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5.12: Introducción a las infecciones virales y los hospedadores - Biología

5.12: Introducción a las infecciones virales y los hospedadores - Biología



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Describir una infección viral y explicar qué impacto tiene una infección en su anfitrión.

Los virus pueden considerarse parásitos intracelulares obligados. La célula permisiva debe producir las sustancias que necesita el virus o el virus no podrá replicarse allí.

Qué aprenderá a hacer

  • Enumere los pasos de la replicación y explique lo que ocurre en cada paso.
  • Explicar la transmisión y enfermedades de los virus que infectan a los animales.
  • Explicar la transmisión y enfermedades de los virus que infectan las plantas.

Actividades de aprendizaje

Las actividades de aprendizaje para esta sección incluyen lo siguiente:

  • Pasos de las infecciones por virus
  • Diferentes hosts y sus virus
  • Autocomprobación: Infecciones de virus y hosts

Introducción a la biología de las enfermedades infecciosas

Una persona sana vive en armonía con la flora microbiana que ayuda a proteger a su huésped de la invasión de patógenos, generalmente definidos como microorganismos que tienen la capacidad de causar enfermedades. La flora microbiana es principalmente bacterias y hongos e incluye la flora residente normal, que está presente de manera constante y que se restablece rápidamente si se perturba, y la flora transitoria, que puede colonizar al huésped durante horas o semanas, pero no se establece permanentemente. Los organismos que son flora normal ocasionalmente pueden causar enfermedades, especialmente cuando se interrumpen las defensas.

Los tropismos (atracciones a ciertos tejidos) determinan qué sitios del cuerpo colonizan los microorganismos. La flora normal está influenciada por tropismos y muchos otros factores (p. Ej., Dieta, higiene, condiciones sanitarias, contaminación del aire). Por ejemplo, los lactobacilos son comunes en los intestinos de personas con una alta ingesta de productos lácteos. Haemophilus influenzae coloniza el árbol traqueobronquial en pacientes con EPOC (enfermedad pulmonar obstructiva crónica). Como resultado, los diferentes hábitats corporales contienen comunidades microbianas que forman microbiomas que se diferencian por la composición y función microbianas.


Introducción

Los adenovirus son patógenos comunes de humanos y animales. Además, varias cepas han sido objeto de una intensa investigación y se utilizan como herramientas en biología molecular de mamíferos. Se han identificado más de 100 tipos de adenovirus serológicamente distintos, incluidos 49 tipos que infectan a los seres humanos. La familia Adenoviridae se divide en dos géneros, los adenovirus de mamíferos (mastadenovirus) y los adenovirus aviares (aviadenovirus). Los adenovirus llevan el nombre de las adenoides humanas, de las que se aislaron por primera vez.

Varios adenovirus pueden causar enfermedades respiratorias y conjuntivales. Además, algunos tipos de adenovirus humanos inducen sarcomas indiferenciados en hámsteres recién nacidos y otros roedores y pueden transformar ciertos cultivos de células humanas y de roedores. Actualmente no hay evidencia de que los adenovirus sean oncogénicos en humanos, pero la posibilidad sigue siendo interesante.


Experiencias de aprendizaje)

Comience preguntando cuántos de los estudiantes se han enfermado este año pasado y qué tipo de enfermedades tenían.

Luego pregunte a cuántos les recetaron medicamentos para tratar sus enfermedades.

Después de hacer la última pregunta, introduzca el tema de hoy & # 8217s como & # 8220Intro to Virus & # 8221.

Aprox. Tiempo__5__mins

¿Cuántos de ustedes se han enfermado el año pasado?

¿Y cuántos han tomado medicamentos / antibióticos para mejorar / tratar sus enfermedades?

¿Puede pensar en las razones por las que se enfermó y qué causó sus enfermedades?

Casi todo el mundo levantará la mano.

Casi todo el mundo levantará la mano.

Varias respuestas: (Me enfermé de otros, hacía mucho frío afuera por virus de bacterias, etc.)

Comprobación de comprensión

(Evaluación del punto de decisión):

¿Puedes pensar en las razones por las que te enfermaste y cómo te enfermaste?

Varias respuestas: Me enfermé de otros, hacía mucho frío afuera por virus de bacterias, etc. (Una vez que los estudiantes mencionen razones como gérmenes, virus y bacterias, pasaré a la siguiente sección).


El ciclo de la infección

Los virus solo pueden reproducirse dentro de una célula huésped. El virus parental (virión) da lugar a una gran cantidad de progenie, generalmente idéntica genética y estructuralmente al virus parental. Las acciones del virus dependen tanto de sus tendencias destructivas hacia una célula huésped específica como de las condiciones ambientales. En el ciclo vegetativo de la infección viral, la multiplicación de los virus de la progenie puede ser rápida. Este ciclo de infección a menudo resulta en la muerte de la célula y la liberación de muchos virus. Ciertos virus, en particular los bacteriófagos, se denominan templados (o latentes) porque la infección no provoca la muerte celular de forma inmediata. El material genético viral permanece inactivo o en realidad está integrado en el genoma de la célula huésped. Las células infectadas con virus templados se denominan lisogénicas porque tienden a descomponerse cuando encuentran algún factor químico o físico, como la luz ultravioleta. Además, muchos virus animales y vegetales, cuya información genética no está integrada en el ADN del huésped, pueden permanecer inactivos en los tejidos durante largos períodos de tiempo sin causar mucho daño tisular, si es que lo hay. La infección viral no siempre resulta en muerte celular o daño tisular; de hecho, la mayoría de los virus permanecen latentes en el tejido sin causar nunca efectos patológicos, o lo hacen solo bajo otras provocaciones, a menudo ambientales.

Aunque las vías reproductivas de diferentes virus varían considerablemente, existen ciertos principios básicos y una serie particular de eventos en el ciclo de infección para la mayoría, si no todos, los virus. El primer paso en el ciclo de infección es que el virus parental invasor (virión) debe adherirse a la superficie de la célula huésped (adsorción). En el segundo paso, el virión intacto penetra la membrana externa y entra en el interior de la célula (citoplasma) o inyecta el material genético del virus en el interior de la célula mientras la cápside de la proteína (y la envoltura, si está presente) permanece en la célula. superficie. En el caso de la penetración del virión completo, un proceso subsiguiente (desencubrimiento) libera el material genético de la cápside y la envoltura, si están presentes. En cualquier caso, el material genético viral no puede comenzar a sintetizar proteínas hasta que haya emergido de la cápside o envoltura.

Ciertos virus bacterianos, como el bacteriófago T4, han desarrollado un elaborado proceso de infección: después de la adsorción y la unión firme de la cola del virus a la superficie de la bacteria por medio de "alfileres" proteicos, la cola parecida a un músculo se contrae y el tapón de la cola penetra en el pared celular y la membrana subyacente e inyecta el ADN del virus (fago) en la célula. Otros bacteriófagos penetran en la membrana celular por diferentes medios, como inyectar el ácido nucleico a través de los pili masculinos (sexuales) de la bacteria. En todos los virus bacterianos, la penetración transmite el ácido nucleico viral a través de una pared celular bacteriana rígida.

Las células vegetales también tienen paredes celulares rígidas, que los virus vegetales normalmente no pueden penetrar. Sin embargo, los virus de las plantas no han desarrollado sus propios sistemas para inyectar ácidos nucleicos en las células huésped, por lo que son transmitidos por la probóscide de los insectos que se alimentan de las plantas. En el laboratorio, los virus vegetales penetran en las células vegetales si las paredes celulares se han raspado con papel de lija o si los protoplastos celulares (membrana plasmática, citoplasma y núcleo) carecen de paredes.

La penetración de las células animales por virus implica diferentes procesos, porque las células animales no están encerradas por paredes sino por una membrana bicapa de lipoproteínas flexible. La mayoría de los virus animales, estén o no encerrados en envolturas lipídicas, penetran en las células en forma intacta mediante un proceso llamado endocitosis. La membrana invagina y envuelve una partícula de virus adsorbida en una célula, generalmente en un área de la membrana llamada hoyo recubierto, que está revestido por una proteína especial conocida como clatrina. A medida que el hoyo recubierto se invagina, se pellizca en el citoplasma para formar una vesícula recubierta. La vesícula recubierta se fusiona con endosomas citoplásmicos (vesículas encerradas en membranas) y luego con orgánulos celulares llamados lisosomas, que son vesículas encerradas en membranas que contienen enzimas. En un ambiente ácido, la membrana de un virus envuelto se fusiona con la membrana del endosoma y la nucleocápside viral se libera en el citoplasma. Los virus sin envoltura presumiblemente se someten a un proceso similar, mediante el cual se degrada la cápside de la proteína, liberando el ácido nucleico viral desnudo en el citoplasma.

El orden de las etapas de la replicación viral que sigue al descubrimiento del genoma varía para las diferentes clases de virus. Para muchas familias de virus, el tercer paso en el ciclo de infección es la transcripción del genoma del virus para producir ARNm viral, seguido del cuarto paso, la traducción del ARNm viral en proteínas. Para aquellos virus en los que el ácido nucleico genómico es un ARN que puede servir como mensajero (es decir, virus de ARN de cadena positiva), el tercer paso es la traducción del ARN para formar proteínas virales. Algunas de estas proteínas virales recién sintetizadas son enzimas. que sintetizan ácidos nucleicos (polimerasas), que realizan un cuarto paso, la transcripción de más ARNm del genoma viral. Para los virus de ADN más complicados, como los adenovirus y los herpesvirus, algunas regiones del genoma sintetizan ARNm "tempranos", que se traducen en polimerasas que inician la transcripción de regiones "tardías" del ADN en ARNm, que luego se traducen en ARNm estructurales. proteínas.

Independientemente de cómo procedan los pasos tercero y cuarto, el quinto paso en el ciclo de infección es la replicación (reproducción del genoma parental para producir genomas de la progenie). El sexto paso es el ensamblaje de los genomas de la progenie recién replicados con proteínas estructurales para producir viriones de progenie completamente formados. El séptimo y último paso es la liberación de viriones descendientes por lisis de la célula huésped a través del proceso de extrusión o gemación, dependiendo de la naturaleza del virus. En un animal huésped o cultivo celular, este proceso de siete pasos puede repetirse muchas veces, los viriones de la progenie liberados del sitio original de infección se transmiten luego a otros sitios oa otros individuos.

Para la mayoría de los virus de ARN de animales y plantas, todos los eventos de replicación tienen lugar en el citoplasma; de hecho, muchos de estos virus de ARN pueden crecer en células hospedadoras en las que se ha eliminado el núcleo. La replicación de la mayoría de los virus de ADN de animales y plantas, así como del virus de la influenza de ARN, tiene lugar en el núcleo. En estos virus, la transcripción tiene lugar en el núcleo, el ARNm migra al citoplasma, donde se traduce, y estas proteínas virales regresan al núcleo, donde se ensamblan con los genomas de la progenie recién replicados. La migración de proteínas virales recién traducidas del citoplasma al núcleo es generalmente una función de secuencias de aminoácidos específicas llamadas "señales", que traslocan la proteína a través de los poros de la membrana del núcleo.


Históricamente han sido nombrados por una variedad de factores, que incluyen

  • las enfermedades asociadas (poliovirus, rabia) el tipo de enfermedad causada (virus de la leucemia murina)
  • los sitios del cuerpo afectados o de los que se aisló por primera vez el virus (rinovirus, adenovirus)
  • dónde se aislaron por primera vez (virus del Ébola, hantavirus)
  • el animal portador del virus (gripe aviar, gripe porcina)
  • por la forma en que la gente imaginaba que estaban contraídos (dengue = & lsquoevil spirit & rsquo influenza = & lsquoinfluence & rsquo of bad air).

Convenciones más recientes

Ejemplo de denominación de un virus de la influenza

Centrarse en el virus de la inmunodeficiencia humana

- Causa la enfermedad SIDA (síndrome de inmunodeficiencia adquirida)

Ciclo de infección por VIH (animación) | Ciclo de vida del VIH: los medicamentos se dirigen a procesos virales específicos

Tarea de coloración del VIH * Asegúrese de comprender los pasos involucrados en la infección y cómo los medicamentos tratan la enfermedad.

Relacionados con los virus

Viroides - incluso más pequeños que los virus, consisten en hebras de ARN que carecen de una capa de proteína
Priones - "proteína rebelde", que se cree que es la causa de la enfermedad de las vacas locas, también puede causar Kuru en tribus caníbales

Tratamiento de virus

Vacunas

Medicamentos antivirales


Preguntas de conexión visual

Figura 5.12 Un médico inyecta a un paciente lo que el médico cree que es una solución salina isotónica. El paciente muere y una autopsia revela que se han destruido muchos glóbulos rojos. ¿Cree que la solución que le inyectó el médico fue realmente isotónica?

Figura 5.16 Inyectar una solución de potasio en la sangre de una persona es letal. La pena capital y la eutanasia utilizan este método en sus sujetos. ¿Por qué cree que una inyección de solución de potasio es letal?

Figura 5.19 Si el pH fuera de la célula disminuye, ¿esperaría que la cantidad de aminoácidos transportados a la célula aumente o disminuya?

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    • Autores: Mary Ann Clark, Matthew Douglas, Jung Choi
    • Editor / sitio web: OpenStax
    • Título del libro: Biología 2e
    • Fecha de publicación: 28 de marzo de 2018
    • Ubicación: Houston, Texas
    • URL del libro: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/1-introduction
    • URL de la sección: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/5-visual-connection-questions

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    Virus

    Los virus son pequeños agentes infecciosos que invaden las células huésped y causan enfermedades. Aunque son dañinos, los virus también tienen un interesante potencial tecnológico.

    Virus

    Los virus son agentes biológicos microscópicos que invaden a los huéspedes vivos e infectan sus cuerpos al reproducirse dentro de su tejido celular.

    Fotografía de Maryna Olyak

    Los virus son pequeños agentes infecciosos que dependen de las células vivas para multiplicarse. Pueden utilizar un huésped animal, vegetal o bacteriano para sobrevivir y reproducirse. Como tal, existe cierto debate sobre si los virus deben considerarse organismos vivos o no. Un virus que está fuera de una célula huésped se conoce como virión.

    Los virus no solo son microscópicos, sino que son más pequeños que muchos otros microbios, como las bacterias. La mayoría de los virus tienen solo 20 & ndash400 nanómetros de diámetro, mientras que los óvulos humanos, por ejemplo, tienen aproximadamente 120 micrómetros de diámetro, y el E. coli La bacteria tiene un diámetro de alrededor de 1 micrómetro. Los virus son tan pequeños que se ven mejor con un microscopio electrónico, que es como se visualizaron por primera vez en la década de 1940.

    Los virus generalmente se presentan en dos formas: barras o esferas. Sin embargo, los bacteriófagos (virus que infectan a las bacterias) tienen una forma única, con una cabeza geométrica y fibras de cola filamentosas. Independientemente de la forma, todos los virus constan de material genético (ADN o ARN) y tienen una capa de proteína externa, conocida como cápside.

    Hay dos procesos que utilizan los virus para replicarse: el ciclo lítico y el ciclo lisogénico. Algunos virus se reproducen usando ambos métodos, mientras que otros solo usan el ciclo lítico. En el ciclo lítico, el virus se adhiere a la célula huésped e inyecta su ADN. Usando el metabolismo celular del huésped y rsquos, el ADN viral comienza a replicarse y formar proteínas. Luego se ensamblan los virus completamente formados. Estos virus rompen o lisan la célula y se propagan a otras células para continuar el ciclo.

    Al igual que el ciclo lítico, en el ciclo lisogénico el virus se adhiere a la célula huésped e inyecta su ADN. A partir de ahí, el ADN viral se incorpora al ADN del anfitrión y rsquos y las células del anfitrión y rsquos. Cada vez que las células del anfitrión y rsquos pasan por la replicación, el ADN del virus y rsquos también se replica, diseminando su información genética por todo el anfitrión sin tener que lisar las células infectadas.

    En los humanos, los virus pueden causar muchas enfermedades. Por ejemplo, la gripe es causada por el virus de la influenza. Normalmente, los virus provocan una respuesta inmunitaria en el huésped y esto mata al virus. Sin embargo, algunos virus no son tratados con éxito por el sistema inmunológico, como el virus de la inmunodeficiencia humana o el VIH. Esto conduce a una infección más crónica que es difícil o imposible de curar, a menudo solo se pueden tratar los síntomas.

    A diferencia de las infecciones bacterianas, los antibióticos son ineficaces para tratar las infecciones virales. Las infecciones virales se previenen mejor con vacunas, aunque los medicamentos antivirales pueden tratar algunas infecciones virales. La mayoría de los medicamentos antivirales actúan interfiriendo con la replicación viral. Algunos de estos medicamentos detienen la síntesis de ADN, evitando que el virus se replique.

    Aunque los virus pueden tener consecuencias devastadoras para la salud, también tienen importantes aplicaciones tecnológicas. Los virus son particularmente vitales para la terapia génica. Debido a que algunos virus incorporan su ADN al ADN del hospedador, pueden modificarse genéticamente para transportar genes que beneficiarían al hospedador. Algunos virus incluso pueden modificarse para reproducirse en las células cancerosas y hacer que el sistema inmunológico elimine esas células dañinas. Aunque este es todavía un campo de investigación emergente, da a los virus el potencial de algún día hacer más bien que mal.

    Los virus son agentes biológicos microscópicos que invaden a los huéspedes vivos e infectan sus cuerpos al reproducirse dentro de su tejido celular.


    Respuestas inmunitarias inespecíficas (respuestas inmunitarias innatas)

    Las citocinas (incluidas las interleucinas 1 y 6, el factor de necrosis tumoral alfa e interferón gamma) son producidas principalmente por macrófagos y linfocitos activados y median una respuesta de fase aguda que se desarrolla independientemente del microorganismo que las provoque. La respuesta incluye fiebre y aumento de la producción de neutrófilos por la médula ósea. Las células endoteliales también producen grandes cantidades de interleucina-8, que atrae a los neutrófilos.

    La respuesta inflamatoria dirige los componentes del sistema inmunológico a los sitios de lesión o infección y se manifiesta por un aumento del riego sanguíneo y la permeabilidad vascular, lo que permite que los péptidos quimiotácticos, los neutrófilos y las células mononucleares abandonen el compartimento intravascular.

    La propagación microbiana está limitada por la absorción de microorganismos por fagocitos (p. Ej., Neutrófilos, macrófagos). Los fagocitos son atraídos hacia los microbios a través de la quimiotaxis y los engullen, liberando contenidos lisosomales fagocíticos que ayudan a destruir los microbios. Los fagocitos generan productos oxidantes como el peróxido de hidrógeno y matan a los microbios ingeridos. Cuando los defectos cuantitativos o cualitativos en los neutrófilos provocan una infección (p. Ej., Enfermedad granulomatosa crónica), la infección suele ser prolongada y recurrente y responde lentamente a los fármacos antimicrobianos. Los estafilococos, los organismos gramnegativos y los hongos son los patógenos generalmente responsables.


    Síntomas de infección por virus en plantas

    Estos son los síntomas iniciales y son el resultado de una reacción local en el lugar de la inoculación. Estos síntomas aparecen en forma de lesiones locales y aclaramiento de venas. Las lesiones locales aparecen como resultado de la muerte de las células de un área pequeña en el punto de inoculación. En el aclaramiento de venas, las venas de las hojas jóvenes se vuelven visibles debido al aclaramiento o clorosis del tejido en o adyacente a él.

    (b) Síntomas sistémicos:

    En esto está involucrada la mayor parte o la totalidad de la planta.

    Los principales síntomas sistémicos son:

    Se caracteriza por la distribución desigual de la clorofila en manchas amarillas y verdes en la hoja. Estos parches se distribuyen irregularmente entre los tejidos verdes normales y forman un patrón de mosaico. Este es el síntoma más común y es producido por varios virus, por ejemplo, mosaico de cucurbitáceas, mosaico de papa, mosaico de caña de azúcar y mosaico del tabaco (Fig.1), etc.

    En este síntoma se produce una clorosis uniforme de las hojas, por ejemplo, el amarillo del arroz.

    (iii) Necrosis (muerte de células):

    En este tipo de síntoma, la parte infectada de la planta, el grupo de células colapsa, se vuelve marrón y muere. Aparece en varias formas. Algunos virus afectan el tejido en el punto de inoculación provocando una ruptura localizada, lo que se conoce como necrosis local. A veces, la necrosis involucra el parénquima y las nervaduras de las hojas y se denomina raya. Una muerte rápida de la yema o rama de toda la parte superior de las plantas se conoce como necrosis superior, por ejemplo, necrosis del tabaco, racha del tomate, etc.

    En las hojas infectadas, este síntoma aparece en manchas localizadas. Estas manchas consisten en varios tipos de clorosis y necrosis. Las manchas pueden ser áreas cloróticas circulares y se denominan manchas de anillo clorótico. En otros casos, la necrosis puede aparecer en anillos que se alternan con áreas verdes normales. Tales manchas se denominan mancha anular necrótica, por ejemplo, enfermedad de la mancha anular del tabaco.

    Es un síntoma común de las enfermedades víricas. Este síntoma se caracteriza por la alteración en la simetría de la disposición de las hojas, arrugamiento de los bordes de la hoja, enrollamiento y reajuste de la hoja, por ejemplo, enrollamiento de la hoja de la papa, enrollamiento de la hoja de la papaya, enrollamiento de la hoja del tomate, etc. A veces las hojas se reducen de tamaño, en los entrenudos y hay producción de un racimo de brotes distorsionados. Se llama escoba de bruja.

    Este síntoma se caracteriza por la reducción del tamaño de las hojas, frutos, pecíolos y entrenudos, por ejemplo, mosaico amarillo de frijol, parte superior del plátano en racimo, etc.

    (vii) Romper y reverdecer las flores:

    Este síntoma se caracteriza por la atractiva variedad en el color de las flores. Esto se denomina ruptura del color de la flor, por ejemplo, tulipán, abutilón, etc. A veces, los pétalos se vuelven verdes debido a la infección por virus y se denomina virescencia.

    Aparecen excrecencias similares a pelos en las hojas y tallos, etc. Estas excrecencias se conocen como entaciones, por ejemplo, mosaico de entación de Dolichos.

    (ix) Producción de excrecencias:

    Varios tipos de crecimientos anormales como tumores, hinchazón y colinas aparecen en las partes infectadas, por ejemplo, la enfermedad de la caña de azúcar de Fiji, la enfermedad del enrollamiento de la hoja del tabaco, etc.

    Las plantas infectadas muestran el secado de las raíces laterales, sobreproducción de tumores y agallas en las raíces, por ejemplo, enfermedad tumoral de la herida del guisante.

    Síntomas internos de la infección por virus:

    Estos son de dos tipos:

    (a) Síntomas histológicos:

    Las plantas infectadas muestran un crecimiento y diferenciación reducidos.

    Las plantas infectadas muestran un crecimiento excesivo y un desarrollo anormal de los tejidos debido a un aumento en el número de células.

    Se produce la muerte de las células o tejidos y también se pueden observar algunos otros cambios histológicos. Las células del floema se degeneran o mueren, se produce un depósito de callosa en las placas del tamiz del floema. Las tílides se forman en los elementos del xilema. Los elementos del xilema desarrollan cadenas con significado característico que se conocen como cordones endocelulares.

    (B) Síntomas citológicos:

    El síntoma citológico principal de la infección por virus es el desarrollo de cuerpos de inclusión intracelulares, que son de dos tipos principales (a) cristalinos y (b) amebas como cuerpos amorfos. Estos últimos también se conocen como cuerpos X. Se desconoce la naturaleza exacta de estos cuerpos.

    Estos cuerpos son comunes en las células epidérmicas de hojas y tallos. También están presentes en raíces, flores y en la mayoría de los tejidos, excepto en el elemento tamiz del floema. Los cadáveres han sido reportados en plantas infectadas con TMV, mancha de anillo de tabaco, mosaico amarillo de nabo, virus de la papa y virus del mosaico de Hyosyamus, etc.

    En muchos casos, los síntomas que muestran las plantas infectadas se deben a la acción sinérgica o combinada de dos o más virus. Por ejemplo, el mosaico rugoso de la papa se debe a la infección por dos virus, a saber, el virus X de la papa y el virus Y de la papa.


    Ver el vídeo: Patogenia y mecanismo de defensa en infecciones virales (Agosto 2022).