Microorganismos y formas acelulares: virus y bacterias en Biología

MICROORGANISMOS Y FORMAS ACELULARES

LOS MICROORGANISMOS Y LA MICROBIOLOGÍA

Microorganismos o microbios: son seres vivos de tamaño tan pequeño que no pueden verse a simple vista y son necesarios instrumentos ópticos para su observación. Microbiología: ciencia que estudia los microorganismos. Se suele hacer una restricción al concepto de microorganismo: se consideran los organismos de tamaño microscópico que son materia de estudio de la Microbiología, y esto excluye animales pluricelulares de tamaño microscópico: (son estudiados en zoología)

• Copépodos o crustáceos microscópicos que forman parte del plancton (pulgas de agua)
• Nematodos o gusanos microscópicos que viven en el suelo junto a raíces de plantas.
• Ácaros: arácnidos diminutos que viven sobre la superficie de muchos objetos, entre el polvo.

Podemos agrupar los microorganismos en los siguientes grupos:

• Organismos procariotas del reino Moneras: grupo biológico con mayor nº de individuos. Están adaptados a todas las posibles condiciones de vida. Grupos:
  • Eubacterias: estructura típica de una célula procariota. Se agrupan a su vez en: bacterias, cianobacterias y micoplasmas (u organismos PPLO).
  • Arqueobacterias: con características muy singulares.
• Organismos eucariotas:
  • Protozoos: heterótrofos de vida libre en aguas
  • Chromistas: Protofitas o algas unicelulares
  • Hongos unicelulares (levaduras) y algunos filamentosos (mohos)
• Formas acelulares: Virus, situados en la frontera entre lo vivo y lo inerte. Su estructura es tan sencilla que no pueden considerarse células.

LOS VIRUS

ESTRUCTURA VIRAL

No realizan las funciones de nutrición y relación. Poseen únicamente lo necesario para reproducirse dentro de la célula y para trasladarse de una célula hospedadora a otra. Carecen de metabolismo. Son parásitos intracelulares obligados. Consta de:

• Un ácido nucleico: puede ser DNA o RNA, pero solo uno de los dos tipos. Algunas especies presentan varias moléculas de ácido nucleico, pero siempre de un único tipo. Pueden ser moléculas circulares o lineales, monocatenarias o bicatenarias.
• Una envoltura proteica llamada cápsida: formada por la unión de varias piezas proteicas llamadas capsómeros (pueden ser de uno o de unos pocos tipos) que encajan perfectamente, dando a los virus una forma geométrica. Cada especie de virus reproduce siempre una forma geométrica.
• Algunos poseen enzimas en su interior:
  • Polimerasas: transcripción del RNA vírico a mRNA
  • Transcriptasa inversa: de RNA a DNA
  • Neuraminidasas: destruyen enlaces glucosídicos de gluciproteínas y glucolípidos.
  • Lisozima: agujerear la pared bacteriana.
• Algunos poseen una membrana lipoproteica, de la misma estructura que la membrana plasmática celular, que envuelve la cápsida. Suele ser un resto de la célula hospedadora de donde han salido.
  • También puede proceder de la membrana nuclear, el RE o del Ap de Golgi.
  • A veces destacan en ella proteínas transmembrana relacionadas con su capacidad de infección.
  • Siempre lleva algunas glicoproteínas codificadas por el virus, relacionadas con el reconocimiento y la adherencia a la célula huésped.

Podemos distinguir: virus desnudos (sin envoltura) o virus con envoltura Virión: es la partícula viral perfectamente constituida que puede abandonar la célula. Tamaño de los virus: 10-100 nm (0,02 - 0,3 µm) Tamaño de las bacterias. 1-10 um (100 veces mayores)

CLASIFICACIÓN DE LOS VIRUS

Clases de virus según el tipo de cápsida:

• Poliédricos o icosaédricos: cápsida con forma de poliedro generalmente un icosaedro (20 caras triangulares). También llamados esféricos por su apariencia esférica, sobre todo cuando se trata de virus con membrana lipoproteica. Pueden presentar espículas: estructuras para anclarse a la célula hospedadora. Ej: virus de la Hepatitis A
• Cilíndricos o Helicoidales: cápsida con forma cilíndrica, con un solo tipo de capsómeros que se montan siguiendo la línea helicoidal del ácido nucleico que está en su interior. Ej: virus del mosaico del tabaco
• Bacteriófagos complejos: Infectan bacterias. Presentan:
  • cabeza: con cápsida icosaédrica que contiene el ácido nucleico
  • cola cilíndrica con:
    • collar: ensanchamiento junto la cabeza
    • placa basal: con varillas (fibras) y pinchos para la fijación del virus sobre la célula infectada.

Clases de virus según el tipo de ácido nucleico:

• DNA de doble cadena:
  • Miovirus: abarca la mayor parte de los virus que infectan bacterias y presentan cápsida compleja (cabeza, cola y placa basal)
  • Adenovirus: provocan el resfriado en humanos.
• DNA monocatenario:
  • Inovirus: con cápsida cilíndrica; infectan bacterias.
• RNA de doble cadena:
  • Reovirus: cápsida icosaédrica; infectan plantas y animales.
• RNA monocatenario:
  • Virus de la gripe
  • Retrovirus: además contiene en su interior moléculas de la enzima transcriptasa inversa.

Clases de virus según el tipo de célula infectada:

• Infectan células de plantas: (virus vegetales)
  • Tobamovirus: la mayoría sin membrana lipoproteica, con cápsida cilíndrica y RNA monocatenario. Ej: virus del mosaico del tabaco, virus X de la patata.
  • Algunos Reovirus sin membrana lipoproteica, cápsida icosaédrica y RNA de doble cadena.
• Infectan bacterias: bacteriófagos o fagos:
  • Miovirus: sin membrana lipoproteica, con cápsida compleja y DNA de doble cadena.
  • Inovirus: de capsida cilíndrica y DNA monocatenario.
• Infectan células animales: (virus animales)
  • La mayoría con membrana lipoproteica y cápsida icosaédrica.
  • Con RNA monocatenario: virus de la gripe o retrovirus
  • Con DNA bicatenario: virus del herpes y de la hepatitis.
  • Algunos sin membrana lipoproteica, con cápsida icosaédrica y DNA bicatenario: adenovirus (resfriado) y papovirus (verrugas).

CICLO VITAL DE LOS VIRUS

Su vida puede considerarse dividida en dos fases: Fase extracelular: el virión no presenta ninguna actividad (es como una partícula inerte). Fase intracelular: el virus se autoreplica, aprovechando la materia prima de la célula infectada y su maquinaria para la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos. Existen diversos procedimientos por los que se introducen en las células, se replican y salen de las células, pero en general, se pueden considerar una serie de etapas comunes en el ciclo vital de todos los virus:

Etapa de fijación: Adsorción

Unión de las proteínas de la cápsida o la envoltura del virus a los receptores específicos de la célula. Debe existir una cierta complementariedad entre ellas. Esta complementariedad marca la especificidad de la infección: cada virus solo puede infectar una determinada especie celular, o incluso un determinado tipo celular dentro de la especie. Ej: el virus de la peste porcina no afecta a humanos, el virus del resfriado en humanos no afecta a los gatos, etc.

Etapa de entrada: penetración del virus en la célula hospedadora

Diversos procedimientos:

• Virus sin membrana lipoproteica: perforan la membrana celular (penetración directa). Deben tener alguna enzima entre los capsómeros. Puede inyectar solo el ácido nucleico (quedando fuera la cápsida), o puede introducir el virión completo.
• Virus con membrana lipoproteica: ésta puede fundirse con la membrana de la célula e introducirse el virus en el citoplasma, generalmente por endocitosis.
• En células vegetales penetran por los poros de la pared celular (punteaduras). La transmisión de virus de una planta a otra se realiza por vectores (picadura de un insecto portador de virus (pulgones).

Etapa de eclipse

Periodo de latencia. En ocasiones de duración indefinida. Acontecimientos importantes:

• Desensamblaje de la cápsida y liberación del ácido nucleico (si el virus penetró completo)

Etapa de replicación y síntesis de componentes virales

Aparecen muchos capsómeros y copias del ácido nucleico vírico.

• Replicación: síntesis de ácido nucleico.
• Transcripción y Traducción: comienza la síntesis de proteínas víricas aprovechando toda la maquinaria de la célula.

Etapa de maduración o autoensamblaje

Conforme aparecen los capsómeros y los ácidos nucleicos víricos se van ensamblando.

Etapa de liberación

Los virus salen de la célula infectada en busca de nuevos hospedadores.

• Liberación por lisis: La infección provoca la muerte de la célula por agotamiento de sus recursos. Se rompe la membrana y se liberan los virus.
• Liberación persistente: La infección no provoca la muerte rápida de la célula. Los virus nuevos van abandonando la célula progresivamente mientras ésta permanece viva. La liberación se realiza por exocitosis o por gemación, arrastrando una porción de la membrana celular, que constituye su membrana lipoproteica.

A continuación describimos 3 modalidades de ciclo vital vírico que destacan por su frecuencia e importancia.

CICLO LÍTICO DE UN BACTERIÓFAGO

Es el caso de virus virulentos. El proceso dura unos 30 min.

• Fijación o Adsorción: se realiza por los pinchos de la placa basal sobre glicoproteínas específicas de la pared bacteriana.
• Entrada: penetración directa: perforación de la pared bacteriana e inyección del DNA vírico.
• Fase de eclipse: es muy breve, no necesita desensamblaje de la cápsida, que permanece pegada a la superficie del hospedador. Se degrada el DNA bacteriano. El DNA bicatenario produce rápidamente moléculas de mRNA vírico.
• Autoreplicación y autoensamblaje: son rápidas y provocan la muerte celular por agotamiento de recursos.
• Liberación: por lisis (rotura de la pared celular), liberándose nuevos virus listos para nuevas infecciones.

CICLO LISOGÉNICO DE UN BACTERIÓFAGO

Fue descubierto en virus bacteriófagos llamados atemperados, pero se puede dar también en virus que infectan células animales (provirus o infección latente). Característica principal: la etapa de eclipse es de duración indefinida. El DNA vírico se integra en el DNA bacteriano (profago). Cuando la célula se duplica, el DNA vírico se replica pero ni se transcribe ni se traduce. En ocasiones no se integra en el DNA bacteriano sino que permanece como plasmidos.