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MICROBIOLOGÍA
UNIDADES 24 - 27
Microorganismos
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Concepto de microorganismo.
Clasificación de los microorganismos.
Bacterias
Virus.
Microorganismos eucarióticos.
Relaciones entre los microorganismos y la
especie humana.
• Importancia de los microorganismos en
investigación e industria.
• Biotecnología: Concepto y aplicaciones.
Virus
Virus/Viriones
Se denomina virion a la partícula vírica morfologicamente completa
Virus
Los virus son muy pequeños, entre 20 y 300 nm
Estructura de los virus
• Ácido nucleico: ADN o ARN. Una o varias moléculas,
bicatenario o monocatenario, (los de ADN circulares
o lineales, los de ARN solo lineales).
• Se encuentra siempre rodeado por una estructura
proteica llamada cápsida, que siempre está formada
por varias unidades de proteína (capsómeros) que
pueden ser iguales o distintas entre sí.
• El conjunto formado por la cápsida y el ácido nucleico,
(que recibe el nombre de nucleocápsida), posee
siempre algún tipo de simetría.
Estructura de los virus
• Cápsida: cubierta proteica que protege y aísla el ácido
nucleico. Recibe también el nombre de cápsula vírica y
presenta distintas formas. Esta estructura generalmente
está formada por una única proteína que se repite, (o más
de una pero muy pocas), cada una codificada por un único
gen, lo que le permite construir una cápsida relativamente
grande con un pequeño número de genes (muy útil).
• Cada una de estas unidades proteicas se denomina
capsómero. En función del tipo de cápsida encontramos
diferentes tipos de virus.
Estructura de los virus
• Virus icosaédricos. Presentan una cápsida con la
forma de este poliedro, formado por veinte caras, cada
una un triángulo equilátero. A su vez cada una puede
estar constituida por varias subunidades proteícas, (por
ejemplo el virus del resfriado común presenta tres
subunidades en cada cara, en total 60 subunidades
proteícas por cápsida). Los capsómeros pueden ser
iguales entre sí o de diferentes tipos.
• Entre los ejemplos de virus icosaédricos están el virus
de la polio, o el virus de inmunodeficiencia humana
(VIH), causante del SIDA.
Estructura de los virus
VIH
Estructura de los virus
• Virus helicoidales. Estos virus (como el
del mosaico del tabaco), poseen una
cápsida cilíndrica y alargada, con un
solo tipo de capsómeros que se montan
formando una estructura helicoidal con
el ácido nucleico dispuesto en el centro
del cilindro (se disponen formando una
hélice alrededor del material genético).
Estructura de los virus
Estructura de los virus
Estructura de los virus
La envoltura constituida por fosfolípidos y proteínas generalmente procede de la
membrana plasmática de la célula a la que han parasitado, (también puede proceder
del retículo endoplasmático o del aparato de golgi). Entre las proteínas de la
envoltura pueden presentarse glucoproteínas codificadas por el propio virus (texto
adjunto).
Estructura de los virus
Estructura de los virus
Estructura de los virus
• Virus de simetría compleja. Son los
bacteriófagos o fagos (virus que infectan
bacterias). Pueden incluir algunos
elementos con simetría icosaédrica
(cabeza), pero además presentan otros
elementos con otro tipo de simetría, (vaina
helicoidal).
Estructura de los virus
Estructura de los virus
Las fibras caudales intervienen en la fase de adsorción, y las espículas
en la fase de fijación (sirven para el anclaje).
Ácidos nucleicos de los virus
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En función del tipo de ácido nucleico podemos
encontrar:
Virus de ADN o de ARN
Monocatenarios o bicatenarios
Circulares (solo los de ADN) o lineales
Los de ARN bicatenario y algunos
monocatenarios se presentan en varias cadenas
independientes con genes diferentes en cada
una.
Los de ADN no se presentan segmentados
Los de ARN no son circulares
Ácidos nucleicos de los virus
Información codificada por el ácido nucleico:
• Los más simples llevan información para codificar
pocas proteínas (entre 4 y 8)
• Los más complejos entre 100 y 200
• Las proteínas pueden ser:
– Estructurales.
– Enzimáticas (relacionadas con la síntesis de ácidos
nucleicos)
– Aglutinantes (interactúan con los receptores celulares
ayudando a propagar la infección)
Ácidos nucleicos de los virus
RETROVIRUS
• Poseen dos moléculas de ARN monocatenario y al menos
tres tipos de enzimas:
– Transcriptasa inversa
– ADN endonucleasa
– Proteasa
• La transcriptasa inversa sintetiza primero una molécula
híbrida de ADN y ARN. Luego la misma enzima sintetiza
la doble hélice de ADN y degrada el ARN.
• La doble hélice se puede insertar en el ADN de la célula
huésped mediante la endonucleasa integrasa.
• Estas enzimas son útiles en IG.
Ciclo lítico de los virus
Fases:
• Adsorción (en los fagos se da primero una
adsorción y luego una fijación).
• Penetración o entrada.
• Eclipse.
• Replicación y Síntesis de capsómeros.
• Ensamblaje.
• Lisis o liberación.
Ciclo lítico de los virus
FASE DE ADSORCIÓN: Debe existir cierta complementariedad
entre las proteínas de la membrana del virus y las de la
célula, esta complementariedad es la que marca la
especificidad de la infección.
FASE DE PENETRACIÓN: Diferente en distintos virus.
• virus con membrana: fusión.
• virus desnudos: se introducen al perforar la membrana con
enzimas (bacteriófagos), o por endocitosis al ser englobados
por la célula. Los bacteriófagos inyectan solamente el ácido
nucleico, los otros introducen el virión completo.
• En las células vegetales los virus penetran por los poros de
la pared celular, y se transmiten de una planta a otra
mediante vectores como insectos.
Ciclo lítico de los virus
FASE DE ECLIPSE: Se le da este nombre porque no se
observan virus en el interior de la célula, ni aparecen
síntomas de la infección en el funcionamiento celular, sin
embargo es cuando existe una mayor actividad metabólica.
Es diferente en los distintos tipos de virus.
Virus completo: Primero desensamblaje (descapsidación).
Posteriormente (todos): replicación del ácido nucleico del
virus y síntesis de ARNm y proteínas. Es la fase de mayor
actividad.
Ciclo lítico de los virus
FASE DE REPLICACIÓN (se puede incluir en la anterior)
Se aprovecha la maquinaria de la célula, ribosomas, ARNt y aa y se
sintetizan proteínas del virus. Como consecuencia aparecen
numerosos capsómeros y copias del ácido nucleico del virus.
FASE DE AUTOENSAMBLAJE:
Simultáneamente a la anterior, se van ensamblando las piezas.
FASE DE LIBERACIÓN:
Los virus salen para infectar nuevas células.
• Liberación por lisis.
• Liberación persistente. La infección no provoca la muerte rápida de la
célula, y los nuevos virus la abandonan progresivamente por
exocitosis, permaneciendo la célula viva.
Ciclo lítico de un bacteriófago
Las fibras caudales reconocen la
célula huésped y establecen
enlaces químicos, la adsorción y
a continuación se realiza una
fijación mecánica mediante las
espinas o espículas de la placa
basal.
La penetración es por
perforación de la pared e
inyección del ADN( su placa basal
segrega lisozima y abre un orificio
en la pared bacteriana).
La fase de eclipse es breve, y se
producen rápidamente ARNm.
Las fases de replicación y
autoensamblaje son rápidas.
La liberación se produce por lisis
(enzimas líticos sintetizados por
los virus).
Adsorción o
fijación
Ciclo lisogénico de un bacteriófago
Ciclos lítico y lisogénico de un bacteriófago
En el ciclo lisogénico de un bacteriófago la etapa de eclipse tiene una duración
indefinida. El ADN inyectado se integra en el cromosoma bacteriano y se puede
replicar con él durante varias generaciones, sin transcribirse ni traducirse.
Determinados cambios en los factores ambientales inducen la iniciación del ciclo
lítico (las agresiones ambientales causan el debilitamiento de la célula y eso hace
que se inicie un ciclo lítico).
En virus animales se da el ciclo lisogénico por ejemplo en los virus de las verrugas,
herpes y retrovirus (sida).
Ciclos lítico y lisogénico de un bacteriófago
Ciclo de un retrovirus con membrana
La entrada se produce por fusión. La cápsida y el ARN penetran. En la fase de eclipse se desmonta la
cápsida y se da la transcripción inversa. El ADN sintetizado se inserta en el ADN nuclear y comienza la
transcripción a ARNm.
En las fases de autoreplicación y autoensamblaje, se producen copias de ARN y capsómeros que van
ensamblándose en el citoplasma. La célula hospedadora permanece viva mientras se producen
nuevos viriones que salen por gemación, arrastrando parte de la membrana de la célula (si son virus
desnudos aprovechan mecanismos de exocitosis celular).
Entre los virus que presentan ciclos lisogénico están los retrovirus
Ciclo de un virus con membrana
En los virus con membrana a veces la liberación puede ser lenta, sin lisar la célula,
la cual puede seguir viva y produciendo virus durante un tiempo variable. Es lo que
se conoce como infección persistente.
Efectos de la infección viral
La infección lítica destruirá a la célula hospedadora y causará la enfermedad. La
infección persistente reproduce al virus.
En cualquiera de los casos, los virus al pasar de una célula a otra pueden
transportar genes; este fenómeno se denomina transducción. Ello puede tener
diferentes consecuencias:
 Si un virus introduce en una bacteria el operón de la lactosa, esta bacteria
ya se podría nutrir a partir de lactosa.
 Pueden causar tumores:
• Bien convirtiendo en hiperactivo un gen estimulador de la mitosis (de
protooncogen a oncogen).
• Bien inactivando a un gen cuya misión sea normalmente la de inactivar
la mitosis, (conocidos como genes supresores de tumores).
• Bien transportando oncogenes entre células de distintos organismos.
Cualquiera de estos procesos induce a la rápida división de las células
(tumor).
 Puede simplemente que su presencia afecte a la funcionalidad normal de los
genes.
Los tratamientos para las infecciones víricas tienen la dificultad de destruir a
los virus sin dañar a la célula hospedadora.
Clasificación de los virus
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Los criterios utilizados para clasificarlos son: el tipo de
ácido nucleico, el tipo de cápsida, la existencia o no de
envolturas membranosas y el tipo de célula que
parasita:
-según el ácido nucleico pueden tener: ARN
monocatenario, ADN bicatenario
-según la cápsida: helicoidal, complejo o icosaédrico
-según la existencia de envoltura o no: envueltos o
desnudos
-según el tipo de célula que infecta: virus animal, virus
vegetal y virus bacteriófago
Clasificación de los virus en función del tipo
de ácido nucleico
Retrovirus: son virus envueltos, con dos moléculas idénticas de
ARN monocatenario y con enzimas especializadas: las
retrotranscriptasas, que pasa su ARN a ADN el ADN, de forma
que se puede integrar en el genoma de la célula .
Son importantes porque algunos causan cáncer, el virus del Sida es
un retrovirus, la enzima retrotranscriptasa es una herramienta en la
Ingeniería genética, el ADN que forma se puede integrar en el
genoma celular abriendo así la posibilidad de utilizarlas para
introducir genes deseados en una célula para la terapia génica.
Clasificación de los virus según el tipo
de célula a la que parasitan
• CÉLULAS VEGETALES: la mayoría helicoidales. Generalmente son
virus de ARN monocatenario, como el virus del mosaico del tabaco,
aunque también pueden ser de ARN bicatenario.
• CÉLULAS BACTERIANAS: la mayoría virus complejos. Se presentan
todos los tipos de ácidos nucleicos: ADN bicatenario, ADN
monocatenario, ARN bicatenario y ARN monocatenario.
• CÉLULAS ANIMALES: la mayoría icosaédricos con envoltura. Se
presentan todos los tipos de ácjidos nucleicos.
• ADN monocatenario: parvovirus (virus que afecta a algunas razas
caninas)
• ADN bicatenario: herpes, viruela, verrugas, hepatitis B, resfriado
común (adenovirus) etc.
• ARN monocatenario: rabia, sarampión, gripe, sida, polio etc.
• ARN bicatenario: reovirus (infecciones leves).
Viroides y Priones
Los viroides son pequeñas
moléculas de ARN monocatenario y
circular, sin cubierta. Provocan
enfermedades por alterar el normal
funcionamiento de los ácidos
nucleicos en el núcleo (se insertan
en él interfiriendo en los genes sin
llegar a traducirse en proteínas),
causando errores en los sistemas
reguladores que controlan el
crecimiento de las plantas
(producen atrofia en el crecimiento, y
desarrollo anormal de tallos y hojas).
Viroides y Priones
Los priones son proteínas con casi la
misma secuencia de aa que la proteína
normal, pero con un plegamiento anormal,
(son capaces de inducir a las proteínas
normales de la célula la forma anormal del
prión). Suelen ser proteínas de membrana
de las neuronas.
La formación de los priones no se debe a
una síntesis, sino a una transformación de
las proteínas normales en proteínas
defectuosas (hay un cambio en su
conformación en la zona de alfa hélice a
hoja plegada beta, como se muestra en la
imagen).
Los efectos de su acción son similares a los
de una infección. Estas formas defectuosas
se acumulan en el interior celular, entran en
contacto con proteínas normales, estas se
vuelven priones y ellas mismas atacan a
otras normales, y provocan finalmente la
destrucción de la neurona.