Unidad 5. Diversidad del Mundo microbiano
Objetivos
ConocerLos microorganismos más importantes y sus características
Las diferentes aplicaciones de la microbiología
Asimilar-Los microorganismos evolucionan, los mutantes mejor adaptados a un medio son
seleccionados. Frecuentemente esta evolución no supone una alteración de las capacidades de los microorganismos pero permite clasificarlos filogenéticamente
Comprender y discutir-La diversidad microbiana y su cambiante clasificación
UNIDAD VI.- Virología
Tema 18.- Los virus
Agentes infecciosos acelulares: Priones, viroides y virus
Priones, viroides y viriones
• priones
– pequeña partícula compuesta únicamente de proteína que resiste la inactivación por procedimientos que modifican los ácidos nucleicos
• viroides
– pequeños agentes infecciosos compuestos únicamente de ssRNA (ARN de cadena simple), de unos 300 nucleótidos
• viriones
– partícula vírica completa (y a veces con otras capas)
– una o más moléculas de ADN o ARN rodeado de una cubierta proteica
– pude tener capas adicionales
• Agentes infecciosos acelulares
– no se consideran seres vivos (no tienen los atributos característicos de la vida que estudiamos en el tema 1)
– macromoléculas complejas formadas con constituyentes celulares que no son capaces de reproducirse autónomamente pero pueden multiplicarse en el interior de un ser vivo
– Actualmente se consideran agentes infecciosos acelulares a los priones, los viroides y los viriones
Priones
• son proteínas infecciosas que transmiten información biológica mediante la propagación de un mal plegamiento y agregación
• la infección da como resultado una agregación y acumulación como depósitos proteicos en diversos tejidos
Priones
• Parece que, por si solos, los priones (PrPSc) provocan enfermedades degenerativas en animales
– Encefalopatías espongiformes transmisibles• escrapi (en ovejas y cabras)• encefalopatía espongiforme bovina • Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob
– Las evidencias que se tienen hasta el momento son las siguientes (TIBS 31:150-156):• agregados anormales se encuentran en los tejidos más dañados• la acumulación de estos depósitos marca al final encefalopatía espongiforme• Mutaciónes en el gen normal para que codifique una proteína mal plegada produce una
enfermedad hereditaria• Animales transgénicos que expresan el gen mutado desarrollan encefalopatía espongiforme• Proteínas mal plegadas sintetizadas in vitro son citotóxicas e inducen apoptosis
• la proteína priónica normal PrPc esta presente en el huésped y parece que podría estar implicada en la unión de átomos de cobre y la homeostasis celular de este metal
– la exposición a la proteína priónica alterada (PrPSc) provoca la enfermedad
La proteína normal inocua puede cambiar su aspecto a una patógena. La conversión tiene lugar siguiendo una reacción en cadena. Cuando se forma muchas proteína patógenas PrPSc estas forman largos agregados que dañan el tejido neuronal. PrPSc es muy resistente altas temperaturas, radiación UV y proteasas.
Knockout del gen PrPC de ratón no desarrollan la enfermedad.
PrPc PrPSc
Priones
PrPSc PrPc
Priones
Descenso del número de casos de kuru entre el pueblo Fore (Papua Nueva Guinea) cuando abandonaron sus rituales caníbales En los niños la enfermedad desapareció rápidamente mientras que en los adultos duro muchos años.Se han descrito tiempos de incubación de 30 años.
Rojo: Evolución de la epidemia de encefalopatía espongiforme bovina. Alcanzó el máximo en 1992 con 37,000 animales afectados. Cuando se prohibió la adición de residuos de matadero de ovejas la los piensos los casos de encefalopatía espongiforme bovina descendieron rápidamente. Azul: Evolución en humanos.
Viroides
• no actúan como mRNA (RNA mensajero)• provocan enfermedades en plantas
– mecanismo desconocido pero se cree que alteran la expresión de genes importantes para el crecimiento y desarrollo de la planta
– algunas provocan infecciones latentes• el RNA del viroide se replica mediante el mecanismo del
círculo rodante empleando la RNA polimerasa del huésped• su estructura secundaria es muy importante para la
patogenicidad
Viroides
pequeños agentes infecciosos compuestos únicamente de ssRNA (ARN de cadena simple), de unos 300 nucleótidos
Relación de tamaños entre viroides, virus y bacterias
Organismos celulares
• organización compleja
• tiene DNA y RNA
• llevan a cabo división celular
• algunos son parásitos intracelulares obligados
• tienen metabolismos aunque sea a un nivel muy bajo
Virus versus organismos celularesVirus
• organización simple• DNA o RNA pero no ambos
(excepto un citomegalovirus humano)
• incapaz de reproducirse independientemente de las células
• parásitos intracelulares obligados• ausencia de metabolismo
El cultivo de los virus• requiere la inoculación en un huésped
vivo apropiado
Huéspedes de virus animales
• animales apropiados• huevos embrionados• cultivos de tejidos (células)
– monocapas de células animales– placas de lisis
• áreas localizadas de destrucción celular y lisis
• efectos citopáticos– cambios degenerativos microscópicos o macroscópicos o anormalidades
en las células del huésped y tejidos
Inoculación de la membrana corialantoidea
Membrana corialantoidea
Inoculación de la cavidad alantoidea
Saco vitelino
Cavidad alantoidea
Cáscara
Cavidad amniótica
Virus
Huéspedes de bacteriófagos
Huéspedes para virus vegetales
• cultivos de tejidos vegetales
• cultivos de protoplastos vegetales
• Plantas enteras idóneas
– puede provocar lesiones necróticas localizadas o síntomas generalizados de infección
Virus
• en general se cultivan en caldos de cultivo o agares en lo que crecen activamente bacterias idóneas
• el medio de cultivo pierde turbidez a medida que el virus se reproduce
• en los medios de cultivo sólidos la infección viral se observa como placas o calvas o halos de lisis
Purificación de virus• los métodos más comúnmente
empleados son cuatro:– centrifugación diferencial y
centrifugación en gradientes de densidad
– precipitación de los virus– desnaturalización de
contaminantes – digestión enzimática de los
constituyentes celulares
Virus
Recuento de partículas virales• recuento directo
– realizado con un microscopio electrónico
partículas viralesVirus
• recuento indirecto
– ej. prueba de hemoaglutinación• determina la mayor dilución de virus que provoca la agregación/coagulación de los eritrocitos
Hemoaglutinación viral e inhibición de la aglutinación con anticuerpos
La adición de anticuerpos inhibe la aglutinación
Virus
El título de la hemaglutinación es el valor inverso de la máxima dilución que todavía produce hemaglutinación.
Propiedades estructurales generales• nucleocápside
– ácido nucleico rodeado por la cubierta proteica
• cápside– cubierta proteica que rodea el
genoma viral– protege el genoma y ayuda en la
transferencia entre células huésped• protómero
– subunidades proteicas que forman la cápside
Tamaño del virión (de 10 a 400 nm)
Tipos morfológicos
Icosaédrico HelicoidalEncapsulado
Complejo
canine parvovirus Mosaico del tabaco Adenovirus Phage T4
P22
HIV
Virus
(Viruela)
Cadena simple lineal
Cadena simple circular
Cadena doble lineal
Cadena doble lineal con roturas en una de las cadenas
Cadena doble lineal con extremos entrecruzados
Cadena doble circular cerrada
Cadena simple lineal, positiva
Cadena simple lineal, negativa
Cadena simple lineal segmentada, positiva
Cadena simple lineal, segmentada, diploide positiva
Cadena simple lineal segmentada, negativa
Cadena doble lineal segmentada, negativa
(Rabia)
(Paperas ó parotiditis,Sarampión)
(Sarcoma de Rous, VIH)
(Gripe)
(Polio)
VirusTipos de ácidos nucleicos virales
Tipos de virus de ssRNA (RNA de cadena simple)• virus de cadena de RNA positiva
– la secuencia de nucleótidos en el RNA genómico del virus = secuencia de nucleótidos en el mRNA viral
– es decir, el RNA genómico puede funcionar como mRNA• virus de cadena de RNA negativo
– la secuencia de nucleótidos en el RNA genómico del virus es complementaria al mRNA viral
• genomas segmentados– cuando el virión contiene más de un RNA
Envueltas virales y enzimas
• envueltas virales– estructura membranosa que rodea
algunos virus• lípidos y carbohidratos de la
envuelta – provienen frecuentemente de la membrana del huesped
• peplómeros (espicas)– proteínas de la envuelta – son
específicas de los virus• enzimas virales
– observados en algunos virus– asociadas con o entre la cápsula
Influenza virus
Virus
Taxonomía de los virus: Principalmente se dividen en virus animales, vegetales y bacterianos (Bacteriófagos o fagos)
Virus
Clasificación de bacteriófagos
• según dos criterios principales
– morfología del fago
– propiedades de los ácidos nucleicos
Acoplamiento Fijación Contracción de tallo Penetración Inyección
Virus
Clasificación de los virus animales• criterios más importantes– morfología– propiedades de los ácidos nucleicos– relaciones genéticas (determinadas mediante numerosas técnicas que incluyen datos
de secuenciación y técnicas de hibridación)dsDNA viruses ssDNA viruses
Herpes labial
Herpes genital
Varicela
ViruelaVerrugas
Tumores
Infección respiratoria
Fiebre porcina africana
Gastroenteritis
Virus
RNA viruses
Encefalitis
Diarrea
Encefalitis
Fiebre amarilla
Rubeola
Cólera porcino
Bronquitis
Polio
Resfriado
Hepatitis AHepatitis E
VIHSarcomasLeucemias
Gripe
Hemorragias
Sarampión
Paperas
Catarro común
Gripe aviaria (H5N1)
Rabia
Filoviridae (ébola)
Encefalitis
Reproducción de virus animales• similar a la reproducción de los bacteriófagos
– adsorción– penetración y liberación de la envoltura– replicación del ácido nucleico viral– síntesis y ensamblaje de viriones– liberación
e.g., herpes simplex virus IdsDNA viruses
e.g., influenza virus
Plant Virus Taxonomy
• la mayoría son virus de RNA
Virufagos
Los virofagos infectan virus gigantes como los mamavirus y los mimivirus
Published online 5 May 2009 | Nature | doi:10.1038/459014a
Published online 12 May 2009 | Nature | doi:10.1038/459144a
• Culturing vaccines in chicken eggs is the main time delay in production.