Estructuras macromoleculares acelulares: virus, viroides y priones

Estructuras Macromoleculares Acelulares

Virus, Viroides y Priones: Entidades Biológicas

Las entidades biológicas más pequeñas y más simples, aquellas que están en la frontera entre lo que está vivo y lo que no.Puntos más importantes: ¿ QUÉ SON LOS VIRUS?

• Un virus es un partícula infecciosa que se reproduce al "apoderarse" (infectar) a células hospederas y utilizar su maquinaria metabólica para crear más virus, es decir, reprogramarlas para convertirlas en "fábricas" productoras de virus.
• Un virus se compone de una o más moléculas de ADN o ARN en el interior de una cubierta de proteína llamada cápside. Algunos virus tienen una envoltura de membrana externa.
• Son acelulares (no tienen organización celular).
• Desde el punto de vista químico, son agregados macromoleculares relativamente simples.
• Son muy diversos. Tienen diferentes formas y estructuras, tienen diferentes tipos de genomas e infectan a diferentes hospederos.

Estructura Básica de un Virus

Cápside Capsómero Ácido nucleico

Naturaleza Biológica de los Virus

Parásitos Intracelulares Obligados

ENTONCES ...¡ NO SON SÓLO "AGREGADOS" MACROMOLECULARES! ¿DESDE EL PUNTO DE VISTA BIOLÓGICO ... QUÉ SON? Son PARÁSITOS INTRACELULARES OBLIGADOS pues carecen de la maquinaria metabólica para su reproducción. Pero ....¡ SE REPRODUCEN! Por tal motivo, INVADEN A TODO TIPO DE CÉLULAS: de organismos unicelulares, de animales, de plantas, de hongos, de algas .. A los que pueden ocasionarle daño ... Pero además ... TIENEN PARTICIPACIÓN EN LA ECOLOGÍA iparticipan en las cadenas alimentarias de los ecosistemas! la mayor parte de estos virus se encuentran en los océanos, donde atacan a bacterias y otros microorganismos.

Tamaño de los Virus

TAMAÑO DE LOS VIRUS: entre 20 y 1.000 nm (1um) 225 nm Bacteriophage T4 Rabies virus 170 × 70 nm Glóbulo rojo humano 10,000 nm de diámetro Adenovirus 90 nm Rhinovirus 30 nm Bacteriophage M13 800 × 10 nm Chlamydia elementary body 300 nm O Bacteriophages f2, MS2 24 nm Tobacco mosaic virus 250 × 18 nm Viroid 300 × 10 nm Prion 200 × 20 nm 0 Poliovirus 30 nm Vaccinia virus 300 × 200×100 nm Ébola 970 nm E. coli (una bacteria) 3,000 X 1,000 nm Membrana de un glóbulo rojo 10 pm

Medidas y Escalas

TAMAÑO DE LOS VIRUS ENTRE 20 y 1.000 nm Medidas 1 cm = 10-2 m 1 mm = 10-3 m 1 um = 10-3 mm = 10-6 m 1 nm = 10-3 um = 10-9 m 1 cm Huevo de sapo 1 mm 100 um Mayoría de células animales y vegetales 10 um Núcleo Mayoría de las bacterias Mitocondria 1 um | Bacterias pequeñas 100 nm Virus Ribosomas 10 nm Proteínas Lípidos 1 nm Moléc. pequeñas 0,1 nm Átomos Visión directa Microscopio óptico Microscopio electrónico

Virus y Virión

Virión: es el virus fuera de la célula hospedadora. Fase extracelular de los virus. Constituida por ácido nucleico más cápside y, a veces, una envoltura. Virus: Fase intracelular.

Estructura de un Virus

En cualquier tipo de virus distinguimos dos partes fundamentales: el ácido nucleico y la cápside. Ácido nucleico : ADN o ARN (monocatenario o bicatenario) Cápside: formadas por unidades estructurales proteicas denominadas capsómeros. PUEDE SER VARIADA.

• Icosahédrico
• Filamentoso
• Cabeza-cola
• Envoltura: sólo presente en algunos virus. Constituida por una bicapa lipidica y glucoproteínas.

Viriones con Envolturas Membranosas

VIRIONES QUE ADEMÁS TIENEN ENVOLTURAS MEMBRANOSAS LAS ENVOLTURAS DE LOS VIRUS ESTÁN FORMADAS POR FRAGMENTOS DE LA MEMBRANA CELULAR DE LA CÉLULA HOSPEDERA (QUE INFECTARON).

• Mayoría de los virus que infectan a animales.
• Como los de la gripe, hepatitis, virus del SIDA Virión VIH (SIDA) saliendo de la célula 5 Envoltura - Imagen modificada de "Enveloped icosahedral virus. (Virus icosaédrico con envoltura) por Anderson Brito, CC BY-SA 3.0. La imagen modificada está disponible bajo licencia CC BY-SA 3.0. - mps.//storify.com/microBIOblog/2-2-virus-piratas-de-la-celula-micr micromooc

Clasificación de los Virus

¿Cómo se clasifican los virus? Los virus se pueden clasificar según varios criterios:

• Por la célula que parasitan: Virus animales, vegetales, de bacterias (bacteriófagos), de algas (ficovirus), de hongos, de protistas.
• Por su forma: Helicoidales, poliédricos , complejos, pleomórficos.
• Por tener o no envolturas: Virus envueltos o desnudos.
• Por su ácido nucleico: ADN ó ARN (cada uno puede ser monocatenario o bicatenario).

Reproducción de los Virus

¿Cómo se reproducen los virus? -Recordemos .... Son parásitos intracelulares obligados. Necesitan de una célula hospedera. PUES ... -Carecen de los constituyentes necesarios para crecer y multiplicarse (ribosomas, sistemas enzimáticos, etc.), por lo que tienen que usar los de las células a las que parasitan. · Los virus no tienen metabolismo propio. -El virion aislado, no almacena energía, no efectúa procesos catabólicos, ni de síntesis de macromoléculas.

Ciclo de Vida Viral

EL VIRIÓN DEBE UNIRSE ESPECÍFICAMENTE A LA CÉLULA E INVADIRLA

1. Fijación. El virus (virión) reconoce y se une a una célula hospedera a través de una molécula receptora situada en la superficie celular.
2. Penetración. El virus o su material genético entra en la célula.
3. Replicación genómica y expresión génica. El genoma viral se copia y sus genes se expresan para producir proteínas virales.
4. Ensamblaje. Las nuevas partículas virales se ensamblan a partir de las copias del genoma y de las proteínas virales.
5. Liberación. Las partículas virales terminadas salen de la célula y pueden infectar a otras células.

Diagrama general del ciclo de vida de un virus VIRIÓN 1 Fijación Célula hospedera 2 Penetración 3 Replicación y expresión del gen 3 Cápside se repara Proteínas virales 22 0 Copias de ARN viral Ribosoma de anfitrión V 22 4 Ensamblaje 5 Liberación ¡A infectar una nueva célula!

Interacción Viral y Variabilidad Genética

LOS VIRUS ¿SÓLO "UTILIZAN" A LAS CÉLULAS PARA PRODUCIR NUEVOS VIRIONES? .... Algunos virus (atenuados), añaden material genético a la célula hospedera, promoviendo la variabilidad (profagos en bacterias, provirus en células animales).

¿Están Vivos los Virus?

Características Compartidas con Seres Vivos

¿ESTÁN VIVOS LOS VIRUS? ¿QUÉ CARACTERÍSTICAS COMPARTEN CON LOS SERES VIVOS? RESPUESTAS POSIBLES:

• ORGANIZACIÓN JERÁRQUICA HASTA EL NIVEL DE AGREGADO MACROMOLECULAR.
• EN EL INTERIOR DE UNA CÉLULA SE REPRODUCEN, Y REQUIEREN ENERGÍA METABÓLICA.
• EVIDENTEMENTE HAN PODIDO EVOLUCIONAR. LOS TIPOS DE VIRUS HAN CAMBIADO, ADAPTÁNDOSE A LOS RECEPTORES QUE EXPRESAN LAS CÉLULAS, POR EJEMPLO.

Evolución de los Virus

Los virus experimentan EVOLUCIÓN POR SELECCIÓN NATURAL, al igual que los organismos vivos, y la mayoría evoluciona rápidamente. Cuando dos virus infectan una célula a la vez, también pueden intercambiar material genético para formar nuevos virus "mezclados" con propiedades únicas, por ejemplo, las cepas de gripe pueden surgir de esta forma.

Virus y Bioingeniería

Aplicaciones en Biotecnología

¡VIRUS Y BIOINGENIERÍA! Debido a su estructura química y forma de interacción con las células pueden ser usados en la biotecnología y en la ibioingeniería! (virus como nanotransportadores) Acta Bioquim Clín Latinoam 2013; 47 (4): 635-7. Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets han demostrado que el virus del mosaico del tabaco (VMT) puede ser usado como nanotransportador para mejorar la eficiencia de entrega de fármacos antitumorales in vivo. En experimentos en ratones, las nanopartículas virales cargadas con un fármaco antitumoral en fase de desarrollo, redujeron 4 veces más el tamaño del tumor que el fármaco libre por vía intravenosa. Una formulación nanotecnológica del fenatriplatino ofrece potencial en el cáncer de mama phenanthriplatin = PhenPt NH, HN-P :- CI N tobacco mosaic virus = TMV 15 de junio de 2016 12:26 http://www.immedicohospitalario.es/noticia/8747/una- formulacion-nanotecnologica-del-fenatriplatino-ofrece- potencial-en-el-cancer-de-mama#

Coronavirus SARS-COV-2

Virus del COVID 19

CORONAVIRUS SARS-COV-2 virus del COVID 19 E S M N + ARN bicapa de lípidos de la envoltura Ilustración 3D del coronavirus (@ istock.com/Dr Microbe)

Virus del Dengue

El virus del dengue es un arbovirus del género Flavivirus de la familia Flaviviridae. Proteína E Proteína M Cápside ARN Corte de un virus de dengue que muestra sus componentes estructurales. Girish Khera, Scientific Animations.

Otras Formas Acelulares

Priones y Viroides

OTRAS FORMAS ACELULARES, además de los virus ... PRIONES Y VIROIDES Los priones (formados por proteínas), Los virus integrados por ADN o ARNy una cubierta proteica Los viroides (constituidos por ARN)

Viroides en Plantas

OTRAS FORMAS ACELULARES : VIROIDES (EN PLANTAS) ·Los viroides son agentes infecciosos pero, que a diferencia de los virus, los viroides están constituidos sólo por una cadena cíclica corta de ARN. ·Sólo han sido detectados en plantas, en las que producen una gran variedad de enfermedades (papas, cítricos, cocoteros). 7 Moléculas de ARN circular

Priones

Descubrimiento y Estructura

Descubiertos en 1982 por Stanley Prusiner. OTRAS FORMAS ACELULARES: PRIONES Las partículas infecciosas llamadas priones, están constituidas únicamente por UNA PROTEÍNA de aproximadamente 250 aminoácidos. Es decir carecen completamente de ácidos nucleicos. Los priones se multiplican al convertir proteínas normales en MOLECULAS INFECCIOSAS, con solo alterar la estructura proteica. Poseen la misma secuencia aminoacidica que una proteina normal, pero presentan una estructura diferente, tienen alterada su estructura secundaria, y como consecuencia el plegamiento de su estructura terciaria es incorrecto . Inducen, la transformación de proteínas normales en anómalas. Producen encefalopatías que son enfermedades degenerativas del sistema nervioso central y que afectan a animales y seres humanos (enfermedad de la vaca loca).Estas proteínas son patogenas y tienen alterada su estructura secundaria, y como consecuencia el plegamiento de su estructura terciaria es incorrecto .

Estructura y Enfermedades Priónicas

Estructura normal de la proteína del prión (PrPc) Forma infecciosa de la proteina del prión (PrPsc) ALARMA El período de incubación de las enfermedades priónicas es muy largo (10 años).