Download virus - Aula Virtual FCEQyN

Cátedra de Microbiología general.
Carrera Farmacia.
Tema 9
Virus
El presente material, tiene por objeto ser
guía de estudio para el alumno. Se
sugiere visitar los sitios de internet
indicados en los textos.
Bibliografía recomendada: Carballal, G. –
Oubiña, J. VIROLOGIA MEDICA. Ed. El
Ateneo.
Virus
Virus
Definición de Virus (palabra latina virus, toxina o veneno)
es una entidad biológica capaz de autorreplicarse
utilizando la maquinaria celular.
Agente potencialmente patógeno compuesto por una
cápside de proteínas que envuelve al ácido nucléico,
que puede ser ADN o ARN. Esta estructura puede, a su
vez, estar rodeada por la envoltura vírica, una capa
lipídica con diferentes proteínas, dependiendo del virus.
• El ciclo vital de un virus siempre necesita de la
maquinaria metabólica de la célula invadida para poder
replicar su material genético, produciendo luego muchas
copias del virus original. En dicho proceso reside la
capacidad destructora de los virus, ya que pueden
perjudicar a la célula hasta destruirla.
• Pueden infectar células eucarióticas o procarióticas (en
cuyo caso se les llama bacteriófagos, o simplemente
fagos).(http://es.wikipedia.org/wiki/Virus)
Bqca. Esp. Martha von
Specht
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Virus
• Se puede agrupar las características
definitorias de los virus en torno a tres
cuestiones:
– Su tamaño,
– Ser cristalizables
– Se comporten como parásitos intracelulares
o microcelulares obligados.
Estas tres cuestiones colocan a los virus en la
frontera entre lo vivo y lo inerte.
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Virus
Tamaño
• Extraordinariamente pequeñas: desde 24 nm
(virus de la fiebre aftosa) a 300 nm (poxvirus).
• Los virus son cristalizables (W. Stanley, 1935).
– Las partículas víricas tienen formas geométricas
precisas idénticas entre sí, lo cual las separa de la
irregularidad característica de los organismos, las
células o los orgánulos, y las acerca a las
características de los minerales y de agregados de
macromoléculas como los ribosomas.
– Al tener un volumen y forma idénticos, las
partículas víricas tienden a ordenarse en una pauta
tridimensional regular, periódica, es decir, tienden a
cristalizar.
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Virus
Comportamiento de Parásitos intracelulares obligados.
Necesitan un huésped (hospedante), ya que en vida libre no
sobreviven. Se sabe que los virus pueden vivir alrededor de unos
cuarenta días sin que tengan algún hospedante en el cual
reproducirse.
Se han encontrado virus que presentan lípidos, aunque estos son
tomados de la célula que infectan.
Hasta ahora todos los virus que se conocen presentan un solo tipo de
ácido nucleico (ya sea ADN o ARN), el cual puede ser de una o de
dos cadenas y puede ser segmentado. Para que el ácido nucleico
pueda replicarse, necesita utilizar la maquinaria enzimática y
estructural de una célula viva
Solamente dentro de una célula viva tienen los virus las funciones de
autoconservación, que junto con la reproducción, caracterizan a los
seres vivos. Esta condición es la causa de que muchísimos virus
sean conocidos como gérmenes patógenos que producen
enfermedades en plantas y animales, e incluso en las bacterias.
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Virus
Estructura de los virus
• Un virus está compuesto de una molécula de ácido nucleico y una
envoltura proteínica. Ésta es la estructura básica de un virus,
aunque algunos de ellos pueden añadir a esto la presencia de
alguna enzima, bien junto al ácido nucleico, como la transcriptasa
inversa de los retrovirus, bien en la envoltura, para facilitar la
apertura de una brecha en la membrana de la célula hospedadora.
• A la unidad formada por el ácido nucleico y la envoltura proteínica
se le denomina también virión (partícula vírica completa e
infectiva).
• El ácido nucleico es solamente de un tipo, ADN o ARN, nunca los
dos. Atendiendo al tipo de ácido nucleico se distinguen cuatro
clases de virus:
• ADN de cadena doble
• ADN de cadena sencilla
• ARN de cadena doble
• ARN de cadena sencilla
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Virus
Estructura de los virus
Sección transversal de VIH: virus del SIDA. Fuente:
http://es.wikipedia.org/wiki/Virus
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Virus. Cubierta - envoltura
•
•
•
La envoltura proteínica recibe el nombre de cápsida.
Está formada por unas subunidades idénticas denominadas capsómeros.
Los capsómeros son proteínas globulares que en ocasiones tienen una parte glicídica unida. Se
ensamblan entre sí dando a la cubierta una forma geométrica. Atendiendo la forma de la cápsida,
se pueden distinguir los siguientes tipos de virus:
•
Cilíndricos o helicoidales: los capsómeros, que son de un solo tipo, se ajustan entorno una hélice
simple de ácido nucleico. Un ejemplo lo constituye el virus del mosaico del tabaco.
Icosaédricos: los capsómeros, que suelen ser de varios tipos, se ajustan formando un icosaedro
regular ( 20 caras triangulares y 12 vértices), y dejando un hueco central donde se sitúa el ácido
nucleico fuertemente apelotonado.
Algunos forman poliedros con más caras que el icosaedro, y algunos presentan fibras proteicas que
sobresalen de la cápsida. Un ejemplo lo constituyen los adenovirus
•
•
•
Complejos: con pequeñas variantes, responden a la siguiente estructura general:
– Cabeza de estructura icosaédrica que alberga el ácido nucleico.
– Cola de estructura helicoidal que constituye un cilindro hueco.
– Collar de capsómeros entre la cabeza y la cola.
– Placa basal, al final de la cola, con unos puntos de anclaje que sirven para fijar el virus a la
membrana celular. De la placa salen también unas fibras proteicas que ayudan a la fijación del
virusMartha
sobre la
Bqca. Esp.
voncélula hospedadora.
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Specht
Virus. Cubierta - envoltura
Esquema de virus con
cápside compleja.
Mayoría de los
bacteriófagos
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Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Virus
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Virus
Envoltura lipoproteica
• Muchos virus, exteriormente a la cápside, presentan una envoltura
de características similares a una membrana plasmática: doble
capa fosfolipídica y proteínas, muchas de ellas glicoproteínas que
proyectan salientes hacia el exterior llamados espículas. La
cápsida de estos virus suelen ser icosaédrica, aunque también los
hay con cápsida helicoidal.
• Se interpreta que la envoltura lipoproteica es un resto de la
membrana plasmática de la célula infectada donde se ha formado el
virus. Un ejemplo de éste tipo de virus lo constituye el de la gripe.
Algunos autores denominan virus complejos a virus con cubierta
lipoproteica que presentan además varias moléculas de ácido
nucleico en su interior y algunas enzimas, como es el caso del virus
de la gripe.
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Virus
Clasificación de los virus
• atendiendo al tipo de ácido nucleico que contienen
• las características de la envoltura del virión
• la posición taxonómica de sus huéspedes
• la patología que producen,
• etc.
• Combinando caracteres y por ese orden de importancia,
se han reconocido unos 30 grupos de virus internamente
bien definidos.
• Consideraremos tres grupos según el tipo de células
que infecten.
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Virus
Clasificación de los virus
• Virus que infectan células animales
• Virus que infectan células vegetales
• Virus que infectan bacterias
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Virus
Clasificación de los virus
Envueltos:
• ARN monocatenario: rabia, sarampión, gripe y rubéola.
• Los retrovirus contienen ARN monocatenario y la enzima
transcriptasa inversa. Al infectar la célula, transcriben el ARN en una
molécula de ADN bicatenario que se une al ADN celular. Pertenecen a
este grupo el virus del sida y los productores de algunos tipos de
cáncer.
• ADN bicatenario: ejemplos, herpes y hepatitis.
Desnudos:
• polio humana (tiene ARN monocatenario).
• La mayor parte de los reovirus (con ARN bicatenario) infectan células
animales.
• ADN bicatenario suelen ser poco virulentos, como los adenovirus (de
los resfriados) y los virus de las verrugas (papovirus).
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Virus
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Virus
• Clasificación de Baltimore
La clasificación de Baltimore distribuye los virus en siete
grupos fundamentales basados en la base química del
genoma:
• Grupo I: Virus ADN bicatenario (doble cadena).
• Grupo II: Virus ADN monocatenario.
• Grupo III: Virus ARN bicatenario.
• Grupo IV: Virus ARN monocatenario positivo (con la
polaridad de un ARN mensajero).
• Grupo V: Virus ARN monocatenario negativo (polaridad
contraria a la de un ARN mensajero).
• Grupo VI: Virus ARN monocatenario retrotranscrito.
• Grupo VII: Virus ARN bicatenario retrotranscrito.
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Virus
• El ICTV (International Committee on Taxonomy of
Viruses: clasificación universal que pueda funcionar
como el necesario estándar de clasificación de los virus
• regulando la descripción formal de las nuevas cepas y
ordenando su ubicación dentro del esquema
clasificatorio. Las reglas de nomenclatura y clasificación
se asemejen lo más posible al estándar tradicional de la
clasificación de los organismos utilizando algunas de
sus categorías, sufijos que indican el rango taxonómico
y aplicando cursiva a los nombres de los taxones:
– Orden (-virales)
• Familia (-viridae)
– Subfamilia (-virinae)
» Género (-virus)
» Especie (-virus)
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Virus
ICTV
• Los nombres de los taxones de categoría superior se
escriben en cursiva, como en el Código Internacional de
Nomenclatura Botánica (pero no en el Zoológico).
• Los nombres de especie siguen una regla sistemática,
nombrándose en la lengua vernácula con el nombre de
la enfermedad y la palabra que significa virus. Por
ejemplo, virus de la inmunodeficiencia humana. El
reconocimiento de órdenes se ha producido tardíamente
y se usan con parsimonia, habiéndose designado hasta
ahora sólo tres, de manera que la mayorá de las 80
familias todavía no han sido adscritas a ninguno.
• La lista de ICTV contiene unas 4000 especies.
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Virus
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Virus
• Viroide
Los viroides son agentes infecciosos que, al igual que los virus, tienen
un ciclo extracelular que se caracteriza por la inactividad metabólica
y un ciclo intracelular en el que causan infección al huésped
susceptible, pero que a diferencia de los virus, los viroides no
poseen proteínas ni lípidos y están constituidos por una cadena
corta de ARN, (que no codifica proteínas).
Es importante decir que tanto su forma intracelular como extracelular
son las mismas (ARN desnudo), los mecanismos por los cuales
éstos logran causar infección están relacionados con la
autocatálisis de su material genético. En sí constituyen una etapa
primitiva de los virus.
Son en si simplemente moléculas de ARN monocatenario circular y
constituyen la forma patógena más pequeña conocida.
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Priones
Los priones son partículas acelulares, patógenas y
transmisibles. Se caracterizan por producir
enfermedades que afectan al Sistema nervioso central
(SNC).
• Los priones no son seres vivos, son partículas
exclusivamente proteicas sin ácido nucleico.
• Su acción patógena consiste en ser una forma
modificada de una proteína natural existente en el
organismo que al entrar en contacto con las proteínas
originales las induce a adoptar la forma del prión, que
suele ser una forma anormal y disfuncional, todo ello en
una acción en cadena que acaba por destruir la
operatividad de todas las proteínas sensibles al prión.
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Priones
Mecanismo de patogenicidad
• Las células expresan constitutivamente la forma
celular de la proteína prión (PrPc), la cual esta
anclada a la membrana plasmática y esta
glicosilada. El prión (PrPsc) de alguna manera
induce un cambio conformacional de la proteína
nativa PrPc y así se genera una reacción en
cadena que genera la neurodegeneración. Los
priones son proteínas y no virus. No tienen
genoma, la inducción de la progenie es
producida por el hospedador sin que el
patógeno ponga información. Los priones no
producen respuesta inmune, o producen una
respuesta muy baja e insuficiente.
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Priones
Hombre
Encefalopatías espongiformes transmisibles pueden ser de origen esporádico (se
desconoce el motivo por el que el prion adopta la conformación patológica), genético
(por la presencia de una mutación en el gen que codifica la proteína priónica) o
transmitido.
• Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (ECJ). Es la forma más frecuente, habitualmente
se presenta de forma esporádica pero en torno a un 10-15% su origen es genético.
• Insomnio familiar fatal, habitualmente de origen genético, existen un escaso número
de casos sin causa genética
• Nueva variante de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob. Transmitida. Se inició en Gran
Bretaña en los años 90 (en el 1996 se publicaron los primeros casos) y se ha
relacionado con la ingesta de productos procedentes de reses afectas de
encefalopatía espongiforme bovina.
• Enfermedad de Gerstmann Straüssler Scheinker. De origen genético
• Kuru. Transmitida. Restringida a poblaciones de Papua-Nueva Guinea y relacionada
con prácticas caníbales. Se considera una enfermedad en extinción.
Animales
• Scrapie (o Prurito lumbar). En ganado ovino.
• Encefalopatía espongiforme bovina (llamada enfermedad de las vacas locas)
• Otras (enfermedad caquectizante de alces, encefalopatía espongiforme felina, etc)
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Replicación viral
ETAPAS DE LA REPLICACIÓN VIRAL
• El proceso de multiplicación o replicación viral se
caracteriza por ser altamente organizado.
Metodologías en el estudio de modelos de replicación viral
(han permitido esquematizar las etapas del proceso).
Entre las metodologias utilizadas se mencionan: la
utilización de métodos inmunológicos y de ingeniería
genética para identificar receptores celulares, Utilización
de marcaje radiactivo para determinar la síntesis y el
destino de los componentes virales, microscopia
electrónica y otras técnicas para la observación de la
estructura de las partículas virales en el interior de la
célula y su interacción con estructuras de la célula.
http://www.med.uchile.cl/apuntes/archivos/2006/medicina/02_replicacion_viral.pdf
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Replicación viral
ETAPAS_
• I. Adsorción.
• II. Penetración.
• III. Denudamiento o liberación del genoma viral.
• IV.Biosíntesis de macromoléculas virales.
• V. Maduración o ensamblaje.
• VI.Liberación de las partículas virales.
• Estas etapas de la replicación viral son comunes a todos
los virus. Sin embargo existen diferencias en los
mecanismos y sitios de síntesis, dependiendo de la
estrategia utilizada por el virus.
http://www.med.uchile.cl/apuntes/archivos/2006/medicina/02_replicacion_viral.pdf
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Replicación viral
mediante uniones a través de grupos estéricos
complementarios presentes en la membrana
citoplasmática (“receptores”), los que interactúan con
proteínas ligando presentes en la superficie externa del
virión
interacción virus-célula huésped es altamente
específica explicando el rango de huésped viral; un
mismo virus no puede infectar en forma natural a todas
las células de un mismo organismo ni a todas las
especies animales
Absorción:
http://www.med.uchile.cl/apuntes/archivos/2006/medicina/02_replicacion_viral.pdf
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Replicación viral
La presencia del receptor determina la
susceptibilidad de la célula al virus.
La adsorción viral depende de:
- la probabilidad de que el virión y la célula se
encuentren, por lo que la concentración de viriones y
células es fundamental.
- presencia de ciertos iones que estabilizan la unión
electrostática virus-célula. Esta etapa de adsorción es
inhibida por los anticuerpos neutralizantes, los que al
unirse a los viriones impiden su interacción con los
receptores celulares.
Absorción:
http://www.med.uchile.cl/apuntes/archivos/2006/medicina/02_replicacion_viral.pdf
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Replicación viral
• Penetración: Mediante fusión de membrana plásmatica con
envoltura del virus o por un proceso de endocitosis denominado
viropexia (la partícula viral es rodeada por la membrana
citoplasmática, permitiendo la formación de una vesícula e
invaginación) permanecen dentro del endosoma.
• Los virus desnudos penetran como partícula viral completa; los virus
envueltos liberan su nucleocápsula, ya sea por fusión del manto con
la membrana celular o por su degradación a nivel del endosoma, de
modo que sólo la nucleocápsula de estos virus se encuentra
presente en los sitios donde tiene lugar la replicación viral
• La etapa de penetración, a diferencia de la adsorción, se caracteriza
por ser dependiente de la temperatura e irreversible
http://www.med.uchile.cl/apuntes/archivos/2006/medicina/02_replicacion_viral.
pdf
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Replicación viral
DESNUDAMIENTO
En esta etapa se libera el material genético del virus por
acción de enzimas celulares que hidrolizan las proteínas
capsulares. La cápsula de la mayoría de los virus sin
manto es degradada por enzimas lisosomales. En los
virus que poseen manto, las proteínas de éste se
pierden durante la penetración, mientras que las
proteínas de la cápsula se degradan posteriormente por
acción de las enzimas hidrolíticas lisosomales. La
transferencia de nucleocápsulas, parcialmente
hidrolizadas, desde los lisosomas al citoplasma confiere
cierta protección al DNA de algunos virus, como sucede
con los adenovirus.
http://www.med.uchile.cl/apuntes/archivos/2006/medicina/02_replicacion_viral.pdf
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Replicación viral
En muchos virus especialmente virus DNA y
RNA(+) el ácido nucleico viral intacto es
suficiente para dirigir la síntesis de progenie
viral en células competentes. Así se ha
demostrado que mediante transfección del ácido
nucleico se pueden generar partículas
infectivas, incluso en células que normalmente
no son susceptibles por no poseer receptores
citoplasmáticos que permitan la adsorción viral.
•
http://www.med.uchile.cl/apuntes/archivos/2006/medicina/02_replicacion_viral.pdf
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Replicación viral
BIOSÍNTESIS DE MACROMOLÉCULAS VIRALES
• Se involucra la síntesis de sus componentes
fundamentales intracelularmente, aprovechando la
maquinaria metabólica celular.
• La síntesis de ácido nucleico y proteínas virales se
realiza en forma análoga a la celular.
• La información genética de toda célula viva está
contenida en el DNA, y puede ser transferida a los
descendientes mediante su duplicación; la expresión de
la información genética requiere la transcripción del DNA
a RNA mensajero, el que luego se traduce en los
ribosomas celulares, donde tiene lugar la síntesis de
proteínas.
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Replicación viral
BIOSÍNTESIS DE MACROMOLÉCULAS VIRALES
Al igual que la célula, los virus sintetizan sus componentes
duplicando su información genética, la que luego se
expresa en síntesis de proteínas virales.
Para este fin:
Bloqueo del metabolismo celular
Síntesis de enzimas específicas para replicar el genoma
viral
Replicación del ácido nucleico viral
Síntesis de las proteínas virales estructurales, las que junto
a éste formarán las nucleocápsulas y posteriormente los
viriones.
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Replicación viral
BIOSÍNTESIS DE MACROMOLÉCULAS
VIRALES
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Replicación viral
REPLICACIÓN VIRUS DNA. se transcriben y traducen
igual que en los sistemas biológicos celulares.
La replicación viral implica la expresión secuencial de sus
genes durante períodos de tiempo diferentes de modo
que parte del genoma, liberado en la etapa de
denudamiento, se transcribe primero a RNA mensajero
temprano.
Este proceso ocurre generalmente a nivel nuclear,
sintetizándose RNA mensajero viral a partir del DNA viral
mediante la enzima RNA polimerasa DNA-dependiente y
ribonucleótidos trifosfatos: ATP, CTP, GTP y UTP,
provistos por la célula
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Replicación viral
REPLICACIÓN VIRUS DNA.
i) DNA ---> mRNA temprano ---> PROTEÍNAS
tempranas
ii) DNA ---> DNA
iii) DNA ---> mRNA tardío ---> PROTEÍNAS tardías
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Replicación viral
REPLICACIÓN VIRUS RNA .
Los virus RNA constituyen un sistema biológico único,
dado que la información genética está contenida en
esta macromolécula.
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Replicación viral
REPLICACIÓN VIRUS RNA .
1- Virus cuyo RNA es monoténico (una sola
hebra) y su información genética
presenta polaridad positiva
i) RNA + ---> PROTEÍNAS
ii) RNA + ---> RNA - ---> RNA +
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Replicación viral
REPLICACIÓN VIRUS RNA .
2. Virus cuyo RNA es monoténico, pudiendo
estar o no fragmentado y cuya polaridad
es negativa.
•
•
•
i) RNA - ---> RNA +
ii) RNA + ---> PROTEÍNAS
iii) RNA + ---> RNA -
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Replicación viral
REPLICACIÓN VIRUS RNA .
3. VIRUS CUYO RNA ES BITÉNICO,
FRAGMENTADO.
Traen consigo una RNA polimerasa RNA-dependiente
que transcribe una hebra del RNA vira l, sintetizando
RNA mensajeros del mismo tamaño y complementarios
al RNA parental, que dirigen la síntesis de proteínas
virales.
El virus genera además otras copias de RNA polimerasa
RNA-dependiente que es la encargada de sintetizar
RNA viral de doble cadena, el que constituye el material
genético de los viriones; para esto utiliza como molde
las hebras de RNA sintetizadas por la enzima
estructural del virión. Ejemplo, reovirus
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REPLICACIÓN VIRUS RNA .
4. Retrovirus.
Los retrovirus poseen dos copias de un RNA
monoténico.
La información genética contenida en estos RNA
genómicos es copiada en reverso para generar
una copia de DNA viral de doble hebra, que se
integra al genoma o DNA celular, comportándose
como otros genes celulares, dando origen a un
mRNA y proteínas virales.
Para realizar el proceso de síntesis de este DNA
viral o transcripción inversa- es decir, síntesis de
DNA a partir de RNA-, estos retrovirus poseen
una enzima DNA polimerasa RNA dependiente
Fuente:
ttp://www.med.uchile.cl/apuntes/archivos/2006/medicina/02_replicacion_viral.pdf
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REPLICACIÓN VIRUS RNA .
4. Retrovirus.
Transcriptasa inversa.
La transferencia de información genética
ocurre de acuerdo a:
• i) RNA + ---> DNA - ---> DNA +• ii) DNA +- ---> mRNA ---> PROTEÍNAS
• iii) DNA +- ---> RNA V
Fuente:
ttp://www.med.uchile.cl/apuntes/archivos/2006/medicina/02_re
plicacion_viral.pdf
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Specht
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REPLICACIÓN VIRUS RNA .
La multiplicación de la mayoría de los
virus cuyo genoma es RNA se realiza
en el citoplasma, con excepción de los
mixovirus y retrovirus, que requieren
del núcleo celular para una de sus
etapas de replicación.
Fuente:
ttp://www.med.uchile.cl/apuntes/archivos/2006/medicina/0
2_replicacion_viral.pdf
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