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Virología

Los virus son parásitos intracelulares obligados infecciosos compuestos por ácidos nucleicos rodeados por una cápside proteica. Los virus pueden ser desnudos (sin envoltura) o con envoltura. La clasificación de los virus es compleja y se basa en muchos factores, como el tipo y la estructura del nucleoide y de la cápside, la presencia de una envoltura, el ciclo de replicación y la variedad de hospederos. El ciclo de replicación difiere entre los virus que infectan bacterias (bacteriófagos) y los virus que infectan células eucariotas. Los bacteriófagos tienen un ciclo de replicación lítico o lisogénico, mientras que los virus eucariotas tienen un proceso de replicación definido de 6 pasos.

Última actualización: 17 Jul, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Definición

Los virus son parásitos intracelulares obligados, infecciosos, compuestos por ácidos nucleicos (ácido desoxirribonucleico (ADN) o ácido ribonucleico (ARN)) rodeado por una cápsula proteica; a veces, los virus también están rodeados por una envoltura derivada de las membranas de la célula huésped.

Tipos de virus

Variedad de virus existentes, incluyendo el tamaño y la morfología

Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Estructura

La estructura básica consiste en:

  • La “maquinaria” interna que permite al virus replicarse dentro de las células del huésped
  • Componente estructural externo que permite al virus sobrevivir en el entorno y unirse a las células del huésped
Anatomy of virus

Anatomy of a virus

Image by Lecturio.

Componentes internos

  • Genoma viral (nucleoide): diverso, compuesto por ARN o ADN
  • Enzimas virales: necesarias para la replicación viral dentro de la célula huésped:
    • ARN polimerasa dependiente de ADN
    • ARN polimerasa dependiente de ARN
    • ADN polimerasa dependiente de ARN (transcriptasa inversa)

Componentes exteriores

  • Cápside:
    • Membrana protéica de una o dos capas que rodea el nucleoide
    • Formado por subunidades, conocidas como capsómeros
    • 3 patrones estructurales:
      • Icosahédrico
      • Helicoidal
      • Complejo
  • Envoltura:
    • Puede o no estar presente
    • Rodea la nucleocápside
    • Compuesto por proteínas específicas del virus, lípidos y carbohidratos (derivados de las membranas de la célula huésped)
Viral capsid types

La cápside viral puede ser (a) helicoidal, (b) poliédrica, o (c) tener una forma compleja

Imagen por Lecturio.

Clasificación

Clasificación del diagrama de flujo de los virus de arn

Identificación de los virus de ARN:
Los virus pueden clasificarse de muchas maneras. Sin embargo, la mayoría de los virus tienen un genoma formado por ADN o ARN. Los virus con genoma de ARN pueden caracterizarse además, por tener ARN monocatenario o bicatenario. Los virus “envueltos” están cubiertos por una fina capa de membrana celular (normalmente tomada de la célula huésped). Si la capa está ausente, los virus se denominan “desnudos”. Los virus con genomas monocatenarios son positivos si el genoma se emplea directamente como ARN mensajero (ARNm), que se traduce en proteínas. Los virus monocatenarios negativos emplean la ARN polimerasa, una enzima viral, para transcribir su genoma en ARN mensajero.

Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Existen múltiples esquemas de categorización para los virus, basados en características físicas y estrategias de replicación.

Tabla: Clasificación de los virus
Clasificación por: Tipos
Tipo y estructura del nucleoide
  • ADN o ARN:
    • Para los virus de ARN:
      • Genoma de cadena simple (ss-RNA) (sentido positivo o negativo)
      • Genoma de doble cadena (ds-ARN)
    • Para los virus de ADN: Todos son ds-ADN (excepto los Parvoviridae).
  • Lineal o circular
  • Segmentado o no segmentado
Estructura de la cápside
  • Icosahédrica
  • Helicoidal
  • Simetría compleja
Presencia de envoltura
  • Desnudo
  • Envuelto
Ciclo de replicación (para los bacteriófagos)
  • Lítico
  • Lisogénico o templado
Otro
  • Variedad de huéspedes
  • Características inmunológicas
  • Sensibilidad a determinadas sustancias químicas o propiedades físicas

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Replicación

Es importante diferenciar entre la replicación de los bacteriófagos (virus que infectan bacterias) y los virus eucariotas (virus que infectan células eucariotas).

Ciclo de replicación de los bacteriófagos

Hay 2 vías de replicación una vez que el virus está dentro de la célula huésped bacteriana:

  1. Ciclo lítico:
    • Se produce en condiciones de daño del ADN u otras tensiones
    • El bacteriófago toma el control de la maquinaria de transcripción y traducción de la célula huésped (expresión inmediata y rápida de genes y proteínas del fago).
    • Provoca la lisis de la célula huésped bacteriana
  2. Ciclo lisogénico o templado:
    • Genomas de bacteriófagos incorporados al genoma del huésped bacteriano
    • El genoma del fago se replica en un estado benigno e inactivo: El genoma del fago puede expresarse cuando la célula bacteriana está estresada (e.g., por falta de nutrientes).

Ciclo de replicación de los virus eucariotas

  • Genoma viral es liberado en la célula huésped infectada
  • Pasos de la replicación viral:
    1. Adhesión: Las proteínas víricas especializadas se adhieren a la célula huésped.
    2. Penetración: invasión de la célula huésped
    3. Desenvoltura: cápside desmontada y material genético disponible
    4. Biosíntesis: se sintetizan el ácido nucleico y las proteínas virales
    5. Ensamblaje: los viriones se ensamblan dentro de la célula huésped
    6. Liberación: a través de la lisis de la célula huésped (para los virus desnudos) o de la yemación de la membrana celular (para los virus con envoltura)
  • Todos los virus de ADN se replican en el núcleo (excepto el poxvirus).
  • Todos los virus de ARN se replican en el citoplasma (excepto los de la gripe y los retrovirus).

Diversificación Genética

Los virus han desarrollado muchos procesos para aumentar su diversidad genética:

  • Recombinación: intercambio de genes entre 2 cromosomas por cruce en regiones homólogas
  • Reordenamiento:
    • Los virus con genomas segmentados intercambian material genético.
    • Puede provocar un cambio antigénico (e.g., el virus de la gripe)
  • Complementación:
    • Se produce cuando el virus tiene una mutación que da lugar a una proteína no funcional
    • Un virus no mutado “complementa” a un virus mutado (cuando co-infecta una célula huésped) fabricando una proteína funcional que le sirve a ambos virus (e.g., el virus de la hepatitis D (HDV, por sus siglas en inglés) requiere del virus de la hepatitis B (HBV, por sus siglas en inglés) para suministrar HBsAg (una proteína de envoltura clave para el HDV)).
  • Mezcla fenotípica:
    • Infección simultánea de la célula huésped con 2 virus
    • Suele implicar la mezcla del genoma de 1 virus con las proteínas de superficie del 2do virus
Virus diversificación genética

Los virus han desarrollado diversas estrategias para aumentar la diversidad genética, entre ellas la recombinación (el intercambio de genes entre 2 cromosomas por cruce en regiones homólogas), el reordenamiento (intercambio de segmentos de cromosomas), la complementación (el intercambio de material genético de un virus funcional con otro no funcional para convertir este último en funcional) y la mezcla fenotípica (mezcla de 2 genomas virales una célula huésped infectada simultáneamente dando lugar a una progenie con genomas mezclados).

Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Casos Especiales

Retrovirus

  • Virus de ARN
  • Contienen transcriptasa inversa (ADN polimerasa dependiente de ARN)
  • El retrovirus más destacado es el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH).

Priones

  • Técnicamente no son virus
  • Proteínas infecciosas que no contienen un nucleoide
  • Causan encefalopatías espongiformes transmisibles:
    • Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob
    • Kuru
    • Encefalopatía espongiforme bovina (enfermedad de las “vacas locas”)

Referencias

  1. Baron, S. (1996). Medical microbiology. University of Texas Medical Branch at Galveston. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK7627/
  2. Parker, N., Schneegurt, M., Thi Tu, A.H., Lister, P., & Forster, B. Microbiology. (2016). Chapter 6.2, The Viral Life Cycle. https://openstax.org/details/books/microbiology

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