Características y tipos de virus
Análisis:
Es un microorganismo libre de células con individuos diminutos, sin estructura celular completa y ácido nucleico (ADN o ARN). ) tipo Single, debe ser parásito de las células vivas para replicarse.
La palabra “virus” proviene del latín y originalmente hacía referencia a una toxina de origen animal. Los virus pueden reproducirse, heredar y evolucionar, por lo que tienen las características más básicas de la vida, pero todavía no existe una definición generalmente aceptada. Originalmente se utilizó para identificar las características de los virus, como individuos diminutos que no se pueden ver con un microscopio óptico, que pueden pasar a través de filtros que las bacterias no pueden pasar, que no pueden crecer en medios de cultivo artificiales, que son patógenos, etc. , y todavía tiene importancia práctica. Pero, en esencia, las características que distinguen a los virus de otros organismos son: ① El genoma y la cubierta proteica que contienen un solo ácido nucleico (ADN o ARN) no tienen estructura celular (2) El ácido nucleico que infecta las células se libera al mismo tiempo; o más tarde, y luego en forma de replicación de ácido nucleico Proliferar, en lugar de proliferar en forma de fisión binaria ③ Parasitismo intracelular estricto; Los virus carecen de capacidades metabólicas independientes y sólo pueden replicar sus ácidos nucleicos y sintetizar las proteínas codificadas por sus ácidos nucleicos en células huésped vivas, y finalmente ensamblarse en unidades virales completas e infecciosas, es decir, partículas virales. Las partículas de virus son la principal forma de transmisión de virus entre células o huéspedes.
El significado actual de la palabra virus puede ser: haciendo referencia a aquellos microorganismos o unidades genéticas que tienen una composición química y métodos de proliferación únicos y sólo pueden replicarse dentro de las células huésped. Se caracteriza por contener un solo tipo de ácido nucleico (ADN o ARN) como portador de la información genética; no contiene ribosomas funcionales ni otros orgánulos de los virus de ARN, toda la información genética está codificada en el ARN, el cual es biológicamente único; Es mucho más pequeño que las bacterias y contiene sólo unas pocas enzimas. No puede proliferar en medios inanimados y debe depender del sistema metabólico de la célula huésped para replicar su propio ácido nucleico, sintetizar proteínas y ensamblarse en partículas virales completas o viriones (las partículas virales completas se refieren a individuos virales maduros).
La dualidad de la naturaleza de los virus;
Primero, la dualidad de las formas de vida virales
1. La dualidad de los virus Las actividades vitales de los virus son. Muy especial. Dependencia absoluta de las células. Existe en dos formas: una es extracelular y la otra es intracelular. Cuando está presente en el entorno extracelular, no exhibe actividad replicativa, pero sigue siendo infeccioso y existe en forma de viriones o partículas virales. Cuando ingresa a la célula, se descompone y libera moléculas de ácido nucleico (ADN o ARN), que se replican en forma de moléculas de ácido nucleico en un sistema de actividad vital único en las condiciones del entorno intracelular.
2. Los virus cristalinos y amorfos se pueden purificar en cristales. Sabemos que el cristal es un concepto químico y una forma de muchos compuestos inorgánicos. Podemos pensar que algunos virus tienen dos formas: una forma cristalina química y una forma vital activa.
3. Los virus en forma de partículas y en forma genética existen fuera de la célula en forma de partículas. En este momento, solo son infecciosos. Una vez que un virus que infecta una célula se desintegra y libera su genoma de ácido nucleico, puede replicarse, multiplicarse y producir nuevos virus descendientes. Algunos genomas virales se integran en el genoma celular y se multiplican a medida que la célula se reproduce. En este momento, el virus se multiplica en forma de genes en lugar de partículas, lo que es una forma de que el virus se infecte de forma latente.
En segundo lugar, la dualidad de estructura y función del virus
1. Durante el proceso de proliferación viral de virus estándar y virus defectuosos, debido a la influencia de ciertos factores microambientales o errores en la transcripción. El proceso, cuyo genoma muta, lo que da como resultado un ensamblaje incompleto de partículas virales, se denomina virus defectuoso. El virus original que produce el virus defectuoso se denomina virus estándar. Las partículas virales defectuosas tienen el efecto de interferir con la reproducción de las enfermedades estándar. .
2. Pseudovirus y virus real. Una célula es infectada por dos virus al mismo tiempo. En el proceso de multiplicación, un virus puede adoptar su propia capa. Este es el virus real y la "cara" del virus. Si el ácido nucleico de un virus está codificado por otro virus, se llama pseudovirus. En este momento, las propiedades originales de un virus quedan enmascaradas por las de otro virus.
3. Cuando se mezclan virus híbridos y virus puros, además de pseudovirus, también puede producirse recombinación de ácidos nucleicos virales, es decir, una partícula de virus puede contener el material genético de dos virus, que pueden denominarse. Hibridación de virus, este es un fenómeno muy común en la virología de plegamiento.
En tercer lugar, la dualidad de la patología viral
1. La patogenicidad y la no patogenicidad del virus son opuestas a la patogenicidad y la no patogenicidad de las células huésped. significados a nivel molecular, nivel celular y nivel biológico. Existe un efecto citopático a nivel celular, pero es posible que no muestre síntomas clínicos a nivel corporal, lo que puede denominarse infección subclínica o infección no obvia.
2. Los síntomas clínicos causados por las infecciones virales agudas y crónicas varían de agudos a leves. Algunos virus generalmente solo se manifiestan como infecciones agudas y rara vez se manifiestan como infecciones crónicas;
El concepto actual de virus puede ser el siguiente: los virus son metabólicamente inactivos e infecciosos, pero no necesariamente patógenos. Son más pequeñas que las células pero más grandes que la mayoría de las macromoléculas. Invariablemente se reproducen en células vivas. Contienen una cubierta proteica o lipoproteica y ácidos nucleicos, ADN o ARN, o incluso sólo proteínas con ácidos nucleicos o sólo proteínas sin ácidos nucleicos. Como macromoléculas parecen demasiado complejas y como organismos su fisiología y patrones de replicación son diversos. En su artículo "El concepto de virus", Levov afirma que "los virus deberían ser virus porque son virus".
Formas de virus
(1) Virus esférico; (2) Baculovirus; (3) Virus esférico envuelto (5) Virus de cabeza esférica; ) Virus de insectos envueltos en el cuerpo.
Tamaño del virus
El diámetro del virus más grande es de 300-450 nm, y el diámetro del virus más pequeño es de solo 18-22 nm.
La composición de los virus
Los virus están compuestos principalmente por ácidos nucleicos y proteínas.
El proceso de replicación de un virus se denomina ciclo de replicación. Se puede dividir a grandes rasgos en cinco etapas consecutivas: adsorción del virus, invasión, desrecubrimiento, síntesis, ensamblaje y liberación de macromoléculas del virus.
Clasificación de los virus
Según el séptimo informe del ICNV (1999), todos los virus conocidos se dividen en virus ADN-virus ADN monocatenario, virus ADN-ADN bicatenario Virus, retrovirus de ADN y ARN, virus de ARN - virus de ARN bicatenario, virus de ARN - virus de ARN monocatenario, **virus de ARN y viroides. Además, se ha añadido una clase de factores subvirales. Hay aproximadamente 4000 especies de virus confirmadas en este informe, incluidos 3 órdenes virales, 64 familias virales, 9 subfamilias virales y 233 géneros de virus, de los cuales 29 géneros de virus son géneros de virus independientes. Grupo de agentes subvirales, sin familia ni género. Incluye virus satélite y priones (partículas proteicas infecciosas o priones). Algunos géneros con atributos poco claros se denominan géneros de virus provisionales.
Los virus están ampliamente distribuidos en la naturaleza y pueden infectar bacterias, hongos, plantas, animales y humanos, provocando a menudo enfermedades en el huésped. Pero en muchos casos, los virus también pueden coexistir con sus huéspedes sin causar una enfermedad manifiesta.
Una breve historia
Antes de que se descubriera el virus, la gente había comenzado a utilizarlo inconscientemente para servir a la humanidad. Alrededor del siglo XVI, China utilizó sueros de abscesos de pacientes con viruela para inocular a personas sanas y obtener inmunidad. Casi al mismo tiempo, los cultivadores holandeses infectaron los tulipanes con virus mediante injertos, produciendo hermosas flores residuales; en 1796, E. Jenner inventó la viruela vacuna; en 1885, Louis Pasteur fue el pionero de la vacuna contra la rabia;
ди, 1892. Ivanovsky descubrió que el jugo de la hoja de tabaco con mosaicos de tabaco conservaba su infectividad después de pasar por un filtro para interceptar bacterias en 1898, M.W. Bayelink descubrió esto nuevamente. Un hecho que indica que la enfermedad es causada; por patógenos diferentes a las bacterias. Este es el comienzo de la comprensión de los virus. Posteriormente se descubrió que muchas enfermedades humanas, vegetales y animales son causadas por virus. El virus de la fiebre aftosa fue descubierto en el ganado en 1898 por F.A.J. Levreux y P.Frosch es un virus bacteriano descubierto por F.W. Twort en 1917 por F. Erel respectivamente.
La gente ha estado explorando las propiedades físicas y químicas de los virus desde la década de 1930. Schlesinger purificó el fago y observó que estaba compuesto de proteína y ADN. En 1935, W.M. Stanley obtuvo cristales del virus del mosaico del tabaco; en 1936, el virus fue visto por primera vez como partículas en forma de bastón bajo un microscopio electrónico. Posteriormente, se purificaron muchos virus uno tras otro y se estudió su estructura morfológica y composición química, lo que proporcionó una base para la clasificación de los virus.
Debido a que los virus tienen estructuras y componentes simples, y algunos virus son fáciles de cultivar y cuantificar, los virus han sido materiales importantes para la investigación de la biología molecular desde la década de 1940. A finales de la década de 1930, un grupo de científicos representado por M. Delbruck comenzó a utilizar fagos T-pares para estudiar los mecanismos genéticos y de replicación de E. coli, sentando las bases de la genética molecular. En la década de 1970, el foco de la investigación se desplazó gradualmente hacia los virus animales. Avances importantes en el desarrollo de la biología molecular, como la confirmación de que el ADN y el ARN son materiales genéticos, la formación de la teoría del código triple, el esclarecimiento del mecanismo de replicación del ácido nucleico, el dogma central del flujo de información genética, el descubrimiento del sistema inverso. La transcriptasa, la superposición y discontinuidad de genes, el auge de la ingeniería genética y el desarrollo de teorías de la carcinogénesis están casi todos relacionados con los virus. El análisis de la estructura primaria de algunas proteínas y ácidos nucleicos generalmente se realiza primero utilizando virus como materiales. A su vez, la investigación en biología molecular ha promovido la comprensión de la estructura, replicación y herencia de los virus, permitiendo que la virología se convierta en una rama disciplinaria independiente.
En la práctica, la investigación de virus ha realizado importantes contribuciones a la prevención y el tratamiento de enfermedades virales en humanos, plantas y animales. El desarrollo de vacunas virales ha proporcionado medidas eficaces para controlar enfermedades humanas (como la viruela, la fiebre amarilla, la polio, el sarampión, etc.). ) y enfermedades del ganado y las aves de corral (como la peste bovina, la peste porcina, la enfermedad de Newcastle, etc., debido a la adopción de medidas integrales de prevención y cría resistentes a las enfermedades, enfermedades de los cultivos como la enfermedad degenerativa de la papa, la enfermedad del mosaico transmitida por el suelo del trigo); La enfermedad del mosaico del nabo y la col, etc., se ha controlado eficazmente. También se están realizando intensamente investigaciones sobre el uso de virus de insectos como plaguicidas, que ya han entrado en la etapa práctica.
Cultivo y detección
El desarrollo de la investigación de virus suele estar estrechamente relacionado con el avance del cultivo de virus y los métodos de detección. Particularmente entre los virus de vertebrados, técnicas como la inoculación de embriones de ratón y de pollo, el cultivo de tejidos, la ultracentrifugación, la electroforesis en gel, la microscopía electrónica y los inmunoensayos han tenido un profundo impacto en el desarrollo de la virología.
El método de cultivo y detección de fagos es el más sencillo. Se inocularon fagos en caldos de cultivo de bacterias sensibles. Después de 18 a 24 horas, el cultivo turbio volvió a ser transparente. En este punto, las bacterias se lisan y se liberan grandes cantidades de fagos en el caldo. Después de la esterilización y filtración, se obtuvieron fagos crudos. Para determinar el número de fagos, diluya el fago crudo a aproximadamente 100 por inóculo, mezcle con el exceso de bacterias y luego inocule en una placa de agar y cultive en una incubadora durante la noche. Las bacterias se multiplican en la matriz de marfil y el área lisada por el fago. Esta matriz aparece como puntos redondos y transparentes llamados placas. El número de placas representa el número de fagos viables en el inóculo. Si se selecciona un solo fago para cultivo, se puede obtener la descendencia reproducida por un solo fago para lograr el propósito de aislamiento y purificación.
Los virus animales (ver virus vertebrados) pueden cultivarse en huéspedes naturales, animales de experimentación, embriones o células de pollo, utilizando la muerte, la enfermedad o los cambios patológicos como indicadores directos de la reproducción del virus, o utilizando hemaglutinación y antígeno. un indicador indirecto. Los tejidos de animales enfermos se recolectan y se muelen en una suspensión o medio de cultivo de células enfermas, que es el virus crudo. El ensayo de placa se puede utilizar para determinar la cantidad de virus viables y se basa en el mismo principio que el ensayo de placa, excepto que se utiliza una monocapa de células de un animal susceptible en lugar de bacterias. Después de inocular el virus diluido apropiadamente, cúbralo con agar que contenga medio de cultivo y rojo neutro para limitar la infección del virus a un área pequeña, formando un área de lesión. Las células sanas en la matriz se tiñen de rojo a rojo neutro y el área enferma se tiñe. El área de la placa aparece como una placa sin teñir.
Hasta ahora, el cultivo y la detección de virus vegetales se han realizado principalmente en plantas enteras. El virus se elabora a partir de la savia de hojas enfermas trituradas y comúnmente se detecta mediante el método del punto muerto. Sumerge los dedos en una mezcla diluida de virus y esmeril y frótalos suavemente sobre las hojas de la planta. Después de un cierto período de tiempo, aparece una única necrosis redonda individual o una mancha verde, que se denomina punto muerto.
Además de detectar cuantitativamente los virus por su patogenicidad, también se pueden aplicar métodos físicos, como el recuento de partículas virales bajo un microscopio electrónico o la medición de la cantidad de proteínas y ácidos nucleicos de los virus purificados mediante un espectrofotómetro UV. Estos métodos miden partículas de virus tanto infecciosas como no infecciosas.
Utilizando la microscopía electrónica, no solo podemos ver claramente el tamaño y la forma de las partículas del virus, sino también distinguir las subunidades proteicas en la superficie y la ultraestructura núcleo-capa en el interior.
Tamaño y forma
Los diferentes virus varían en tamaño entre 20 y 450 nanómetros.
La familia más grande es Poxvirus, con un tamaño de (170 ~ 260) × (300 ~ 450) nm, y la familia más pequeña es Bivirus, con un diámetro de 18 ~ 20 nm.
Los virus también son morfológicamente diversos: esféricos (incluidos los icosaédricos), como el poliovirus y el herpesvirus envuelto; con forma de bastón (incluido el virus del mosaico del tabaco), como el virus de la flor amarilla de la remolacha; ; balas, como el virus de la estomatitis vesicular; estructuras complejas, como el bacteriófago en forma de T en forma de renacuajo. Algunos virus están dispuestos en cristales naturales dentro de las células.
Estructura
El centro del virus más simple es el ácido nucleico, y la capa exterior tiene una capa de subunidades proteicas dispuestas regularmente llamadas cápsides. Las subunidades morfológicas que forman la cápside se denominan partículas de cubierta, y las partículas compuestas de ácidos nucleicos y proteínas de la cápside se denominan núcleo-cubierta. Los virus más complejos también tienen envolturas compuestas de lípidos y glicoproteínas. Núcleo-cubierta se puede dividir en tres modos según la disposición de las partículas de la cubierta: simetría icosaédrica, como el poliovirus; simetría helicoidal, como el virus del mosaico del tabaco y simetría compleja, como el fago doble t. En la envoltura lipídica hay una glicoproteína que forma protuberancias, como la hemaglutinina y la neuraminidasa del virus de la influenza. Entre los virus de los insectos, existe un virus poliédrico cuya nucleocápside está envuelta por cristales de proteínas para formar un cuerpo de inclusión poligonal.
Composición Química
El ácido nucleico porta el código genético del genoma viral. Dependiendo del tipo de ácido nucleico que contengan, los virus se pueden dividir en virus de ADN y virus de ARN. Los virus animales contienen ADN o ARN; excepto unos pocos grupos de virus vegetales, la mayoría son virus de ARN, excepto unas pocas familias de bacteriófagos, la mayoría son virus de ADN.
El ADN o ARN puede ser lineal o circular, monocatenario o bicatenario. El ARN se puede segmentar o no segmentar, y el ARN monocatenario se puede dividir en hebras positivas y negativas.
Entre los virus vegetales de ARN segmentados, es común que varios fragmentos de ARN de un mismo virus se introduzcan en la cápside para formar partículas de diferentes tamaños. Algunos se dividen en dos tipos de partículas, como el mosaico del caupí. virus Está empaquetado en tres tipos de partículas, como el virus del mosaico del pepino y el virus del mosaico del bromo.
A través de métodos genéticos y bioquímicos se han determinado los mapas genéticos de algunos virus. para MS2 y φ χ 174 fago. Se han determinado las secuencias de nucleótidos del virus del mosaico de la coliflor, del virus SV40 y del virus de la hepatitis B.
①Los principales componentes de los virus proteicos se pueden dividir en proteínas de la cápside, proteínas de membrana, glicoproteínas y enzimas endógenas según sus funciones.
La proteína de la cápside envuelve el ácido nucleico formando una capa protectora. Los virus simples tienen solo una proteína de la cápside, mientras que los más complejos, como las cápsides de los adenovirus, están compuestas por hexones, pentones y fibras. En los virus con envoltura, como el virus de la gripe y el virus de la estomatitis vesicular, la proteína de la membrana está unida, por un lado, a la capa lipídica exterior y, por otro, a la nucleocápside interior, que desempeña un papel en el mantenimiento de la estructura interna y externa del virus. Las glicoproteínas se encuentran en la superficie de la envoltura y algunas forman protuberancias, como la hemaglutinina del virus de la influenza, que pueden unirse a los receptores de la membrana celular. Aunque los virus no tienen un sistema enzimático completo, a menudo contienen algunas enzimas especiales, como la neuraminidasa del virus de la influenza y la lisozima de los bacteriófagos. Además, las partículas de virus de Reoviridae, Rhabdoviridae, Orthomyxoviridae y Paramyxoviridae contienen ARN polimerasa, y Retroviridae contiene transcriptasa inversa, todas las cuales están relacionadas con la replicación de ácidos nucleicos. Hasta ahora se han identificado las secuencias completas de aminoácidos de más de una docena de proteínas virales.
② Los lípidos existen en la envoltura, que brota de la membrana plasmática o de la membrana nuclear cuando el virus madura, por lo que los lípidos virales suelen tener las características de los lípidos de la célula huésped. La alteración de los lípidos encapsulados mediante disolventes orgánicos o detergentes puede provocar la ruptura de partículas virales.
③ Además de las pentosas de los ácidos nucleicos, la envoltura del virus también contiene polisacáridos que se combinan con proteínas o lípidos.
Micrografías electrónicas y patrones estructurales del virus del mosaico del tabaco, virus de la influenza y fagos de Bacillus subtilis (ver virus de plantas, virus Orthomyxoviridae y virus bacterianos).
Replicación
La replicación del virus se refiere al proceso completo desde la invasión de partículas virales a las células huésped hasta la liberación celular final de las partículas virales de la progenie, incluida la adsorción, la entrada y el descubrimiento, la etapa viral temprana. expresión génica, replicación de ácidos nucleicos, expresión tardía, ensamblaje y liberación de genes. Los detalles de cada paso varían de un virus a otro.
Adsorción y entrada
El fago T4 primero utiliza el filamento de su cola para unirse al receptor de superficie de E. coli, luego la vaina de la cola se contrae, el eje de la cola sale y penetra en el exterior. pared de la bacteria y lo almacena en la cabeza. Se inyecta ADN en la bacteria.
Los virus animales también se unen primero a los receptores celulares y luego ingresan a través de los fagocitos, o la envoltura viral se fusiona con la membrana plasmática y luego ingresa a la nucleocápside. Los virus vegetales invaden a través de heridas o se inyectan directamente a través de insectos vectores. En circunstancias normales, los virus necesitan estar sin cubierta, es decir, el ácido nucleico liberado por la proteína externa se elimina antes de que puedan pasar al siguiente paso de replicación.
Expresión genética
La información genética contenida en su ácido nucleico se transcribe en ácido ribonucleico mensajero (ARNm) y luego se traduce en proteína. En términos generales, la expresión genética temprana se denomina anterior a la replicación del ácido nucleico, y algunas proteínas producidas tempranamente pueden inhibir la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos celulares. Una vez que comienza la replicación del ácido nucleico, se denomina expresión genética tardía y las proteínas tardías producidas son principalmente proteínas estructurales de partículas virales. Tanto las proteínas tempranas como las tardías incluyen proteínas que desempeñan funciones reguladoras en la replicación viral.
Transferencia
Según el tipo de ácido nucleico viral, * * * hay seis formas: los virus con ADN bicatenario (dsDNA), como el SV40, se transcriben en el de la misma manera que las células huésped; los virus que contienen ADN monocatenario (ADNss), como Pidonaviridae, necesitan pasar por una etapa bicatenaria antes de poder transcribir ARNm. Los virus que contienen ARN monocatenario de cadena positiva (ss+ARN), como el poliovirus, el virus del mosaico del tabaco, el fago Qβ, etc., pueden utilizar directamente su ARN como mensajero para sintetizar sus proteínas codificadas a través de la maquinaria de síntesis de proteínas del huésped. Los virus que contienen ARN monocatenario de cadena negativa (ARNss), como el virus de la estomatitis vesicular, el virus de la gripe, etc., deben transcribirse en una cadena positiva complementaria como su ARNm, mientras que los retrovirus que contienen ARNss, como el de pollo. Los virus tumorales, los virus de la leucemia, etc., deben transcribirse en ADNds y luego en ARNm durante el proceso de expresión, mientras que los reovirus que contienen ARNss transcriben la misma cadena positiva de ARNm que la doble cadena original de manera conservadora.
En los últimos años se ha descubierto que algunos virus (como el adenovirus, SV40) tienen genes discontinuos, incluidos exones e intrones. Hay un proceso de empalme después de la transcripción. Sólo cuando se cortan los intrones y se conectan los exones se puede realizar la función del ARNm. El ARNm de la mayoría de los virus también requiere otros procesamientos, como agregar una estructura de "tapa" al extremo 5' y poliadenilato al extremo 3'.
Las fuentes de enzimas necesarias para la transcripción de genes virales también son diferentes. Por ejemplo, la familia de virus de ADN pequeños y la familia de virus de vesícula de leche dependen de la ARN polimerasa dependiente de ADN, y ambos utilizan las enzimas originales del huésped. La ARN polimerasa dependiente de ARN requerida por Rhabdoviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae y Reoviridae, y la transcriptasa inversa requerida por Retroviridae son transportadas por las partículas del virus.
Traducción
Los diferentes virus traducen el ARNm de diferentes maneras. En general, la traducción de fagos es policistrónica. Por ejemplo, hay tres cistrones (unidades funcionales genéticas codificadas por una única cadena peptídica) en el ARN de Qβ, que pueden traducir de forma independiente tres polipéptidos a lo largo de 1 ARNm. La traducción de los virus animales es monocistrónica, es decir, sus genomas se transcriben en diferentes ARNm, cada uno de los cuales se traduce en un polipéptido. Los virus con genoma segmentado, como los virus de la influenza y los reovirus, tienen un cistrón por segmento de ARN, al igual que los virus de plantas con genomas multisegmentados. El ARNm del poliovirus se traduce primero en un péptido grande con un peso molecular de 200.000 y luego se divide en proteínas de la cápsida y enzimas.
Algunos virus, como el φχ174, el fago Qβ y el SV40, tienen superposición genética, es decir, una misma secuencia de nucleótidos puede expresar más de una proteína en función de diferentes posiciones de lectura. Esta es una forma que tiene un virus de hacer un uso económico de su información genética limitada.
Replicación de ácidos nucleicos
Los virus de ADN replican el ADN según el método clásico de emparejamiento de bases de Watson-Crick. Se requieren endonucleasas y ligasas para replicar el ADN circular del virus del papiloma en un patrón de "círculo rodante". La replicación del ARN viral adopta un método semiconservador, es decir, utilizando el ARN viral (ARNv) como plantilla, se transcriben varias cadenas complementarias (ARNc) simultáneamente. Después de transcribir y aislar el ARNc, se transcribe un nuevo ARNv de la misma manera. Por lo tanto, es posible identificar "intermedios de replicación" en células infectadas que tienen una estructura parcialmente bicatenaria y arrastran múltiples "colas" monocatenarias (las cadenas complementarias se sintetizan) de longitudes variables.
Las fuentes de enzimas necesarias para la replicación del ácido nucleico viral también son diferentes. Todas las enzimas necesarias para la síntesis de ADN de SV40 se derivan del huésped.
Una subunidad de la ARN polimerasa requerida por los fagos Qβ que contienen ARN, la familia de los picornavirus y los virus vegetales que contienen ARN monocatenario puede estar codificada por un gen viral, mientras que las otras subunidades derivan del huésped. Las enzimas necesarias para la replicación del ADN del herpesvirus están parcialmente codificadas por el virus, como la ADN polimerasa y la timidina quinasa, y posiblemente la ribonucleótido reductasa. Los poxvirus son los más independientes e incluso pueden replicar el ADN en células enucleadas. Sus genomas codifican al menos 75 proteínas, incluidas la ADN polimerasa, la timidina quinasa, las desoxirribonucleasas y las polinucleótidos ligasas.
Ensamblaje y liberación
El ácido nucleico viral y las proteínas estructurales se replican por separado y luego se ensamblan en partículas virales completas. El método de ensamblaje más simple (como el virus del mosaico del tabaco) es que el ácido nucleico y la proteína de la cápside se reconocen entre sí, y las subunidades de la cápside se reúnen alrededor del ARN de cierta manera, sin necesidad de enzimas ni sistemas de regeneración de energía. Muchas partículas de virus icosaédricos primero ensamblan cápsides y luego cargan ácidos nucleicos. Después de que el virus envuelto forma un núcleo en la célula, se mueve a la parte inferior de la membrana nuclear o membrana plasmática modificada por el virus y libera partículas virales mediante gemación. El fago T4 se ensambla primero con cabezas, colas y colas, y finalmente se ensambla en partículas virales completas, que son liberadas por la lisis de bacterias. Algunos pasos requieren la acción de enzimas.
Tipos de infección y respuesta del huésped a nivel celular
Se ha descubierto que las infecciones por fagos se pueden dividir en líticas y lisogénicas. Tomemos como ejemplo el fago lambda de E. coli. Después del ciclo de replicación descrito anteriormente, la infección lítica produce una gran cantidad de partículas de virus descendientes y lisa las bacterias. En la infección lisogénica, el ADN del fago se circulariza y se integra en sitios específicos del ADN de E. coli y pasa a la progenie de la bacteria a medida que ésta se divide. Las bacterias no se lisan ni producen partículas de virus de la progenie. El estado nutricional, la luz ultravioleta o los agentes químicos pueden convertir las infecciones de fuentes solubles en lisis. Los virus de ADN animal, como el SV40, el adenovirus y el herpesvirus, infectan células sensibles (llamadas células permisivas) para formar infecciones líticas e infectan células menos sensibles (llamadas células no permisivas) para formar infecciones transformadoras. La infección por conversión es similar a la infección lisogénica. El ADN viral o sus fragmentos se integran en el cromosoma celular y pasan a las células de la progenie a medida que las células se dividen, expresando parte de sus genes (generalmente genes tempranos), pero sin producir partículas de virus de la progenie. Las células no mueren, sino que se transforman en células tumorales. , que puede ser ilimitado. Pásalo. Por otro lado, los virus tumorales de ARN (como los virus de tumores de pollo) primero deben transcribir de forma inversa su ARN en ADNds e integrarlo en el cromosoma de la célula antes de que puedan replicarse. Por lo tanto, este método de infección es único. , pero también produce una gran cantidad de partículas de virus.
Existen cuatro tipos de respuestas de la célula huésped a la infección viral: sin respuesta obvia, muerte celular, muerte celular después de la proliferación y transformación celular. Por ejemplo, el paramixovirus SV5 produce grandes cantidades de virus en cultivos celulares sin provocar una reacción evidente. Cuando la mayoría de los virus infectan células sensibles, inhiben la síntesis de ácidos nucleicos y proteínas, lo que provoca la muerte celular. Cuando se infectan con poxvirus, * * * las células se dividen muchas veces y luego mueren, lo que produce lesiones de acné. Los virus de ADN y los virus tumorales de ARN provocan transformación celular.
Después de que algunos virus animales infectan las células huésped, forman inclusiones con características de tinción especiales en el núcleo o citoplasma, llamadas cuerpos de inclusión, como inclusiones intracitoplasmáticas de poxvirus e inclusiones intracitoplasmáticas de virus del herpes, etc. Algunos de estos cuerpos de inclusión están compuestos de partículas virales maduras o inmaduras, algunos son productos de reacción de la célula huésped y otros son una mezcla de ambos. Algunas partículas de virus de insectos están incrustadas en una matriz proteica para formar cuerpos de inclusión, como los virus de la poliedrosis nuclear.
Otra respuesta de las células de los vertebrados infectadas por virus es la producción de interferones. El interferón es una proteína codificada por células animales y su gen suele inactivarse y activarse después de una infección viral o la inducción de ARN bicatenario. Los interferones tienen efectos antivirales de amplio espectro pero no actúan directamente sobre los virus. Su mecanismo de acción consiste en activar tres enzimas con efectos antivirales uniéndose a la membrana celular y bloqueando la traducción del ARNm viral. El interferón desempeña un papel determinado en la prevención de la propagación viral y la recuperación de la enfermedad, y puede convertirse en un fármaco antiviral.
Tipos de infección y respuesta del huésped a nivel del organismo
Después de que los animales y plantas superiores se infectan con virus, pueden manifestarse como una infección abierta y una infección persistente, y los virus animales también pueden manifestarse. como infección latente. La infección latente no presenta síntomas clínicos, mientras que la infección manifiesta es una enfermedad clínica; en la infección persistente, el virus existe en el cuerpo durante mucho tiempo; Las infecciones persistentes por virus animales se pueden dividir en tres categorías: infección latente, infección crónica e infección a largo plazo.
Las infecciones latentes, como el herpes, suelen ser asintomáticas y no se pueden detectar, pero el virus aparece cuando recaen por factores internos y externos. Las infecciones crónicas, como la hepatitis B, pueden tener síntomas o no, pero se puede encontrar el virus; las infecciones a largo plazo se limitan a unos pocos virus, como el Maedivisna (una infección retroviral), el período de incubación y el curso de la enfermedad son muy largos y la enfermedad progresa hasta la muerte.
Los animales superiores pueden desarrollar respuestas inmunes específicas a infecciones virales. La respuesta inmune se puede dividir en inmunidad humoral e inmunidad celular. La inmunidad humoral se manifiesta por anticuerpos producidos por las células B, incluidos los anticuerpos neutralizantes que pueden inactivar virus específicamente. Los anticuerpos neutralizantes desempeñan un papel destacado en la prevención de la reinfección. La principal manifestación de la inmunidad celular es que los linfocitos T reconocen los antígenos virales y reaccionan, desempeñando un papel principal en la eliminación de virus y células infectadas por virus.
Las células vegetales suelen ser alérgicas a los virus y las células mueren rápidamente, formando puntos muertos y la replicación de los virus también está restringida. Otra respuesta es la producción de un factor antiviral muy similar al interferón y que protege las células no infectadas.
Tumorogénesis
Algunos virus pueden inducir tumores benignos, como el virus del fibroma de conejo de la familia Poxviridae, el virus del molusco contagioso humano y el virus del papiloma de la familia Papillomaviridae. Otros pueden inducir tumores malignos y pueden dividirse en virus tumorales de ADN y virus tumorales de ARN según sus tipos de ácidos nucleicos. Los virus tumorales de ADN incluyen el SV40 y los poliomavirus, así como algunos miembros de la familia de los adenovirus y la familia de los herpesvirus. En las células tumorales se puede detectar ácido nucleico viral o sus fragmentos y proteínas codificadas por virus, pero generalmente no se dispone de partículas virales completas. Los virus tumorales de ARN pertenecen a la familia de los retrovirus, que incluye los virus de la leucemia y el sarcoma de pollo y ratón, y se pueden encontrar partículas virales en las células tumorales. Ambos virus son capaces de transformar células in vitro. En tumores humanos, se ha confirmado que el VEB está estrechamente asociado con el linfoma de Burkitt y el carcinoma nasofaríngeo. Recientemente, se detectó un retrovirus procedente de la leucemia de células T. Además, el virus del herpes tipo II puede estar relacionado con la causa del cáncer de cuello uterino y el virus de la hepatitis B puede estar relacionado con la causa del cáncer de hígado. Sin embargo, es probable que los virus no sean la única causa y los factores ambientales y genéticos pueden desempeñar un papel sinérgico.
Qiyuan
Existen varias especulaciones sobre el origen de los virus; una opinión es que los virus pueden ser similares a la vida más primitiva; otra opinión es que los virus pueden derivarse de ellos; la degeneración de las bacterias y pierde gradualmente la capacidad de vivir de forma independiente debido al alto desarrollo del parasitismo, como saprófitos → bacterias parásitas → bacterias parásitas intracelulares → micoplasma → rickettsia → clamidia → virus grande → virus pequeño hay otra opinión; que los virus pueden ser productos de células huésped. Estas especulaciones tienen su propia base y actualmente no hay ninguna conclusión. Por tanto, el estado de los virus en la evolución biológica es incierto. Sin embargo, independientemente de sus orígenes originales, una vez creados, los virus pueden evolucionar mediante mutación y selección natural al igual que otros organismos.
Clasificación
El trabajo de clasificar y nombrar los virus es ahora responsabilidad del Comité Internacional sobre Taxonomía de Virus, que ha emitido cuatro informes en 1971, 1976, 1979 y 1982.
En 1982, los virus con datos completos se pueden dividir en 7 grupos. La agrupación se basa en el tipo de ácido nucleico (ADN o ARN), el tipo (ds o ss) y si tienen envoltura. Hay 7 grupos de 59 familias y grupos:
DsDNA, incluidas 4 familias
DsDNA, sin envoltura, 8 familias, 1 grupo.
ADNss, sin envoltura, 3 familias, 1 grupo.
ARNds, familia 1, encapsulado.
ARNds, familia 1 sin envoltura, 4 familias posibles.
SsRNA, envolvió 8 familias, 1 grupo.
SsRNA, 4 familias sin sobre, 22 grupos, 1 grupo posible.
Si se clasifica por huésped, son:
10 familias de virus bacterianos
Tres posibles familias de virus fúngicos
24 grupos de virus vegetales , 1 grupo posible.
Los virus de los invertebrados pertenecen a 2 familias y 1 grupo.
9 familias de virus de vertebrados
Hay 6 familias de virus en invertebrados y vertebrados, a saber, la familia poxvirus, la familia iridoviridae, la familia de virus de ADN pequeño y la familia de virus envueltos familia de virus, la familia bunyavirus, la familia picornavirus y una posible familia de virus de ARN bicatenario de dos segmentos.
Algunos virus de invertebrados, vertebrados y plantas tienen dos familias, la familia de los reovirus y la familia de los rabdovirus.
La clasificación de virus está todavía en sus primeras etapas y se desarrollará y evolucionará rápidamente en el futuro. En la actualidad, los virus animales y bacteriófagos con información completa se han establecido como familias, y los nombres de las familias son latinos, mientras que los virus vegetales solo están agrupados y los nombres de los grupos son en su mayoría abreviaturas, es decir, los nombres comunes de los virus representativos típicos de un; Cierta familia, como el virus del mosaico del tabaco, la abreviatura es Virus del mosaico del tabaco. Las familias se dividen en subfamilias y géneros, que es el nombre común de cada virus, que aún no ha sido clasificado.