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.