Virus- los patógenos más pequeños de enfermedades infecciosas. Virus(lat. virus- “veneno”) es un agente infeccioso no celular que sólo puede reproducirse dentro de las células vivas. Hasta finales del siglo XIX. El término "virus" se utilizaba en medicina para referirse a cualquier agente infeccioso que provoca una enfermedad. Esta palabra adquirió su significado moderno después de 1892, cuando el botánico ruso D.I. Ivanovsky estableció la "filtrabilidad" del agente causante de la enfermedad del mosaico del tabaco (mosaico del tabaco). Demostró que la savia celular de las plantas infectadas con esta enfermedad, pasada a través de filtros especiales que retienen las bacterias, conserva la capacidad de causar la misma enfermedad en plantas sanas. Cinco años más tarde, el bacteriólogo alemán F. Loeffler descubrió otro agente filtrable, el agente causante de la fiebre aftosa en el ganado. En 1898, el botánico holandés M. Beijerinck repitió estos experimentos en una versión ampliada y confirmó las conclusiones de Ivanovsky. Llamó al “principio venenoso filtrable” que causa el mosaico del tabaco un “virus filtrable”. Este término se ha utilizado durante muchos años y gradualmente se ha reducido a una sola palabra: "virus".
En 1901, el cirujano militar estadounidense W. Reed y sus colegas descubrieron que el agente causante de la fiebre amarilla también es un virus filtrable. La fiebre amarilla fue la primera enfermedad humana identificada como viral, pero hubo que pasar otros 26 años hasta que se demostró definitivamente su origen viral.
-Virus- la forma de vida más simple, una partícula microscópica formada por moléculas de ácido nucleico (ADN o ARN) encerradas en una cubierta proteica (cápside) y capaz de infectar organismos vivos. Sus tamaños varían de 20 a 300 nm. El material genético está representado por una molécula de ácido nucleico (ADN o ARN), no asociada a proteínas. El peso molecular del ADN (ARN) varía de 3,106 a 5,106. El ácido nucleico de los virus puede ser monocatenario o bicatenario (circular o lineal). Después de ingresar a la célula huésped, el ácido nucleico del virus, utilizando el sistema enzimático de la célula, comienza a replicarse, sintetizando proteínas específicas y nuevas partículas virales.
-De otros Los virus de agentes infecciosos se distinguen por una cápside. Los virus, con raras excepciones, contienen solo un tipo de ácido nucleico: ADN o ARN.
Tamaños: de 15 a 2000 nm (algunos virus vegetales). El más grande entre los virus animales y humanos es el agente causante de la viruela: hasta 450 nm.
Simple los virus tienen una envoltura - cápside, que consta únicamente de subunidades de proteínas ( capsómeros). Los capsómeros de la mayoría de los virus tienen simetría helicoidal o cúbica. Los viriones con simetría helicoidal tienen forma de bastón. La mayoría de los virus que infectan las plantas se construyen según un tipo de simetría en espiral. La mayoría de los virus que infectan células humanas y animales tienen un tipo de simetría cúbica.
Virus complejos
Complejo Los virus pueden estar cubiertos adicionalmente por una membrana superficial de lipoproteínas con glicoproteínas que forman parte de la membrana plasmática de la célula huésped (por ejemplo, virus de la viruela, hepatitis B), es decir, tienen supercápside. Con la ayuda de las glicoproteínas, se reconocen receptores específicos en la superficie de la membrana de la célula huésped y la partícula viral se adhiere a ellos. Las regiones de carbohidratos de las glicoproteínas sobresalen de la superficie del virus en forma de bastones puntiagudos. La envoltura adicional puede fusionarse con la membrana plasmática de la célula huésped y facilitar la penetración profunda del contenido de la partícula viral en la célula. Las capas adicionales pueden incluir enzimas que aseguran la síntesis de ácidos nucleicos virales en la célula huésped y algunas otras reacciones.
Los bacteriófagos tienen una estructura bastante compleja. Se clasifican como virus complejos. Por ejemplo, el bacteriófago T4 consta de una parte expandida: una cabeza, un proceso y filamentos de cola. La cabeza consta de una cápside que contiene ácido nucleico. El proceso incluye un collar, un eje hueco rodeado por una vaina contráctil que se asemeja a un resorte extendido y una placa basal con espinas y filamentos caudales.
Clasificación de virus
La clasificación de los virus se basa en la simetría de los virus y la presencia o ausencia de una capa exterior.
| Desoxivirus | Ribovirus | ||
| ADN doble cadena | ADN monocatenario | ARN doble cadena | ARN monocatenario |
| Tipo de simetría cúbica: – sin capas exteriores (adenovirus); – con membranas externas (herpes) | Tipo de simetría cúbica: – sin membranas externas (algunos fagos) | Tipo de simetría cúbica: – sin capas exteriores (retrovirus, virus de tumores de heridas de plantas) | Tipo de simetría cúbica: – sin capas exteriores (enterovirus, poliovirus) Tipo de simetría espiral: – sin capa exterior (virus del mosaico del tabaco); – con membranas externas (gripe, rabia, virus oncogénicos que contienen ARN) |
| Tipo mixto de simetría (bacteriófagos emparejados en T) | |||
| Sin cierto tipo de simetría (viruela) | |||
Los virus exhiben actividad vital sólo en las células de los organismos vivos. Su ácido nucleico es capaz de provocar la síntesis de partículas virales en la célula huésped. Fuera de la célula, los virus no dan signos de vida y se llaman viriones.
El ciclo de vida del virus consta de dos fases: extracelular(virión), en el que no muestra signos de actividad vital, y intracelular. Las partículas virales fuera del cuerpo del huésped no pierden su capacidad de infectar durante algún tiempo. Por ejemplo, el virus de la polio puede seguir siendo infeccioso durante varios días y la viruela, durante meses. El virus de la hepatitis B lo retiene incluso después de una breve ebullición.
Los procesos activos de algunos virus ocurren en el núcleo, otros en el citoplasma y algunos, tanto en el núcleo como en el citoplasma.
Tipos de interacción entre células y virus.
Existen varios tipos de interacciones entre células y virus:
- Productivo – el ácido nucleico del virus induce la síntesis de sus propias sustancias en la célula huésped con la formación de una nueva generación.
- Abortivo – la reproducción se interrumpe en algún momento y no se forma una nueva generación.
- virógeno – el ácido nucleico del virus está integrado en el genoma de la célula huésped y no es capaz de reproducirse.
Los representantes de las formas de vida no celulares son los virus, pequeñas partículas que penetran en el interior de la célula. La rama de la microbiología que estudia los virus se llama virología.
descripción general
Los virus se encuentran en la atmósfera, el suelo y el agua. Hay virus de plantas, animales, hongos y bacterias. Los virus que infectan a las bacterias se llaman bacteriófagos. Hay satélites que ingresan a la célula solo si contiene un virus adicional.
Arroz. 1. Bacteriófago.
La mayoría de los virus causan infecciones; algunos tipos no tienen ningún efecto visible. Uno de los hechos interesantes es la presencia de residuos virales en el ADN humano.
Los virus tienen una variedad de formas (bolas, espirales, varillas) y tamaños más pequeños: 20-300 nm (1 millón de nm en 1 mm). Los virus más grandes son los mimivirus, que tienen un diámetro de 500 nm. Imitan la estructura y actividad de las bacterias, y algunos científicos consideran que los mimivirus son una forma de transición de virus a bacterias.
Arroz. 2. Mimivirus.
En la tabla se presenta una breve descripción de los virus y sus diferencias con la materia viva y no viva.
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Los virus se clasifican en un reino separado y se clasifican en cinco taxones. La mayoría de los virus aún no han sido estudiados ni clasificados.
La clasificación moderna incluye:
- 9 escuadrones;
- 127 familias;
- 44 subfamilias;
- 782 géneros;
- 4686 especies.
El biólogo David Baltimore desarrolló en 1971 una clasificación alternativa de virus basada en las características de la información genética. Baltimore distinguió qué tipos de virus existen según el contenido de ARN o ADN.
Su clasificación se puede combinar en tres grandes grupos:
- virus de ADN;
- virus de ARN;
- Virus que convierten el ARN en ADN.
Los principales tipos de virus en biología según Baltimore se presentan en la tabla.
|
Nombre |
clase de baltimore |
Peculiaridades |
Ejemplos |
|
virus de ADN |
ADN bicatenario. Reproducción en el núcleo celular. |
Virus de la viruela, herpes, papilomas. |
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ADN monocatenario. Reproducción en el núcleo. |
Parvovirus |
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El ADN es tanto bicatenario como monocatenario. |
virus de la hepatitis B |
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virus de ARN |
ARN bicatenario. Reproducción en el citoplasma. |
Reovirus, rotavirus |
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ARN mensajero monocatenario (cadena más) |
Picornavirus, flavivirus |
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ARN monocatenario que no lleva información (cadena negativa) |
Ortomixovirus, filovirus |
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ARN y ADN |
El ARN monocatenario (cadena más) se convierte en ADN |
Retrovirus (VIH) |
Los virus son estructuras que cambian el ADN de una célula, haciendo que la célula produzca nuevos virus. Cuando hay demasiados virus, rompen la membrana celular, salen e infectan nuevas células. A veces no matan la célula, sino que brotan de ella.
Arroz. 3. Un virus que invade una célula.
¿Qué hemos aprendido?
Del informe de los grados 5-6 aprendimos sobre la estructura, características y clasificación de los virus. No pueden clasificarse ni en naturaleza viva ni en materia inanimada. En estructura, los virus son proteínas que transportan información hereditaria que se integra en una célula viva. El biólogo Baltimore identificó siete clases de virus según las características estructurales del material genético.
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Conferencia nº 5. Virología general. Clasificación, estructura y características de la biología de los virus. Bacteriófagos.
Descubrimiento de virus por D.I. Ivanovsky en 1892 sentó las bases para el desarrollo de la ciencia de la virología. Su desarrollo más rápido se vio facilitado por la invención del microscopio electrónico y el desarrollo de un método para cultivar microorganismos en cultivos celulares.
Actualmente, la virología es una ciencia en rápido desarrollo, debido a varias razones:
El papel principal de los virus en la patología infecciosa humana (por ejemplo, el virus de la influenza, el virus de la inmunodeficiencia humana del VIH, el citomegalovirus y otros virus del herpes) en un contexto de ausencia casi total de quimioterapia específica;
El uso de virus para resolver muchas cuestiones fundamentales en biología y genética.
Propiedades básicas de los virus (y plásmidos), en lo que se diferencian del resto del mundo vivo.
1.Dimensiones ultramicroscópicas (medidas en nanómetros). Los virus grandes (virus de la viruela) pueden alcanzar tamaños de 300 nm, los pequeños, de 20 a 40 nm. 1 mm = 1000 µm, 1 µm = 1000 nm.
3. Los virus no son capaces de crecer ni de fisión binaria.
4. Los virus se reproducen reproduciéndose en una célula huésped infectada utilizando su propio ácido nucleico genómico.
6. El hábitat de los virus son las células vivas: bacterias (estos son virus bacterianos o bacteriófagos), células vegetales, animales y humanas.
Todos los virus existen en dos formas cualitativamente diferentes: extracelular- virión e intracelular virus. La taxonomía de estos representantes del microcosmos se basa en las características de los viriones, la fase final del desarrollo viral.
Estructura (morfología) de los virus.
1.genoma del virus forman ácidos nucleicos, representados por moléculas de ARN monocatenario (en la mayoría de los virus de ARN) o moléculas de ADN de doble cadena (en la mayoría de los virus de ADN).
2.cápside- una cubierta proteica en la que se empaqueta el ácido nucleico genómico. La cápside consta de subunidades proteicas idénticas: capsómeros. Hay dos formas de empaquetar capsómeros en una cápside: helicoidal (virus helicoidales) y cúbica (virus esféricos).
Con simetría espiral Las subunidades proteicas están dispuestas en espiral, y entre ellas, también en espiral, se dispone el ácido nucleico genómico (virus filamentosos). Con tipo cúbico de simetría. Los viriones pueden tener forma de poliedros, la mayoría de las veces de veinte hedras. Icosaedros.
3. Los virus de diseño sencillo sólo tienen nucleocápside, es decir. el complejo del genoma con la cápside se llama "desnudo".
4. Otros virus tienen una cubierta similar a una membrana adicional en la parte superior de la cápside, adquirida por el virus en el momento de salir de la célula huésped. supercápside. Estos virus se denominan "vestidos".
Además de los virus, existen formas de agentes organizados aún más simples que pueden transmitirse: plásmidos, viroides y priones.
Las principales etapas de interacción entre el virus y la célula huésped.
1.La adsorción es un mecanismo desencadenante asociado con la interacción. específico receptores del virus y del huésped (en el virus de la influenza - hemaglutinina, en el virus de la inmunodeficiencia humana - glicoproteína gp 120).
2. Penetración: por fusión de la supercápside con la membrana celular o por endocitosis (pinocitosis).
3.Liberación de ácidos nucleicos: "desnudo" de la nucleocápside y activación del ácido nucleico.
4. Síntesis de ácidos nucleicos y proteínas virales, es decir. subordinación de los sistemas de la célula huésped y su trabajo para la reproducción del virus.
5. Ensamblaje del virión: asociación de copias replicadas de ácido nucleico viral con proteína de la cápside.
6. Salida de partículas virales de la célula, adquisición de supercápside por virus envueltos.
Resultados de la interacción de los virus con la célula huésped.
1.proceso de aborto- cuando las células están libres del virus:
cuando esta infectado defectuoso un virus cuya replicación requiere un virus auxiliar, la replicación independiente de estos virus es imposible (los llamados virusoides). Por ejemplo, el virus de la hepatitis delta (D) puede replicarse sólo en presencia del virus de la hepatitis B, su Hbs (antígeno, virus adenoasociado) en presencia de adenovirus);
Cuando un virus infecta células que son genéticamente insensibles a él;
Cuando células sensibles se infectan con un virus en condiciones no permisivas.
2.Proceso productivo- replicación (producción) de virus:
- muerte (lisis) de células(efecto citopático): el resultado de la reproducción intensiva y la formación de una gran cantidad de partículas virales, un resultado característico del proceso productivo causado por virus con alta citopatogenicidad. El efecto citopático de muchos virus sobre los cultivos celulares tiene una naturaleza específica bastante reconocible;
- interacción estable, que no conduce a la muerte celular (infecciones persistentes y latentes), la llamada Transformación viral de una célula.
3.Proceso integrativo- integración del genoma viral con el genoma de la célula huésped. Esta es una versión especial de un proceso productivo similar a la interacción estable. El virus se replica junto con el genoma de la célula huésped y puede permanecer latente durante mucho tiempo. Sólo los virus de ADN pueden integrarse en el genoma de ADN del huésped (el principio de “ADN dentro de ADN”). Los únicos virus de ARN capaces de integrarse en el genoma de una célula huésped, los retrovirus, tienen un mecanismo especial para ello. La peculiaridad de su reproducción es la síntesis de ADN proviral a partir de ARN genómico utilizando la enzima transcriptasa inversa, seguida de la integración del ADN en el genoma del huésped.
Métodos básicos de cultivo de virus.
1.En el cuerpo de animales de laboratorio.
2. En embriones de pollo.
3. En cultivos celulares: el método principal.
Tipos de cultivos celulares.
1.Cultivos primarios (tripsinizados)- fibroblastos de embrión de pollo (CHF), fibroblastos humanos (CHF), células de riñón de varios animales, etc. Los cultivos primarios se obtienen a partir de células de diversos tejidos, con mayor frecuencia mediante trituración y tripsinización, y se utilizan una vez, es decir, Siempre es necesario contar con órganos o tejidos adecuados.
2.Líneas celulares diploides Adecuado para dispersión y crecimiento repetidos, generalmente no más de 20 pases (pierden sus propiedades originales).
3.Líneas interconectadas(cultivos heteroploides), son capaces de dispersarse e injertarse repetidamente, es decir. a múltiples pasajes, lo más conveniente en el trabajo virológico, por ejemplo, líneas de células tumorales Hela, Hep, etc.
Medios nutritivos especiales para cultivos celulares.
Se utilizan una variedad de medios nutritivos virológicos sintéticos de composición compleja, incluido un gran conjunto de diferentes factores de crecimiento: medio 199, aguja, solución de Hanks, hidrolizado de lactoalbúmina. Se añaden a los medios estabilizadores de pH (Hepes), suero sanguíneo de diversos tipos (el suero fetal de ternera se considera el más eficaz), L-cisteína y L-glutamina.
Dependiendo del uso funcional del entorno, puede haber altura(con un alto contenido de suero sanguíneo): se utilizan para cultivar cultivos celulares antes de agregar muestras virales, y apoyo(con menos contenido de suero o sin suero) - para mantener cultivos de células infectadas por virus.
Manifestaciones detectables de infección viral de cultivos celulares.
1. Efecto citopático.
2. Identificación de organismos de inclusión.
3. Detección de virus mediante anticuerpos fluorescentes (MFA), microscopía electrónica, autorradiografía.
4. Prueba de color. El color habitual de los medios de cultivo utilizados, que contienen rojo de fenol como indicador de pH, en condiciones óptimas de cultivo celular (pH de aproximadamente 7,2) es el rojo. La reproducción celular cambia el pH y, en consecuencia, el color del medio de rojo a amarillo debido a un cambio de pH hacia el lado ácido. Cuando los virus se multiplican en cultivos celulares, se produce la lisis celular y el pH y el color del medio no cambian.
5. Detección de hemaglutinina viral: hemadsorción, hemaglutinación.
6.Método de placas (formación de placas). Como resultado del efecto citolítico de muchos virus sobre los cultivos celulares, se forman zonas de muerte celular masiva. Se detectan placas: colonias virales "células negativas".
Nomenclatura de virus.
El nombre de la familia de virus termina en "viridae", género - "virus", generalmente se usan nombres especiales para las especies, por ejemplo, virus de la rubéola, virus de la inmunodeficiencia humana - VIH, virus de la parainfluenza humana tipo 1, etc.
Virus bacterianos (bacteriófagos).
El hábitat natural de los fagos es una célula bacteriana, por lo que los fagos se distribuyen por todas partes (por ejemplo, en las aguas residuales). Los fagos tienen características biológicas que también son características de otros virus.
El tipo de fagos morfológicamente más común se caracteriza por la presencia de una cabeza icosaédrica, un proceso (cola) con simetría espiral (a menudo tiene una varilla hueca y una vaina contráctil), espinas y procesos (filamentos), es decir. exteriormente se parecen un poco a un espermatozoide.
La interacción de los fagos con una célula (bacteria) es estrictamente específica, es decir. Los bacteriófagos son capaces de infectar sólo ciertas especies y fagotipos bacterias.
Las principales etapas de interacción entre fagos y bacterias.
1.Adsorción (interacción de receptores específicos).
2. La introducción de ADN viral (inyección de fagos) se lleva a cabo lisando una sección de la pared celular con sustancias como la lisozima, contrayendo la vaina, empujando la varilla de la cola a través de la membrana citoplasmática hacia el interior de la célula e inyectando ADN en el citoplasma. .
3. Reproducción de fagos.
4. Producción de poblaciones hijas.
Propiedades básicas de los fagos.
Distinguir fagos virulentos, capaz de provocar una forma productiva del proceso, y fagos templados, causando infección por fagos reductores (reducción de fagos). En el último caso, el genoma del fago en la célula no se replica, sino que se introduce (integra) en el cromosoma de la célula huésped (ADN en ADN), el fago se convierte en profago Este proceso se llama lisogenia. Si, como resultado de la introducción de un fago en el cromosoma de una célula bacteriana, adquiere nuevas características hereditarias, esta forma de variabilidad bacteriana se denomina conversión lisogénica (fago). Una célula bacteriana que lleva un profago en su genoma se llama lisogénica, ya que el profago, si se altera la síntesis de una proteína represora especial, puede entrar en el ciclo de desarrollo lítico y provocar una infección productiva con lisis de la bacteria.
Los fagos templados son importantes en el intercambio de material genético entre bacterias. en transducción(una de las formas de intercambio genético). Por ejemplo, sólo el agente causante de la difteria tiene la capacidad de producir exotoxina, en cuyo cromosoma está integrado un profago moderado que lleva operón tox, responsable de la síntesis de la exotoxina diftérica. fago templadotoxicidadProvoca la conversión lisogénica del bacilo de la difteria no toxigénico en uno toxigénico.
Según el espectro de acción. En las bacterias, los fagos se dividen en:
Polivalente (lisa bacterias estrechamente relacionadas, como la salmonella);
Monovalente (lisis de bacterias de una especie);
Específico de tipo (lisis solo ciertos productos fagos del patógeno).
En medios sólidos, los fagos se detectan con mayor frecuencia mediante una prueba puntual (formación de una mancha negativa durante el crecimiento de la colonia) o el método de la capa de agar (titulación de Gracia).
Uso práctico de los bacteriófagos.
1.Para identificación (determinación de fagotipo).
2.Para la profilaxis con fagos (detener los brotes).
3.Para terapia con fagos (tratamiento de la disbacteriosis).
4.Evaluar el estado sanitario del medio y análisis epidemiológico.
Estructura
Ejemplos de estructuras de viriones icosaédricos.
A. Un virus que no tiene una envoltura lipídica (por ejemplo, picornavirus).
B. Virus envuelto (p. ej., herpesvirus).
Los números indican: (1) cápside, (2) ácido nucleico genómico, (3) capsómero, (4) nucleocápside, (5) virión, (6) envoltura lipídica, (7) proteínas de la envoltura de membrana.
Clasificación
Equipo ( -virales) Familia ( -viridae) Subfamilia ( -virinae) Género ( -virus) Vista ( -virus)clasificación de baltimore
El biólogo David Baltimore, premio Nobel, propuso su propio esquema de clasificación de virus basándose en diferencias en el mecanismo de producción de ARNm, que incluye siete grupos principales:
- (I) Virus que contienen ADN bicatenario y no tienen una etapa de ARN (por ejemplo, herpesvirus, poxvirus, papovavirus, mimivirus).
- (II) Virus de ARN bicatenario (por ejemplo, rotavirus).
- (III) Virus que contienen una molécula de ADN monocatenario (p. ej., parvovirus).
- (IV) Virus que contienen una molécula de ARN monocatenario de polaridad positiva (por ejemplo, picornavirus, flavivirus).
- (V) Virus que contienen una molécula de ARN monocatenario de polaridad negativa o doble (por ejemplo, ortomixovirus, filovirus).
- (VI) Virus que contienen una molécula de ARN monocatenario y que tienen en su ciclo de vida la etapa de síntesis de ADN sobre un molde de ARN, retrovirus (por ejemplo, VIH).
- (VII) Virus que contienen ADN bicatenario y que tienen en su ciclo de vida la etapa de síntesis de ADN sobre un molde de ARN, virus retroides (por ejemplo, virus de la hepatitis B).
Actualmente, ambos sistemas se utilizan simultáneamente para clasificar virus, por ser complementarios entre sí.
Se realiza una división adicional en función de características tales como la estructura del genoma (presencia de segmentos, molécula circular o lineal), similitud genética con otros virus, presencia de una membrana lipídica, afiliación taxonómica del organismo huésped, etc.
Historia
Aplicación de virus
Enlaces
- “El Comité Nobel fue golpeado por virus” Artículo. Periódico "Kommersant" nº 181 (3998) de fecha 07/10/2008.
Literatura
- Mayo MA, Pringle C.R. Taxonomía de virus - 1997 // Revista de Virología General. - 1998. - N° 79. - P. 649-657.
