Introducción a la Virología: Estructura y Función Viral

El virus no se considera un organismo vivo, pues carece de metabolismo propio. Está formado por una región central de ácido nucleico (ADN o ARN de doble o simple hebra), rodeada por una cubierta proteica o cápside (en algunos casos, de una envoltura lipoproteica).

El Virión y la Infección

El virión es la partícula viral completa y resistente. Estas partículas pueden reconocer e infectar a la célula hospedadora, pueden ser almacenadas durante largo tiempo y luego recobrar su infecciosidad. Cuando un virus infecta una célula, utiliza toda la maquinaria metabólica de la célula hospedera para su multiplicación. Los síntomas de una infección vírica se manifiestan generalmente por la lisis celular.

Reproducción: Solo ocurre dentro de células vivas.

Tipos de Virus según su Material Genético

Los virus se clasifican por su multiplicación según su material genético:

• Adenovirus: Contienen ADN (ejemplo: Virus del Herpes Simple, VHS).
• Retrovirus: Contienen ARN (ejemplo: Virus de la Inmunodeficiencia Humana, VIH).

Multiplicación Viral: El Caso de los Bacteriófagos

Los Bacteriófagos (o fagos) son virus que infectan bacterias. Existen más de 2000 fagos conocidos, cultivados en bacterias vivas.

Estructura del Bacteriófago

Su estructura consiste en una gran molécula de ácido nucleico (generalmente ADN de doble hebra) dentro de una cabeza poliédrica, con una cola contráctil que participa en la penetración de la célula huésped. Históricamente, fueron usados clínicamente para tratar infecciones.

Fases de la Infección Viral Intracelular

Una vez que el ácido nucleico se ha introducido en el huésped, comienza la multiplicación viral, que consta de las siguientes etapas:

1. Fijación o Adsorción: El virus se une a receptores específicos de la célula hospedera.
2. Penetración: El material genético viral ingresa a la célula hospedera.
3. Multiplicación: Utilizando el sistema metabólico del hospedero, el virus reproduce sus componentes.
4. Ensamblaje: Los componentes virales son ensamblados dentro del hospedero para formar nuevos viriones.
5. Liberación: Una vez ensamblados, los virus son liberados para infectar otras células.

Ciclos Reproductivos de los Fagos

1. Ciclo Lítico

Este ciclo ocasiona la lisis (destrucción) de la célula huésped. Los virus que solo tienen este ciclo son denominados virulentos, pues causan enfermedad.

Pasos del Ciclo Lítico

1. Fijación: El fago se fija en la superficie celular de la bacteria.
2. Penetración: El ADN del fago entra en la célula.
3. Replicación: Replicación del ADN del fago y síntesis de sus proteínas.
4. Ensamblaje: Los componentes del fago se ensamblan en nuevos virus.
5. Liberación: Ocurre la lisis de la célula bacteriana, liberando los fagos que infectarán nuevas células.

2. Ciclo Lisogénico o Templado

Este ciclo no destruye inmediatamente a la célula. El genoma viral se integra al ADN bacteriano.

• Profago o Provirus: Es el virus integrado al genoma del huésped.

Las bacterias que transportan profagos se llaman células lisogénicas. En condiciones extremas (como luz ultravioleta o rayos X), el virus puede regresar al ciclo lítico (otros lo hacen de manera espontánea), destruyendo al huésped (como ocurre con el herpes).

Pasos del Ciclo Lisogénico

1. Fijación: El fago se fija en la superficie.
2. Penetración: El ADN del fago entra a la célula bacteriana.
3. Integración: El ADN del fago se integra al ADN bacteriano.
4. Replicación: El ADN del profago integrado se replica cada vez que lo hace el ADN bacteriano.

Mecanismos de Defensa Bacteriana

Enzimas de Restricción: Son herramientas biotecnológicas que cortan el ADN en sitios específicos. Las bacterias las producen para cortar el ADN del fago; la bacteria protege su propio ADN modificándolo después de la replicación.

Infección por Retrovirus y la Transcriptasa Inversa

Los retrovirus (como el resfriado común, la influenza o el VIH) son descritos como parásitos moleculares en las células eucariontes. Poseen ARN y, en el interior de la cápside, llevan una o más copias de polinucleótidos, además de una enzima clave:

Transcriptasa Inversa o Reversa: Esta enzima cataliza la transformación del mensaje en su molécula de ARN en una de ADN, realizando una inversión del flujo de información genética (ADN a ARN).

Ciclo de Infección Retroviral

El genoma del virus copiado a ADN se denomina provirus y se integra al ADN de la célula huésped mediante enzimas integrasas, transmitiéndose a los descendientes.

1. Cuando el genoma de ARN de cadena simple entra a la célula, la transcriptasa que lleva consigo produce una cadena de ADN complementario para formar una doble hélice de ARN/ADN.
2. El ARN es eliminado y la transcriptasa sintetiza una cadena complementaria para producir una doble hélice de ADN.
3. Este ADN es integrado al huésped por la integrasa.
4. Cada vez que la célula se divide, pasa una copia del genoma viral.

Un retrovirus, para salir, utilizará la membrana plasmática de la célula huésped para formar su propia envoltura. En la cápside y membrana viral existen proteínas de anclaje y receptoras que funcionan como llaves, imitando una molécula para infiltrarse.

Patógenos Subcelulares: Viroides y Priones

Viroides

Son moléculas circulares de ARN (solo cientos de nucleótidos) que infectan plantas. No codifican proteínas, pero se pueden replicar en las células vegetales, causando desarrollo anormal y restricción del crecimiento.

Priones

Son proteínas infecciosas que se han relacionado con enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob y la encefalopatía espongiforme bovina (enfermedad de las vacas locas).

Un prión es una proteína que se pliega de forma errónea, transformándose en una forma infecciosa que puede inducir el mismo plegamiento en otras proteínas normales. Con el tiempo, una gran concentración crea daño y degeneración celular. Pueden causar enfermedades hereditarias o ser transmitidas por infección. Ciertas mutaciones en el gen de la proteína pueden transmitirse genéticamente a los descendientes, generando una tendencia a heredar la enfermedad.

Bacterias: Organismos Procariontes

Las Bacterias son organismos procariontes que provocan enfermedades, con una longitud de 1 a 10 micrones, aproximadamente 10 veces más pequeñas que las células eucariotas.

Morfología Bacteriana

Las bacterias presentan diversas formas:

• Coco (o Cocácea): Circular u ovalada.
• Bacilo: Alargada o cilíndrica.
• Espirilo: Una o más curvas a lo largo de su eje.

Según su agrupación después de dividirse, forman grupos:

• Parejas (Diplo).
• Cadenas (Estrepto).
• Racimos (Estafilo).
• Cúbicas (Sarcinas).

Otras formas peculiares incluyen las Espiroquetas (forma de sacacorchos) y los Vibriones (forma de coma).

Fases del Crecimiento Bacteriano

1. Latencia: No hay variaciones en el número de individuos; las bacterias se están adaptando al medio.
2. Exponencial: Condiciones óptimas; la tasa de crecimiento es elevada, existiendo una relación lineal entre la cantidad de patógenos y el tiempo.
3. Estacionaria: Las nuevas bacterias reemplazan a las que han muerto; disminuyen los nutrientes y se han acumulado desechos.
4. Declinación: La cantidad de bacterias disminuye porque el número de bacterias muertas es mayor que las que se producen, debido a la falta de nutrientes y la acumulación de desechos.

Reproducción Bacteriana

Las bacterias no realizan reproducción sexual, sino por Fisión Binaria o Bipartición. Este es un mecanismo asexual en el cual una célula genera dos células hijas iguales con una copia del ADN circular.

Proceso: La célula aumenta de tamaño, replica el ADN, y las moléculas resultantes se adhieren a sitios adyacentes de la membrana (mesosoma). Este proceso dura aproximadamente 20 minutos, lo que resulta en una gran tasa reproductiva, una alta tasa mutacional y, por ende, mucha adaptación. También pueden reproducirse por esporas, donde se crea una envoltura alrededor de dos copias de ADN con citoplasma, y luego se libera.

Otros Microorganismos Eucariontes

Protozoos

Son organismos unicelulares eucariontes, heterótrofos y sin pared celular. Se mueven por cilios, flagelos o pseudópodos (ejemplos: amebas y paramecios). Se reproducen por fisión binaria.

• Trypanosoma cruzi (Mal de Chagas): Se reproduce en hígado, bazo y corazón, causando la muerte. Se transmite por la picadura de la vinchuca (hematófago), que actúa como vector.
• Trichomonas vaginalis: Transmisión sexual, tratable.

Hongos

Pueden ser uni o pluricelulares, heterótrofos y saprófitos (se alimentan de materia orgánica). Su reproducción puede ser asexual (por esporas o gemación) o sexual.

• Pie de Atleta: Hongo que degrada la queratina y produce lesiones.
• Candidiasis Vaginal: Infección fúngica común.