Microbiología

La Microbiología es el campo de la Biología que se dedica al estudio de los microorganismos, entendiendo por microorganismo a todo ser vivo que solo puede ser visto bajo el microscopio. Los microorganismos se encuentran incluidos en los siguientes reinos:

• Moneras (bacterias),
• Protistas (protozoos, algas microscópicas y hongos mucosos) y
• Hongos (Fungi).

En Microbiología se estudian otras estructuras que no se incluyen dentro de ninguna taxonomía, puesto que no son seres vivos. Son los virus, los viroides y los priones. Su inclusión se debe a su pequeño tamaño y a la capacidad para generar infecciones dentro de los seres vivos que invaden. Este estudio comprende la identificación y clasificación de los microorganismos, la explicación de su origen y su evolución, la observación de las interacciones que se producen entre ellos o con otros seres vivos.

Virus

Los virus son seres acelulares, es decir, no poseen estructura ni organización celular. No pueden ser considerados seres vivos, ya que no llevan a cabo las funciones de nutrición y relación; sí son capaces de reproducirse, aunque para ello necesitan introducirse en el interior de una célula para utilizar los mecanismos metabólicos de éstas. Son parásitos intracelulares obligados con dos fases, una fase extracelular inerte (virión) y una fase intracelular activa. En general, los virus se caracterizan por su pequeño tamaño (oscila entre los 30 y los 300 nm) y su simplicidad estructural (constituidos por un fragmento de ácido nucleico (ADN o ARN) al que rodea una cubierta proteica).

Morfología

La morfología de los virus se refiere al estado extracelular (virión), en el cual están compuestos de:

• Un ácido nucleico, ADN o ARN; nunca coexisten los dos en un mismo virus. Tienen una o más moléculas, circulares o lineales, mono o bicatenarias.
• Una cubierta proteica o cápsida, cuya misión es proteger al ácido nucleico que aloja en su interior y reconocer los lugares de unión y penetración de las células, en aquellos virus que carecen de membranas externas. Está formada por la repetición de proteínas globulares llamadas capsómeros. Estos capsómeros se autoensamblan originando figuras geométricas de simetría helicoidal o icosaédrica. Al conjunto de cápsida y ácido nucleico se le llama nucleocápsida.

Algunos virus presentan, además, una envuelta membranosa que procede de la membrana de la célula infectada (célula huésped), y que el virus adquiere al salir de ella. Estos virus se denominan virus envueltos; los que no poseen esta envuelta membranosa, se denominan virus desnudos.

Clasificación

Los virus se pueden clasificar atendiendo a diversos criterios:

Según morfología:

• Virus helicoidales. Los capsómeros se disponen helicoidalmente, sobre la hélice de ácido nucleico, adquiriendo globalmente la forma de bastoncillo. Ej: virus del mosaico del tabaco y virus de la rabia.
• Virus icosaédricos. Los capsómeros adoptan la forma de un poliedro de 20 caras triangulares (icosaedro). Pueden tener proteínas fibrilares que sobresalen del icosaedro. Ej: adenovirus y virus de la polio.
• Virus complejos. Compuestos de varias partes diferentes. Constan de cabeza icosédrica (donde se aloja el ácido nucleico), cola helicoidal que se puede contraer para inyectar el contenido de la cabeza, estando separados por un collar o cuello. Al final de la cola está la placa basal con unas fibras, que permiten la fijación sobre la célula hospedadora. Ej: bacteriófagos.

Según el tipo de ácido nucleico:

• Tipo I: ADN bicatenario. Ej: adenovirus (infecciones respiratorias), herpesvirus (herpes genital, varicela, sarcoma de Kaposi), poxvirus (varicela)
• Tipo II: ADN monocatenario, Ej: parvovirus (afecta a perros)
• Tipo III: ARN bicatenario. Se transcribe de ARN a ARNm. Ej: Reovirus (diarreas, gastroenteritis)
• Tipo IV: ARN monocatenario (+). Se lee directamente como ARN mensajero. Ej: Picornavirus (poliomelitis, hepatitis A, resfriado común), togavirus (rubéola, fiebre amarilla).
• Tipo V: ARN monocatenario (-). El ARN vírico debe ser transcrito a ARN mensajero. Ej: Ortomixovirus (gripe), rabdovirus (rabia).
• Tipo VI: ARN monocatenario retrotranscrito. El ARN es transcrito a ADN utilizando una enzima llamada transcriptasa inversa que ellos mismos contienen. Posteriormente, el ADN sintetizado es transcrito a ARN. Ej: Retrovirus (SIDA).
• Tipo VII: ADN bicatenario retrotranscrito. El ADN es transcrito a ARN que a su vez es transcrito a ADN mediante una transcriptasa inversa que ellos mismos contienen. Ej: Hepadnavirus (hepatitis B).

Ciclos virales

Los virus no desarrollan funciones de nutrición ni de relación porque no necesitan materia ni energía para crecer, y su encuentro con las células es siempre fortuito. Pero necesitan de las células para multiplicarse, y esto ocurre cuando el virión penetra en su interior y utiliza la maquinaria celular para formar nuevas partículas víricas. Esto es lo que se conoce como ciclo lítico, pero también puede darse un ciclo lisogénico o de infección persistente, que ocurre cuando el virus permanece en el interior de la célula huésped sin generar virus nuevos.

Ciclo lítico

Se denomina así porque la célula infectada muere por rotura al liberarse las nuevas copias virales. Consta de las siguientes fases:

• Fase de adsorción o fijación: El virus se une a la célula hospedadora de forma estable. La unión es específica ya que el virus reconoce complejos moleculares de tipo proteico, lipoproteico o glucoproteico, presentes en las membranas celulares. La unión puede ser mecánica, como la realizada por las espinas basales de los bacteriófagos, o con más frecuencia por enlaces químicos. A lo largo de la evolución cada tipo de virus ha adquirido la capacidad de fijarse a receptores específicos en la membrana celular de un determinado tipo de célula.
• Fase de penetración o inyección: el ácido nucleico viral entra en la célula. En el caso de los bacteriófagos, mediante una perforación (inyección) que el virus realiza en la pared bacteriana; en los virus desnudos, penetra todo el virus por endocitosis; en los virus envueltos, se produce la fusión de las membranas de la envuelta y la de la célula hospedadora, y se libera la nucleocápsida en su interior.
• Fase de eclipse: en esta fase no se observan copias del virus en la célula, pero el virus está utilizando todos los mecanismos de la célula huésped para replicar, transcribir y traducir su información genética. La replicación genera miles de copias del ADN vírico, mientras que la transcripción y traducción generan enzimas destinadas a la propia replicación, factores de inhibición para detener la actividad celular, y de proteínas para formar las cápsidas.
• Fase de ensamblaje: en esta fase se produce la unión de los capsómeros para formar la cápsida y el empaquetamiento del ácido nucleico viral dentro de ella.
• Fase de lisis o ruptura: conlleva la muerte celular. Los viriones salen de la célula, mediante la rotura enzimática de la membrana, en el caso de virus desnudos, o bien por exocitosis, cuando se trata de virus envueltos. Estos nuevos virus se encuentran en situación de infectar una nueva célula.

Ciclo lisogénico

Las dos primeras fases de este ciclo son iguales a las descritas en el ciclo anterior. En el caso de los bacteriófagos, en la fase de eclipse el ácido nucleico viral en forma de ADN bicatenario recombina con el ADN bacteriano, introduciéndose en éste como un gen más. Esta forma viral se denomina profago, o virus atenuado, mientras que la célula infectada se denomina célula lisogénica.

En este estado el profago puede mantenerse durante un tiempo indeterminado, pudiendo incluso, reproducirse la célula, generando nuevas células hijas lisogénicas. El profago se mantendrá latente hasta producirse un cambio en el medio ambiente celular que provoque un cambio celular, por ejemplo, por variaciones bruscas de temperatura, o desecación, o disminución en la concentración de oxígeno. Este cambio induce a la liberación del profago, transformándose en un virus activo que continúa el ciclo de infección hasta producir la muerte celular y la liberación de nuevos virus (ciclo lítico).

Este mismo proceso puede darse ocasionalmente en virus animales, y se habla entonces de provirus y de infección latente, en la que a diferencia de una respuesta lisogénica típica se pueden producir algunas partículas víricas.

Ejemplos de virus lisogénicos son los bacteriófagos, los retrovirus, el virus de las verrugas y el del herpes