Estructura, clasificación y replicación de los virus
En Uruguay, cada invierno se habla de la gripe y de la vacuna. Pero una gripe no se "cura" con un antibiótico, y un virus no se puede cultivar en un caldo como una bacteria. ¿Qué tienen de particular los virus para comportarse así? Y, más curioso todavía: ¿cómo puede un laboratorio de Montevideo convertir un virus en una herramienta para llevar genes a una célula? Lo vas a poder responder al final de la página.
¿De qué están hechos los virus?
Un virus no es una célula: no tiene citoplasma, ni ribosomas, ni membrana plasmática propia. Es una partícula muy simple, mucho más chica que una bacteria (se miden en decenas o cientos de nanómetros y solo se ven con microscopio electrónico).
Fijate en la lógica: el virus es "un mensaje dentro de un sobre". El mensaje (ácido nucleico) dice cómo fabricar más virus; el sobre (cápside) lo protege y lo lleva hasta la célula correcta. Los virus sin envoltura se llaman desnudos.
Mateo estudia para el escrito de Biología y encuentra que los virus están formados, como mínimo, por dos componentes. Nombrá esos dos componentes básicos de una…
Mateo estudia para el escrito de Biología y encuentra que los virus están formados, como mínimo, por dos componentes. Nombrá esos dos componentes básicos de una partícula viral y explicá brevemente la función de cada uno.
Clasificación: ADN o ARN
Hay muchos criterios para clasificar virus (forma de la cápside, envoltura, huésped). El más básico es el tipo de ácido nucleico que llevan:
| Grupo | Material genético | Ejemplos |
|---|---|---|
| Virus ADN | ADN (de una o dos hebras) | Herpes, papilomavirus (HPV), viruela, muchos bacteriófagos |
| Virus ARN | ARN (de una o dos hebras) | Influenza (gripe), coronavirus, dengue, sarampión |
| Virus ARN retrovirus | ARN que se copia a ADN | VIH |
Los retrovirus son un caso particular de virus ARN y los vemos más adelante. Además, el huésped también clasifica: hay virus de animales, de plantas, de bacterias (bacteriófagos o fagos) y de hongos.
Los virus se pueden clasificar según el tipo de ácido nucleico que contienen. Indicá qué dos grandes grupos se forman con ese criterio y dá un ejemplo de virus de cada…
Los virus se pueden clasificar según el tipo de ácido nucleico que contienen. Indicá qué dos grandes grupos se forman con ese criterio y dá un ejemplo de virus de cada grupo (por ejemplo, de enfermedades que conozcas).
Parásitos intracelulares obligados
Un virus fuera de una célula es una partícula inerte: no respira, no crece, no copia su material. Para multiplicarse necesita una célula huésped, de la que usa:
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los ribosomas, para fabricar sus proteínas;
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la energía (ATP) y los nucleótidos y aminoácidos de la célula;
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las enzimas que copian ácidos nucleicos (en muchos casos).
Por eso se dice que son parásitos intracelulares obligados: viven dentro de la célula y no pueden reproducirse sin ella. El virus aporta las "instrucciones" y la célula pone la "maquinaria".
Es un buen ejemplo de por qué los virus están en el límite de lo que consideramos vivo: tienen material genético y evolucionan, pero no tienen metabolismo propio.
En clase, la profesora dice que los virus son «parásitos intracelulares obligados». Explicá con tus palabras qué significa esa expresión y por qué los virus no pueden…
En clase, la profesora dice que los virus son «parásitos intracelulares obligados». Explicá con tus palabras qué significa esa expresión y por qué los virus no pueden multiplicarse fuera de una célula huésped.
Replicación: ciclo lítico y ciclo lisogénico
Los bacteriófagos son el modelo clásico para estudiar la replicación. Pueden seguir dos caminos.
Ciclo lítico
Termina con la ruptura (lisis) de la bacteria.
Un bacteriófago es un virus que infecta bacterias. Ordená y describí las etapas principales de su ciclo lítico (adsorción, penetración, síntesis de componentes,…
Un bacteriófago es un virus que infecta bacterias. Ordená y describí las etapas principales de su ciclo lítico (adsorción, penetración, síntesis de componentes, ensamblaje y liberación), indicando qué ocurre en cada una y qué le pasa a la bacteria al final del ciclo.
Ciclo lisogénico
El virus no destruye enseguida a la célula. Su ADN se integra al cromosoma de la bacteria y pasa a llamarse profago. Cada vez que la bacteria se divide, copia también el ADN viral: se transmite a las células hijas sin que se note nada.
| Ciclo lítico | Ciclo lisogénico | |
|---|---|---|
| Material genético viral | Se replica libre y se expresa enseguida | Se integra al ADN del huésped (profago) |
| Célula huésped | Muere (lisis) | Sigue viva y se divide |
| Nuevos virus | Muchos, rápido | Ninguno por ahora |
Un profago puede "despertar" y pasar al ciclo lítico. Lo desencadenan factores de estrés para la célula, como radiación ultravioleta, ciertos químicos o falta de nutrientes.
Valentina lee que algunos virus pueden seguir un ciclo lisogénico. Compará el ciclo lítico con el lisogénico: explicá qué ocurre con el material genético del virus en…
Valentina lee que algunos virus pueden seguir un ciclo lisogénico. Compará el ciclo lítico con el lisogénico: explicá qué ocurre con el material genético del virus en cada caso y qué sucede con la célula huésped. Mencioná qué factor podría hacer que un virus pase de un ciclo lisogénico a uno lítico.
Retrovirus: del ARN al ADN
Casi todo el flujo de información en la célula va de ADN a ARN a proteína. Los retrovirus, como el VIH, hacen un paso extra: su genoma es ARN y llevan una enzima, la transcriptasa inversa, que copia ARN a ADN.
La diferencia con un virus de ADN es la etapa inicial: el material de partida es ARN y primero hay que pasarlo a ADN. Esa capacidad de insertar un gen en el genoma de la célula es justamente lo que interesa en biotecnología.
Un retrovirus como el VIH tiene ARN como material genético y una enzima llamada transcriptasa inversa. Analizá cómo se replica este virus dentro de una célula humana,…
Un retrovirus como el VIH tiene ARN como material genético y una enzima llamada transcriptasa inversa. Analizá cómo se replica este virus dentro de una célula humana, explicando el papel de esa enzima y por qué el ciclo es distinto al de un virus de ADN. Después, relacioná este mecanismo con su posible uso como herramienta biotecnológica.
Virus, plásmidos y fagémidos como vectores
Un vector es un vehículo que transporta un gen a una célula. Algunos virus son vectores naturales, porque están "diseñados" para entrar a una célula y dejar ahí su material genético.
Virus modificados
Para usar un virus como vector se le hacen cambios:
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se eliminan los genes que causan enfermedad o permiten replicarse sin control;
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se inserta el gen de interés (por ejemplo, un gen terapéutico);
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se conserva la cápside y las proteínas que le permiten entrar en las células blanco.
Se usan, por ejemplo, adenovirus y retrovirus modificados en terapia génica. Dos riesgos posibles: que el vector provoque una respuesta inmune fuerte contra el virus, o que inserte el gen en un lugar equivocado del genoma y altere otros genes (mutagénesis insercional).
Plásmidos y fagémidos
Un plásmido es una molécula de ADN circular, pequeña, que se replica de forma independiente del cromosoma bacteriano. Muchas bacterias lo tienen de forma natural y a veces lleva genes de resistencia a antibióticos. En el laboratorio se le inserta un gen y se introduce a la bacteria, que lo copia y lo expresa. Por eso se usa como vector: es fácil de manipular y se multiplica rápido.
Un fagémido es un vector híbrido: combina un plásmido con elementos de un fago. Se replica como plásmido, pero con ayuda de un fago puede empaquetarse en partículas virales, lo que permite transferirlo con eficacia o producir ADN de una sola hebra.
| Vector | Qué es | Característica útil |
|---|---|---|
| Plásmido | ADN circular bacteriano | Simple, se copia solo, fácil de aislar |
| Fagémido | Plásmido con elementos de fago | Se puede empaquetar en partículas de fago |
| Virus modificado | Virus sin genes dañinos | Entra eficazmente en células |
Un laboratorio de Montevideo trabaja con plásmidos para introducir un gen en bacterias. Explicá qué es un plásmido, por qué se lo usa como vector en biotecnología y qué…
Un laboratorio de Montevideo trabaja con plásmidos para introducir un gen en bacterias. Explicá qué es un plásmido, por qué se lo usa como vector en biotecnología y qué diferencia hay entre un plásmido y un fagémido.
Un equipo de investigación quiere usar un virus modificado como vector para llevar un gen terapéutico a células humanas. Argumentá qué características debería tener ese…
Un equipo de investigación quiere usar un virus modificado como vector para llevar un gen terapéutico a células humanas. Argumentá qué características debería tener ese vector (por ejemplo, capacidad de entrar en la célula, seguridad y expresión del gen) y qué modificaciones habría que hacerle al virus original. Discutí dos riesgos posibles de esta estrategia.
Volvé al principio: un antibiótico no sirve contra la gripe porque el virus no es una célula ni tiene metabolismo propio que el antibiótico pueda bloquear. Y un laboratorio puede usar un virus como vector porque ya "sabe" entrar a una célula e introducir su material genético: basta quitarle lo peligroso y cargarle el gen que interesa.
Resumen
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Un virus es una partícula formada por material genético (ADN o ARN) y cápside de proteínas; algunos tienen envoltura.
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Se clasifican por su ácido nucleico (virus ADN y virus ARN; los retrovirus son un caso especial) y por su huésped.
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Son parásitos intracelulares obligados: usan la maquinaria de la célula para multiplicarse.
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Ciclo lítico: el virus se replica y rompe la célula. Ciclo lisogénico: el ADN viral se integra al huésped (profago) y se copia con él; el estrés puede volver a activarlo.
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Los retrovirus (VIH) usan la transcriptasa inversa para pasar de ARN a ADN y lo insertan en el genoma.
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Virus modificados, plásmidos y fagémidos se usan como vectores para llevar genes a células.