Virus
De Viquipèdia
 |
Un significat alternatiu de virus, és un virus informàtic. |
 |
||
|---|---|---|
 Virus de l'herpes (Herpes simplex).
|
||
| Classificació vírica | ||
|
||
|
|
||
|
I: ADN bicatenari (dsDNA) |
||
Un virus (de verí o toxina en llatí) és una entitat biològica organitzada que conté material genètic. Pot infectar altres organismes, utilitzant per a replicar-se la maquinària cel·lular de l'hoste infectat. Els virus són per tant paràsits intracel·lulars obligats, ja que sols poden reproduir-se envaint les cèl·lules d'altres organismes, donat que no disposen dels orgànuls necessàris per la seva auto-reproducció.
El terme virus, normalment, es refereix a aquelles partícules que infecten eucariotes (organismes pluricel·lulars i molts organismes unicel·lulars), mentre que el terme bacteriòfag o fag, s'utilitza per descriure aquelles partícules capaces d'infectar procariotes (bacteris i altres organismes semblants).
Els virus duen una petita quantitat d'àcid nucleic (ADN o ARN) envoltat per alguna forma de protecció, proteica o lipoproteica (proteïnes i lípids).
Les característiques definitòries dels virus es poden resumir entorn de tres fets:
- la seva petita grandària
- el fet que siguin cristal·litzables (com si es tractés de molècules)
- el fet que siguin paràsits intracel·lulars obligats.
Aquestes tres característiques col·loquen als virus en la frontera entre els éssers vius i la matèria inert.
Taula de continguts |
[edita] Estructura
Els virus estan compostos per una càpsida vírica de proteïnes que envolta l'àcid nucleic, que pot ser ADN o ARN, mai els dos. Aquesta estructura, al mateix temps, pot estar rodejada en alguns grups per una embolcall lipídic amb diferents proteïnes inserides. A la unitat formada per l'àcid nucleic i l'embolcall proteic se l'anomena també virió. Tot el conjunt, virió i embolcall lipoproteic, constitueix el virus sencer.
Aquesta és l'estructura bàsica d'un virus, encara que alguns d'ells poden afegir a això la presència d'algun enzim, bé al costat de l'àcid nucleic, com la transcriptasa inversa dels retrovirus, bé en l'embolcall, per a facilitar l'obertura d'una bretxa en la membrana de la cèl·lula hoste.
[edita] Embolcall proteic
L'embolcall proteic, la càpsida, està formada per subunitats idèntiques anomenades capsòmers. Els capsòmers són proteïnes globulars que en ocasions tenen una part glucídica unida. Atenent la forma de la càpsida, es poden distingir diferents tipus de virus:
- Cilíndrics o helicoïdals. Els capsòmers (normalment d’un sol tipus) s’ajusten entorn d’una hèlix simple d'àcid nucleic. Un exemple ho constitueix el virus del mosaic del tabac.
- Icosaèdrics. Els capsòmers (que solen ser de diversos tipus) s'ajusten formant un icosàedre regular (és a dir, 20 cares triangulars i 12 vèrtexs, i deixant un buit central on se situa l'àcid nucleic. Alguns formen poliedres amb més cares que l’icosàedre, i alguns presenten fibres proteiques que sobresurten de la càpsida. Un exemple ho constitueixen els adenovirus, entre els quals es troben els virus dels refredats i faringitis.
- Complexos. Amb petites variants, responen a la següent estructura general: un cap d'estructura icosaèdrica que alberga l'àcid nucleic, una cua d'estructura helicoïdal que constitueix un cilindre buit, un collaret de capsòmers entre el cap i la cua, una placa basal al final de la cua (amb uns punts d'ancoratge que serveixen per a fixar el virus a la membrana cel·lular), i unes fibres proteiques que surten de la placa i ajuden a la fixació del virus sobre la cèl·lula hoste. Com exemple d'aquest tipus de virus es troben la major part dels virus bacteriòfags (que infecten els bacteris).
[edita] Embolcall lipoproteic
Exteriorment a la càpsida alguns virus tenen un embolcall de característiques similars a una membrana plasmàtica cel•lular (doble capa de fosfolípids i proteïnes). La càpsida d'aquests virus sol ser icosaèdrica, encara que també n’hi ha amb càpsida helicoïdal. S'interpreta que l'embolcall lipoproteic es la resta de la membrana plasmàtica de la cèl·lula infectada on s'ha format el virus.
Un exemple d'aquest tipus de virus ho constitueix el de la grip.
[edita] Mida
Els virus són estructures extraordinàriament petites. La seva grandària oscil·la entre els 24 nm del virus de la febre aftosa als 300 nm dels poxvirus.
La seva petita grandària explica que el descobriment d'aquests agents fos tan tardà. La primera referència sobre l'existència dels virus es deu al botànic rus Dimitri Ivanovski el 1892. Aquest investigador buscava l'agent causant de la malaltia mosaic del tabac, i va arribar a la conclusió que havia de tractar-se d'una toxina o d'un organisme més petit que els bacteris, ja que l'agent travessava els filtres que retenien els bacteris. Va anomenar a aquests agents virus filtrables.
El 1897, el microbiòleg holandès Martinus Beijerink va realitzar experiments similars als d’Ivanovski, i fruït d’aquests va rebutjar la idea de les toxines ja que es tractava d'un agent capaç de reproduir-se (mantenia el seu poder infecciós d'unes plantes a unes altres, sense diluir-se el seu poder patogen). Poc després, els microbiòlegs alemanys Frederick Loeffler i Paul Frosch van descobrir que la febre aftosa del bestiar també era produïda per un virus filtrable que actuava com un agent infecciós.
En la dècada dels anys 30 del segle XX, amb l’ús de filtres de tamany de porus inferior,, amb l’ús de tècniques de cultiu cel•lular in vitro (que permetien l’obtenció de gran quantitat de virus, amb l’ús d’ultracentrifugació, i amb l’ús del microscopi electrònic i la difracció de raigs X, es van poder visualitzar aquests agents.
Los virus son cristal·litzables, como va demostrar W. Stanley el 1935. Això es deu a que les partícules víriques tenen formes geomètriques precises y que son idèntiques entre sí, en contrast amb la irregularitat característica dels altres organismes. Las partícules víriques s’ordenen seguint una pauta tridimensional regular, periòdica.
Alguns virus poden arribar a ser relativament grans, concretament alguns que existeixen com a paràsits metabòlics dins la cèl·lula hoste. Per exemple, el virus Mimivirus sobreviu dins les amebes que poden ser trobades a l'aigua de les torres de refrigeració. Mimivirus té un ADN d'uns 800 parells de kilobases, més gran que el genoma de molts bacteris.
[edita] Metabolisme i funcionament
Cap virus té orgànuls i, sobretot, cap té autonomia metabòlica, pel que no són considerats cèl·lules.
El seu cicle de vida té dues fases, una extracel•lular i metabòlicament inert, i altra intracel•lular que és reproductiva.
[edita] Paràsits intracel·lulars obligats
Els virus necessiten un hoste ja que lliurement no sobreviuen. Els virus poden viure al voltant d'uns quaranta dies fora d’un hoste en el qual reproduir-se. Perquè l'àcid nucleic pugui replicar-se, necessita utilitzar la maquinària enzimàtica i estructural d'una cèl·lula viva, i per altra banda, només dintre d'una cèl·lula viva disposen de les funcions d’autoconservació i reproducció. Aquesta condició és la causa que moltíssims virus siguin gèrmens patògens que produeixen malalties en plantes, animals, i bacteris.
[edita] Replicació viral
Els virus no són èssers vius. Són elements genètics. Per tant han d'utilitzar els mecanismes i metabolisme de la cèl·lula hoste per tal de replicar-se. Aquesta és la raó per la qual els virus són anomenats paràsits intracel·lulars.
Abans de que un virus entre en la cèl·lula hoste, s'anomenà virió. Els virions poden transmetir-se d'un hoste a una altre per contacte directe o mitjançant un vector, o transportador. Dins de l'organisme, els virus poden entrar a les cèl·lules de diverses maneres. Per exemple, els bacteriòfags, virus de bacteris, poden adherir-se en llocs concrets de la membrana cel·lular i, un cop situats allà, els enzims fan un petit forat en la membrana, per on s'injecta el material genètic víric dins la cèl·lula. Altres virus com el VIH, entren en l'hoste per endocitosi, i aleshores forcen a la cèl·lula a reproduir nous virus fins arribar a la mort d'aquesta.
Hi ha tres maneres diferents de que la informació continguda en el genoma d'un virus es puga reproduir:
- Els virus que contenen ADN dins de la càpsida, un cop han introduït l'ADN dins la cèl·lula hosta, l'ADN del virus comença a replicar-se junt amb el de la cèl·lula hoste.
- Alguns virus que contenen ARN en la càpsida utilitzen l'enzim ARN replicasa per fer centenars de còpies del seu ARN dins de la cèl·lula hoste.
- Finalment, els retrovirus, que també contenen ARN en la càpsida, usen l'enzim transcriptasa inversa per sintetitzar una cadena d'ADN a partir del ARN que contenen. Després la cadena d'ADN sintetitzada serà replicada usant els mecanismes de la cèl·lula hoste.
Així doncs, les passes que típicament un virus segueix per reproduir-se són:
- Adhesió, o de vegades absorció: El virus s'adhereix a receptors de la membrana cel·lular.
- Penetració: L'àcid nucleic del virus es desplaça cap al citoplasma de la cèl·lula hoste. La càpsida dels bacteriòfags es manté a l'exterior, mentres que, molts virus que infecten a animals, la càpside entra cap a la cèl·lula infectada.
- Replicació: El genoma víric conté tota la informació necessària per produir nous virus. Un cop dins de la cèl·lula hoste, el virus indueix que aquesta sintetitze els components necessaris per la seua replicació.
- Ensamblació: Els nous components virals sintetitzats són ensamblats per formar nous virus.
- Alliberament: Els nous virus creats són alliberats a l'exterior de la cèl·lula, per poder infectar altres cèl·lules.
Quan el virus ha entrat en la cèl·lula, immediatament indueix a l'hoste a que comence a sintetitzar les proteïnes necessàries per la reproducció del virus. L'hosta produeix tres classes de proteïnes: els enzims usats en la replicació d'àcids nucleics, les proteïnes usades per construir el recobriment del virus; i proteïnes lítiques, usades per trencar la membrana cel·lular per fer l'alliberament dels nous virus creats. El producte víric final és ensamblat espontàniament. Totes les parts són sintetitzades de manera independent pel host i són unides juntes per sort. Aquest auto-ensamblament, alguns cops, és ajudat per carabines moleculars, o altres proteïnes sintetitzades per l'hosta que ajuden a unir les parts de la càpsida.
Els nous virus sintetitzats abandonen la cèl·lula, per exocitosi o lisolisi. Alguns virus animals indueixen que la el reticle endoplasmàtic de l'hoste sintetitze unes proteïnes anomenades glicoproteïnes, que són recolectades al llarg de la membrana cel·lular. El virus aleshores eix de la cèl·lula per aquests llocs, aquest procés es coneix com exocitosi. D'altra banda, els bacteriòfags deuen obrir o trencar la membrana cel·lular per ser alliberats. Al final d'aquest procés la cèl·lula mor.
[edita] Origen dels virus
L'origen dels virus no està del tot clar, però actualment hi ha una hipòtesi molt suportada que afirma que els virus són uns derivats dels hostes als que infecten, originant-se a partir d'elements transferibles com els plasmidis o els transposons. També s'ha hipotetitzat que poden ser microbis extremadament reduïts, que van aparèixer de manera separada en el mateix brou de cultiu on va sorgir la vida i les primeres cèl·lules. I inclús, que les diferents classes de virus van aparèixer a través de diferents mecanismes.
Altres partícules infeccioses, amb una estructura encara més simple que la dels virus, són: els viroids, els virusoids i els prions.
[edita] Malalties víriques humanes
Hi ha molts exemples de malalties víriques humanes, entre d'altres podem citar: constipat comú, causat per una varietat de virus relacionats; la SIDA, causat pel virus VIH; o el herpes simplex. Està ben establert que el càncer cervical també està causat per la infecció per papillomavirus, representant la primera evidència en humans entre el càncer i un agent infecciós.
L'habilitat dels virus de causar efectes epidèmics devastadors en les societats humanes, ha conduït a la fabricació d'armes biològiques amb virus. Per exemple la verola, que hui en dia és una malaltia infecciosa sense importància, es va usar de manera indirecta com a arma biològica contra els Nadius Americans en les colonitzacions britàniques i espanyoles. No està clar quants Nadius Americans van morir per la verola després de l'arribada de Cristòfor Colom a les Amèriques, però ha quedat constància que el nombre va ser molt gran. El dany causat per aquesta malaltia va ajudar significativament als intents europeus de desplaçar i conquerir la població nadiua. Es calcula per exemple que entre el 80 i 95% de la població Hawaiiana va morir principalment per verola i també per altres malalties.
Els virus són molt difícils de matar, ja que usen els mecanismes cel·lulars de l'hosta per dur a terme les seues funcions. Les aproximacions mèdiques més eficients per la lluita contra els virus, són les vacunes, i fàrmacs per atenuar els símptomes derivats de la infecció vírica. Cal recordar que els antibiòtics no presenten cap efecte en contra dels virus i el seu ús en contra de les infeccions víriques sols beneficia a les resistències de certs bacteris cap a determinats antibiòtics. Normalment la manera més prudent d'actuar és començar un tractament amb antibiòtics mentre s'esperen els resultats dels anàlisis que determinen si la infecció és vírica o deguda a bacteris.
[edita] Estudi i aplicacions dels virus
[edita] Els virus com a eina per explorar els mecanismes cel·lulars bàsics
Els virus són importants per l'estudi de la biologia cel·lular i molecular, per que aporten sistemes simples que poden ser usats per manipular i investigar les funcions de molts tipus de cèl·lules. Aquest tipus d'estudis han aportat importants models per a la recerca en biologia, com replicació d'ADN, transcripció, processament d'ARN, i transport de proteïnes.
Els retrovirus, contenen ARN en les partícules víriques, però sintetitzen còpies d'ADN en les cèl·lules infectades. Els retrovirus són un bon exemple de com els virus poden jugar un important paper com models en la recerca en biologia. Els estudis d'aquests virus van ser els primers estudis que van mostrar el procés de síntesi de ADN a partir de RNA, un mètode fonamental per a la transferència de material genètic, present tant en eucariotes com en procariotes.
[edita] Els virus com a eina en enginyeria genètica
Els geneticistes usualment utilitzen virus i derivats de virus per introduir ADN en les cèl·lules que estan estudiant. També poden ser usats en enginyeria genètica per introduir el material genètic necessari per crear transgènics. És una eina habitual per reproduir material genètic que en permeti el seu estudi, formant les anomenades genoteques.
Alguns dels virus més utilitzats amb aquestes finalitats són l'M13 i el fag λ, i alguns dels derivats més coneguts serien els fagèmids i còsmids.
[edita] Al llindar de la vida
Els virus segresten els mecanismes de reproducció de les cèl·lules hostes per replicar-se i així completar el seu cicle de vida. Sovint són considerats com quelcom a mig camí entre la vida i el món inorgànic. Poden reproduir-se, i inclús, mostrar herència, però necessiten usar els mecanismes de l'hostes, per si sols no són capaços de fer res. El que sí que està clar és que són paràsits (vius o no), i com a tots els paràsits, tenen un limitat subconjunt de possibles hostes, de vegades, fins i tot, un determinat tipus de cèl·lula d'una espècie.
La majoria dels científics es neguen a considerar-los com a éssers vius purs per les seves capacitats reproductives amb l'argument que llavors caldria també considerar vius altres entitats autoreplicatives més simples com ara els viroides, els prions, els transposons o fins i tot els cristalls i el foc.
En una de les moltes definicions que proven de descriure els éssers vius es diu que són maquines termodinàmiques amb capacitat de mantenir l'entropia interna a base de crear-ne encara més al seu exterior. És una definició de la que els virus en quedarien del tot excloses.
Els virus només tenen càpsida i un filament d'àcid nucleic cosa que fa que no tinguin citoplasma i tampoc morfoplamsa, per això, han de parasitar obligatòriament alguna cèl·lula per viure.
[edita] Temes relacionats
