Virus y otras formas acelulares

Plásmidos

Los plásmidos son moléculas circulares de ADN de doble hélice que carecen de una envuelta proteica. Se encuentran en células bacterianas y en levaduras, pudiendo haber varios ejemplares. Se duplican autónomamente y no son necesarios para la vida de la célula, aunque proporcionan rasgos genéticos importantes. Pueden ser transferidos entre células (transformación) y son capaces de insertarse en diferentes puntos del cromosoma e inducir la aparición de mutaciones, por ello se les denominó transposones.

Son utilizados en ingeniería genética para introducir genes no bacterianos en el cromosoma de la bacteria, así pueden sintetizar proteínas no codificadas en su genoma. Los plásmidos de bacterias no se integran en el cromosoma bacteriano; sin embargo, los plásmidos de levaduras sí lo hacen y esto permite que sean utilizados como vectores de grandes genes de mamíferos.

Cada plásmido controla su replicación, por ello se les considera formas independientes de vida acelular.

Viroides

Los viroides son moléculas circulares de ARN monocatenario que carecen de recubrimiento proteico. Son parásitos de plantas superiores. No funcionan como ARNm y su replicación depende de los enzimas de la célula huésped. Se supone que actúan interfiriendo los genes nucleares sin llegar a traducirse en ningún tipo de proteínas.

Priones

Los priones (1983) son pequeñas partículas proteicas infecciosas que causan ciertas enfermedades neurodegenerativas, que reciben el nombre de encefalopatías subagudas espongiformes transmisibles (TSEs) (síndrome de Kuru, de Creutzfeldt-Jakob o síndrome de las vacas locas).

La infección (que no provoca una respuesta inmunológica, ya que el prión está dentro de nuestras propias células) se propaga cuando los priones entran en contacto con proteínas normales situadas en las membranas de las neuronas, convirtiéndose en moléculas infectivas y modificando su estructura (regiones de α hélice se convierten en hoja plegada β). Se produce el efecto dominó o reacción en cadena, extendiéndose así la infección que va invadiendo el cerebro. La acumulación en las neuronas de priones, que no son eliminados por el organismo, acaba causando su destrucción.

Virus

Los virus son pequeñas moléculas de ácido nucleico protegidas dentro de cápsulas proteicas, en ocasiones con una envoltura membranosa, observables solo al microscopio electrónico. También se les llama viriones y se caracterizan por:

1. Solo pueden multiplicarse en el interior de una célula viva, luego son parásitos obligados de cualquier organismo.
2. Solo presentan un tipo de ácido nucleico (ADN o ARN), pero nunca los dos, y pueden ser de cadena doble o sencilla, circulares o lineales. Casi todos los ADN de virus se replican en el núcleo (utilizan la ADN polimerasa), los ARN de virus se replican en el citoplasma.
3. Presentan en su ciclo multiplicativo una fase de eclipse en la que no pueden ser localizados dentro de la célula huésped.

La envoltura proteica, llamada cápside, está formada por unas unidades proteicas llamadas capsómeros. La unión de cápside + ácido nucleico se conoce como nucleocápside. La geometría de la cápside es uno de los criterios que permite clasificar los virus en cuatro grupos:

1. Icosaédricos: adoptan la forma de un icosaedro (20 caras triangulares). Son los adenovirus, el virus de la polio y los picornavirus.
2. Helicoidales o cilíndricos: es como un cilindro hueco donde los capsómeros se ensamblan según un ordenamiento helicoidal. De este tipo son el virus de la rabia y el del mosaico del tabaco.
3. Complejos: como son los bacteriófagos o fagos (T2, T4, y T6, virus parásitos de bacterias) que parecen adoptar las dos estructuras anteriores, con una cabeza icosaédrica donde se aloja el ácido nucleico, separada de esta por un cuello. Aparece una cola de naturaleza proteica, formada por una vaina helicoidal que rodea a un eje tubular. La cola está terminada en un conjunto de fibras y espinas caudales que constituyen el sistema de anclaje del virus a la bacteria que infecta.
4. Con envoltura membranosa: algunos, además de la cápside, poseen una envoltura membranosa que no es más que un fragmento de la membrana plasmática de la célula hospedadora que el virus arrastra al abandonarla por gemación. Las envolturas pueden presentar glucoproteínas que se proyectan hacia el exterior en forma de espículas o botones. Así son la mayoría de los virus animales, como el virus de la gripe, la viruela, la hepatitis y el SIDA.

Ciclos de multiplicación vírica

Se distinguen dos ciclos: uno virulento o lítico y otro no virulento o lisogénico.

Ciclo lítico

Comprende cinco fases:

1. Fijación y entrada: el virus entra en contacto con la membrana plasmática. Es necesario que la partícula vírica esté completa para que sea infectiva.
2. Penetración: el ADN o el ARN atraviesan la membrana por penetración directa, por endocitosis o por fusión de membranas.
3. Eclipse: cuando la presencia del virión no se pone de manifiesto. Su duración varía y es en esta fase donde se llevan a cabo la síntesis del genoma y proteínas víricas.
4. Maduración: en la que se produce el ensamblaje de los componentes del virión para formar la nucleocápside.
5. Liberación: en la que las células se rompen o lisan, liberando viriones.

Todo este ciclo va acompañado de daños, alteraciones o modificaciones de la actividad celular; a estos efectos se les llama citopáticos.

Ciclo replicativo de los bacteriófagos

El ciclo replicativo de los bacteriófagos puede seguir dos caminos:

Ciclo lisogénico

En algunas cepas de bacterias, después de que el ADN vírico entra en el citoplasma, se integra en el cromosoma bacteriano, donde permanece en estado de quiescencia y es replicado como una parte más del ADN bacteriano. Estas cepas de bacterias se llaman lisogénicas y a los fagos, atemperados o atenuados. A los fagos integrados se les denomina profagos y se replican pasivamente con el ADN de la bacteria.

El ADN del profago puede permanecer latente durante varias generaciones bacterianas, hasta que un estímulo induzca la separación del profago y el inicio de un ciclo lítico. Mientras la célula posea el profago, será inmune a otras infecciones de virus afines.

Clasificación de los virus

Se clasifican en función de la naturaleza de su genoma (ADN o ARN), de que la molécula de ácido nucleico sea monocatenaria o bicatenaria y según sea su replicación y transcripción. Se distinguen 6 grupos:

1. TIPO I: ADN bicatenario (herpesvirus, fago T4).
2. TIPO II: ADN monocatenario (fago MI23).
3. TIPO III: ARN bicatenario (reovirus).
4. TIPO IV: ARN monocatenario (actúa como ARNm) (poliovirus).
5. TIPO V: ARN monocatenario (no actúa como ARNm) (rhabdovirus, rabia).
6. TIPO VI: ARN monocatenario (con transcriptasa inversa) (retrovirus, SIDA).

Los retrovirus presentan una enzima, la transcriptasa inversa, que transcribe su ARN en ADN, que se inserta en el cromosoma de la célula huésped, llamándose provirus. Luego se transcribe a ARNm que posteriormente formará cápsides y las transcriptasas inversas y, por otro lado, las cadenas de ARN de los nuevos virus. Los retrovirus se transmiten de generación en generación; si es portador de un gen canceroso (oncogén), su integración transforma a la célula y origina un cáncer muy agresivo.

Los principales métodos de lucha contra los virus son:

• Quimioterapia antiviral, como el aciclovir, que es un inhibidor específico de la ADN polimerasa (efectivo contra los herpesvirus).
• Vacunas, aunque el problema es la elevada tasa de mutación.
• Interferones: son proteínas antivíricas sintetizadas por células infectadas de humanos y mamíferos. Es una defensa inespecífica cuya actuación impide la síntesis de proteínas víricas. Se une a receptores específicos de las membranas de las células vecinas no infectadas, en las que induce a la producción de proteínas que les confieren un estado antivírico.

Se supone que los virus son productos tardíos de la evolución, que se formaron a partir de auténticas células. Otros autores sostienen un origen distinto para virus con ADN (plásmidos) y virus con ARN (moléculas tipo viroides). Existen autores que opinan que los virus han tenido un papel fundamental en la evolución de los seres vivos, al poder insertarse en el material genético de unos, llevando la información a otros.

Bacterias

Son organismos de células procariotas que presentan:

• Membrana plasmática de estructura semejante a la de la célula eucariota.
• Pared celular formada por peptidoglucanos (mureína) que protege a la bacteria de los posibles daños que pueden ocasionarle los cambios de presión osmótica.
• Cápsula bacteriana de naturaleza glucídica. Evita la pérdida de humedad y protege a la bacteria de los anticuerpos y la fagocitosis. Las bacterias con cápsula son las más patógenas (virulentas).

Estructura de la célula procariota

• Ribosomas de 70S son semejantes a los de mitocondrias y cloroplastos y se encargan de la síntesis de proteínas.
• Mesosomas: son invaginaciones de la membrana plasmática donde se encuentran los enzimas respiratorios y los pigmentos.
• Nucleoide: ADN circular de doble hélice asociado a proteínas que no son histonas.
• Flagelo (flagelina): permite el desplazamiento celular.

Sexualidad bacteriana

En 1928, F. Griffith observó que la bacteria Streptococcus pneumoniae, productora de la neumonía humana, se presentaba en dos cepas distintas: una de ellas, cepa S, con cápsula, provocaba la enfermedad; la otra, cepa R, que carecía de cápsula, no producía la enfermedad.

Al inocular a un ratón bacterias R con bacterias S muertas, se producía la enfermedad y el ratón moría. Una sustancia denominada principio transformante, procedente de los pneumococos muertos, había transformado las bacterias R en bacterias S, puesto que fueron aisladas vivas y con cápsula.

La reproducción de las bacterias es asexual, por bipartición.

En 1946 se demostró que las bacterias poseen unos mecanismos definidos como parasexuales, mediante los cuales intercambian información genética con otras bacterias.

Existen tres procesos parasexuales: