, ni reciben nombre en latín. Hasta la
fecha todavía no existe acuerdo en cuanto a un
sistema para la clasificación de los virus, puesto que se sabe muy poco
sobre sus relaciones evolutivas. Aunque se ha propuesto un
sistema para su clasificación tentativa en géneros y familias,
dicho sistema aún no es aceptado por todos. Los virus suelen agruparse
según los siguientes criterios: por su tamaño (virus y viroides);
por su forma (helicoidal y poliédrica); por la presencia o ausencia de
una cubierta externa; por el tipo de acido nucleico (DNA o RNA)Clasificación morfológica
Los virus presentan una amplia diversidad de formas y tamaños, llamada
«morfología». Son unas 100 veces
mas pequeños que las bacterias. La mayoría de los
virus estudiados tienen un diametro de entre 10
y 300 nanómetros.
Una partícula vírica completa, conocida como virión,
consiste en un acido nucleico rodeado por una capa de protección
proteica llamada capside. Las capsides
estan compuestas de subunidades proteicas idénticas
llamadas capsómeros. Los virus tienen un «envoltorio lipídico» derivado de
la membrana celular del
huésped. La capside esta formada por proteínas
codificadas por el genoma vírico, y su forma es la base de la
distinción morfológica. Las subunidades proteicas
codificadas por los virus se autoensamblan para formar una capside,
generalmente necesitando la presencia del genoma viral. Sin embargo, los virus complejos codifican proteínas que
contribuyen a la construcción de su capside. Las
proteínas asociadas con los acidos nucleicos son conocidas como nucleoproteínas,
y la asociación de proteínas de la capside vírica
con acidos nucleicos víricos recibe el nombre
de nucleocapside. En general, hay cuatro tipos principales de
morfología vírica
Helicoidal
Las capsides helicoidales se componen de un único tipo de
capsómero apilado alrededor de un eje central para formar una estructura
helicoidal que puede tener una cavidad central o un tubo hueco. Esta
formación produce viriones en forma de barra o de hilo, pueden ser
cortos y muy rígidos, o largos y muy flexibles. El material
genético, normalmente ARN monocatenario, pero a veces ADN
monocatenario, queda unido a la héliceproteica por interacciones entre
el acido nucleico con carga negativa y la carga positiva de las
proteínas. En general, la longitud de una capside helicoidal
esta en relación con la longitud del acido nucleico que contiene, y el
diametro depende del
tamaño y la distribución de los capsómeros. El
conocido virus del
mosaico del
tabaco es un ejemplo de virus helicoidal.
Icosaédrica
La mayoría de virus que infectan los animales son icosaédricos o
casi-esféricos con simetría icosaédrica. El número mínimo requerido de capsómeros
idénticos es doce, cada uno compuesto de cinco subunidades
idénticas. Muchos virus, como los rotavirus, tienen
mas de doce capsómeros y parecen esféricos, manteniendo
esta simetría. Los apices de los
capsómeros estan rodeados por otros cinco capsómeros y
reciben el nombre de pentones. Las caras
triangulares de éstos también se componen de otros seis
capsómeros y reciben el nombre de hexones.
Envoltura
Algunos virus se envuelven en una forma modificada de una de las membranas
celulares, o bien es la membrana externa que rodea una célula
huésped infectada, o bien membranas internas como la membrana
nuclear o el retículo endoplasmatico, consiguiendo
así una bicapa lipídica exterior conocida como envoltorio
vírico. Esta membrana se rellena de proteínas codificadas por el
genoma vírico y el del huésped, la membrana
lipídica en sí y todos los carbohidratos presentes son
codificados completamente por el huésped. El virus de la gripe y el VIH utilizan esta estrategia. La mayoría
de virus envueltos dependen de la envoltura para infectar.
Complejos
Los virus tienen una capside que no es puramentehelicoidal, ni icosaédrica, y que puede poseer estructuras
adicionales como
colas proteicas o una pared exterior compleja. Algunos bacteriófagos
tienen una estructura compleja que consiste en un
cuerpo icosaédrico unido a una cola helicoidal (esta cola actúa como una jeringa molecular, atacando e inyectando el
genoma del
virus a la célula huésped), que puede tener una base
hexagonal con fibras caudales proteicas que sobresalgan.
Algunos virus que infectan a las Archaeas tienen
estructuras inusuales, y no relacionadas a ningún otro virus conocido.
Algunos bacteriófagos pueden tener diferentes estructuras en cuanto a su
cola, con formas algo raras con respecto a otros
virus.
Clasificación de acuerdo al material genético
Virus ADN
La replicación del genoma de la mayoría de
virus ADN se produce en el núcleo de la célula. Si la
célula tiene el receptor adecuado a la superficie, estos virus entran
por fusión con la membrana celular o por endocitosis. 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. El genoma vírico debe atravesar la membrana nuclear de la
célula para acceder a esta maquinaria.
Virus ARN
Los virus ARN son únicos porque su información genética
esta codificada en ARN; esto quiere decir que usan el acido ribonucleico(ARN) como material
genético, o bien que en su proceso de replicación necesita el
ARN. La replicación se suele producir en el citoplasma. Los virus ARN se pueden clasificar en unos cuatro grupos
según su modo de replicación. La polaridad del ARN (si puede ser utilizado directamenteo 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
replicases para crear copias de su genoma.
Replicación
El ciclo de replicación es el término utilizado para describir el
ciclo de reproducción de los virus. Este consta generalmente de
las fases: fijación y entrada en la célula, eclipse,
multiplicación y liberación del virus. Los virus controlaran los mecanismos reproductivos de la
célula huésped.
1.- Adhesión o fijación
El primer paso en la infección de una célula es la
adhesión o fijación a la superficie celular. Esta
adhesión se da vía interacciones iónicas las cuales son
independientes de temperatura. La proteína de adhesión
viral reconoce receptores específicos, los cuales pueden ser
proteínas, carbohidratos o lípidos, en el exterior de la
célula. Las células que carecen de los
receptores apropiados no son susceptibles al virus.
La naturaleza de los receptores es variable y ciertos virus pueden tener
mas de un tipo de receptor.
2.- Penetración y entrada
Los virus complejos producen una ruptura en la membrana
celular del hospedador en
uno de los puntos de anclaje, gracias a la presencia de
algunas moléculas de enzimas hidrolíticas entre
las proteínas de la capside. A través de la
rotura, el tubo central inyecta el ADN vírico, quedando
la capside vacía en el exterior de
la célula diana y
el acido nucleico libre en el citoplasma.
Otros virus sin envoltura lipídica se introducen en la
célula con capsida y todo, lo cual puede realizarse de dos
maneras
Por penetración directa:después de la fijación, el
virus abre una brecha en la membrana y se introduce en el citoplasma.
Por endocitosis: la membrana forma una invaginación en
torno al virus, llegando a formar una vesícula que penetra en la
célula. Formada la vesícula, el virus abre una
brecha en la membrana de la misma con ayuda de algunas
enzimas hidrolíticas que él mismo transporta,
penetrando así en el citoplasma.
Los virus con envoltura lipídica burlan la
barrera de la membrana celular porque su cubierta lipídica se funde con
la membrana, ya que son de la misma naturaleza. Esta fusión de
membranas puede realizarse en dos lugares distintos
Fusión en la superficie celular: de manera que
el virión penetra directamente en el citoplasma.
Fusión con un lisosoma: se forma una
vesícula por endocitosis, a la que se une
un lisosoma para digerir la partícula introducida; entonces,
la cubierta lipídica del virus se funde
con la membrana del
lisosoma y el virión escapa hacia el citoplasma.
3.- Eclipse
Una vez dentro, el virus interrumpe el funcionamiento ordinario del metabolismo celular.
El DNA bacteriano es degradado, de tal manera que los genes virales quedan
libres para dictar las futuras operaciones bioquímicas, mediante el uso
de los ribosomas de la célula huésped, su energía y muchas
de sus enzimas, se autorreplica y sintetiza sus propias macromoléculas. Los genes virales contienen toda la información necesaria
para producir virus nuevos. La replicación puede ser en escasos
20 minutos para obtener nuevos virus a lo que se le llama ciclo lítico
(lisis = destrucción
Contrario al que ocurre cuando material genético del virus se inserta en
eldel huésped y queda “adormecido”, transcurriendo varios
años para que se vuelva activar, iniciando el ciclo lítico, como
ocurre con la varicela, la hepatitis, el herpes y el SIDA, a éste ciclo
infeccioso se le llama ciclo lisogénico.
4.- Multiplicación
La multiplicación del virus consta de la replicación de su
material genético, de la transcripción de su mensaje en una
molécula de ARN y de la traducción del mensaje para producir
proteínas víricas, tanto las que formaran parte de la
capsida como las proteínas enzimaticas necesarias para el
ensamblaje de las piezas del virión y para algunas de las funciones
anteriores. Los ribosomas y la mayor parte de las enzimas que
los acidos nucleicos víricos utilizan en estos procesos son los
de la célula infectada.
Posteriormente a estos procesos, tiene lugar el
ensamblaje de las piezas para construir nuevos viriones. En muchos virus, como el del
mosaico del tabaco, el ensamblaje es
automatico y depende de la concentración salina del medio. En otros virus, en el ensamblaje
intervienen enzimas codificadas en el acido nucleico del virus.
5.- Liberación de los virus
Después de la multiplicación del virus tiene lugar la salida de los
nuevos individuos. Las principales modalidades de liberación dan nombre
a nuevas variantes del ciclo vital de los virus:
Infección persistente
Los nuevos virus no esperan a la muerte de la célula hospedadora para
abandonarla, sino que van saliendo de la célula al mismo tiempo que se
van produciendo, de manera que la célula puede seguir viva y produciendo
nuevas partículas víricas. La liberación puede hacerse de
dos maneras
Los virus sin envolturalipoproteína salen directamente, sin
arrastrar ningún resto de la membrana plasmatica, bien sea
abriendo una brecha en la membrana, o bien aprovechando los mecanismos de
exocitosis o salida de sustancias al exterior de la célula.
Los virus con envoltura lipoproteica salen por gemación,
es decir, se rodean de una porción de membrana plasmatica que
acaba separandose de la célula y constituye la cubierta
lipoproteíca del nuevo virus.
Enfermedades ocasionadas por virus
Los virus pueden penetrar en el cuerpo humano por cualquiera de sus
“puertas de entrada,” pero por lo general entran por la nariz y la
boca. Una vez dentro del cuerpo, el virus se adhiere a
la superficie de la célula que piensa atacar, denominada célula
huésped.
En la mayoría de infecciones víricas, el sistema inmunitario
despeja el virus del
cuerpo humano en cuestión de días a unas semanas. Pero existen virus que causan infecciones latentes que duran
años. En estos casos, el paciente parece recuperarse o no tiene
conocimiento ni siquiera de que esta infectado.
Años después, la infección vuelve a
manifestarse, o comienzan los síntomas por primera vez. Entre los virus capaces de producir infecciones latentes se
encuentran el herpes virus, los virus de la hepatitis B y C, y el VIH.
Ciertas infecciones virales persistentes o latentes parecen transformar las
células a un estado canceroso que las hace
crecer y reproducirse desenfrenadamente.
A veces, la infección viral no es producida por el virus propiamente
dicho, sino por la reacción del organismo a su presencia. El sistema inmunitario a veces mata a las células para
deshacerse de los virus que albergan ensu interior. Esto puede dar lugar
a graves enfermedades si las células que mueren en estos encuentros son
de importancia primaria para el funcionamiento del organismo humano, como
sucede con las de los pulmones o las del sistema nervioso, o si las
células sanas no se pueden reproducir con suficiente rapidez como para
reemplazar las que se estan destruyendo.
Los síntomas son muy variables y dependen del virus y del órgano afectado. Muchos virus, como
muchas bacterias, producen fiebre y síntomas respiratorios (tos,
estornudos) o intestinales (nauseas, vómito, diarrea).
A los virus no se les puede combatir con antibióticos,
que, en cambio, sí sirven para destruir las bacterias. Por suerte, existen unos cuantos farmacos que pueden
contener la propagación de los invasores víricos sin destruir las
células huésped. La intensa búsqueda de
tratamientos mas eficaces contra el sida ha aportado numerosos
medicamentos de utilidad antivírica. Lamentablemente, ninguno de ellos
combate las infecciones virales con la eficacia de los antibacterianos.
Conclusión
Los virus estan ampliamente distribuidos en la naturaleza afectando a
los organismos de los reinos animal y vegetal, protistas y hongos.
Incapaces de vida independiente han sido aislados de
plantas superiores, algas, hongos, bacterias, protozoarios, invertebrados,
anfibios, reptiles, peces, aves y mamíferos. Debido a su capacidad de
producir enfermedad son causa de epidemias severas en el hombre y/o en los
animales ocasionando graves problemas de salud pública y cuantiosas
pérdidas económicas cuando afectan al ganado o a las plantas que
se utilizan como
alimentos.