Los Virus

Los virus son un reino de parásitos intracelulares obligatorios, de pequeño tamaño, de 20 a 500 milimicras, constituidos sólo por dos tipos de moléculas: un ácido nucleico y varias proteínas. El ácido nucleico, que puede ser ADN o ARN, según los tipos de virus, está envuelto por una cubierta de simetría regular de proteína, denominada cápside.

      Los huéspedes que ocupan pueden ser animales, vegetales o bacterias. Entre los microorganismos, los virus parasitan bacterias, son los bacteriófagos o fagos, pero no se conocen virus que infecten algas, hongos o protozoos. Entre los vegetales, sólo se han encontrado infecciones por virus en las plantas con flores, pero no en las plantas inferiores. Entre los animales, se conocen muchos que parasitan vertebrados, pero entre los invertebrados, sólo se han encontrado en artrópodos.

      Las enfermedades humanas, causadas por virus, más conocidas, son la poliomielitis, gripe, viruela, sarampión, fiebre amarilla, encefalitis, paperas, tracoma, etc. Actualmente se cree que algunos tumores cancerosos son también de origen vírico. Las infecciones víricas en general, no pueden ser tratadas con antibióticos; sin embarco, el interferón, producto biológico sintetizado por los tejidos invadidos por un virus, es activo contra infecciones causadas por otros.

      Los virus más conocidos de todos son los fagos, debido a la gran facilidad técnica del cultivo de bacterias, comparado con el cultivo de tejidos o embriones. Su ciclo vital es el siguiente: la partícula del fago se fija en determinados puntos de la pared de la bacteria y la molécula de ácido nucleico, junto con algunas proteínas enzimáticas, es inyectada dentro de la bacteria y queda fuera la cápsula proteica vacía. Después de esta penetración, la célula infectada deja de producir sus proteínas y se pone a fabricar las del fago, que, de ese modo, va haciendo copias de su ácido nucleico y de las subunidades proteicas de la cápsula, que se reúnen para constituir las partículas completas; cuando éstas se han acumulado en un cierto número, la bacteria se rompe y libera los virus, que van a infectar las células próximas.

      Se ha discutido mucho si los virus son o no seres vivos. Por una parte se reproducen, aunque dependientes de la célula de la que utilizan enzimas y ribosomas; no metabolizan substancias para producir energía, y sólo tienen un tipo de ácido nucleico, ADN o ARN; además son cristalizables. Posiblemente, sistemas parecidos a los virus, pero de vida libre, fueron los primeros seres vivos.

      

Los hechos más sobresalientes que han motivado el rápido desarrollo de la virología, la parte de la microbiología que tiene por objeto el desarrollo de los virus, son: en la última década del siglo pasado, Ivanovsky primeramente y después Beijerinck descubrieron la existencia de agentes infectivos, más pequeños que las bacterias hasta entonces conocidas, a los que hoy se denominan virus; en el año 1.931, Elford consiguió medir las dimensiones de los virus; Roux hizo el primer intento de cultivo de virus; y Goodpasture lo obtuvo en huevos fecundados, es, decir, con embrión de pollo; Max Theiler consiguió la primera vacuna contra la fiebre amarilla del mono, practicando inoculaciones sucesivas de su virus en ratones y cultivando después el producto en embriones de pollo, y, encontrado en el camino, se han preparado otras vacunas contra el cólera porcino, el moquillo y la rabia del perro, etc.; en 1.935, Stanley cristalizó el virus del mosaico del tabaco; Williams fotografió por primera vez un virus, por medio del microscopio electrónico; en 1.949, Enders, Robinson y Willer cultivaron el virus poliomielítico; Coons demostró la situación de las partículas víricas en las diferentes partes de la célula, mediando la técnica de los anticuerpos fluorescentes; Fraenkel-Conrat y Williams fraccionaron el virus en una parte proteica y en ácido nucleico y demostraron que, separadamente, no poseen infectividad; y Gierer y Scharamm pusieron de manifiesto que la infectividad de ciertos virus es debida al ácido nucleico. En el año 1.957, Isaacs descubrió el interferón.

      Los virus, aparte de su importancia como agentes patógenos, tienen un gran interés en biología molecular, para el estudio de ácidos nucleicos, ya que de ellos se pueden extraer en gran cantidad y pureza. Por último, es de esperar que por medio de las técnicas investigadoras actuales se alcancen, en un futuro próximo, descubrimientos de trascendental importancia para el conocimiento de los virus y la manera de combatirlos.

      Según su forma, se distinguen los siguientes tipos de virus: icosaédricos, como el virus de la poliomielitis; helicoidales, como el virus del mosaico del tabaco; bacteriófagos, que sólo infectan a las células bacterianas; y virus con envoltura, como el de la viruela, el del sida o el de la gripe. Los icosaédricos, como dice su nombre, tienen forma de un icosaedro. Los helicoidales son de forma cilíndrica. Los bacteriófagos son el nombre particular de ciertos virus que transportan una partícula genética de una célula bacteriana a otra. Descubiertos por D'Herelle en 1.915, se obtienen mediando filtración; son específicos, es decir, que cada uno ataca solamente a una especie de bacterias; de cabeza poliédrica con ácido desoxirribonucleico en su interior, y cola anular, o bien en forma de esférula o de bastón, con una placa basal, espinas y fibras en la parte inferior. Su importancia ha decrecido con el descubrimiento de las sulfamidas y de los antibióticos. Los virus con envoltura son más o menos esféricos.

La meiosis

La meiosis es un proceso en el que, a partir de una célula con un número diploide de cromosomas (2 n), se obtienen cuatro células hijas haploides (n), cada una con la mitad de cromosomas que la célula madre o inicial. Este tipo de división reduccional sólo se da en la reproducción sexual, y es necesario para evitar que el número de cromosomas se vaya duplicando en cada generación.

El proceso de gametogénesis o formación de gametos, se realiza mediando dos divisiones meióticas sucesivas:

1)      Primera división meiótica. una célula inicial o germinal diploide (2 n) se divide en dos células hijas haploides (n).

2)      Segunda división meiótica. Las dos células haploides (n) procedentes de la primera fase se dividen originando cada una de ellas dos células hijas haploides (n).

Las fases de la meiosis son:

PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA:

1)      Interfase o fase de reposo. En una célula en la que hay una masa de ADN procendente del padre y otra procedente de la madre se va a iniciar una meiosis.

2)      Final de la interfase. Duplicación del ADN.

3)      Profase I A. Formación de los cromosomas.

4)      Profase I B. Entrecruzamiento. Los cromosomas homólogos intercambian sectores. El núcleo se rompe.

5)      Metafase I. Aparece el huso acromático. Los cromosomas se fijan por el centrómero a las fibras del huso.

6)      Anafase I. Las fibras del huso se contraen separando los cromosomas y arrastrándolos hacia los polos celulares.

7)      Telofase I. Se forman los núcleos y se originan dos células hijas. Los cromosomas liberan la cromatina.

SEGUNDA DIVISIÓN MEIÓTICA

1)      Profase II. Se forman los cromosomas y se rompe el núcleo.

2)      Metafase II. Los cromosomas se colocan en el centro celular y se fijan al huso acromático.

3)      Anafase II. Los cromosomas se separan y son llevados a los polos de la célula.

4)      Telofase II. Se forman los núcleos. Los cromosomas se convierten en cromatina y se forman las células hijas, cada una con una información genética distinta.

En los individuos machos, la gametogénesis recibe el nombre de espermatogénesis y tiene lugar en los órganos reproductores masculinos. En los individuos hembras, la gametogénesis recibe el nombre de ovogénesis y se realiza en los órganos reproductores femeninos.

La mitosis

La mitosis, o división celular, es el proceso por el cual, a partir de una célula madre, se originan dos células hijas con el mismo número de cromosomas y con idéntica información genética que la célula inicial.

La mitosis se divide en cuatro fases:

1.      Interfase. El ADN aparece en forma de cromatina, constituida por largas moléculas filamentosas de ADN. Al final de la interfase, el ADN se duplica, obteniéndose dos moléculas iguales. El centrosoma también se duplica.

2.      Profase. Comprende tres fases:

a)      Formación de cromosomas o diferenciación de ellos.

b)      Duplicación de cromosomas por división longitudinal, o que las dos cadenas del resultado de la mencionada duplicación se separan.

c)      Formación del huso acromático. Los dos centrosomas migran cada uno a cada polo de la célula, y quedan unidos por fibras.

3.      Metafase o fase destructora. Comprende dos fases:

a)      Desaparición de la membrana nuclear.

b)      Formación de la estrella madre o placa ecuatorial. Los cromosomas hermanos se colocan en la zona central de la célula y se fijan por el centrómero a las fibras del huso acromático.

4.      Anafase o fase constructora. Comprende dos fases:

a)      Las fibras del huso acromático se contraen, separando así los cromosomas, y migrando éstos a los polos de la célula, separándose así de los cromosomas hermanos.

b)      Los filamentos desaparecen, y los cromosomas permanecen junto a su respectivo centrosoma.

5.      Telofase o fase final. Comprende dos fases:

Aparecen dos núcleos, y cuya membrana envuelve a los cromosomas que desaparecen o se desenrollan, dando lugar a masas de cromatina.

División del citoplasma. Hay dos tipos:

·         Por tabicación. Mediante este proceso, propio de las células vegetales, se separa el contenido celular, núcleo y citoplasma, entre las células hijas.

·         Por estrangulamiento. Es un proceso similar al anterior, pero que se da en las células animales. La célula se va estrechando por el centro, hasta tal punto que se divide por la mitad.

Respuesta y reproduccion celular

Las respuestas de la célula a los estímulos

Las respuestas son las reacciones de la célula ante los estímulos que se producen sobre ella.

·         Las respuestas celulares pueden ser respuestas dinmámicas, cuando en la célula se produce movimiento, o respuestas estáticas, en caso de que la célula permanezca inmóvil.

·         Las respuestas dinámicas se denominan taxias o tactismos, y pueden ser debidas a un estímulo térmico, el termotactismo o termotaxia; químico, quimiotactismo o quimiotaxia; eléctrico, galvanotactismo o galvanotaxia; luminoso, fototactismo o fototaxia; mecánico, tigmotactismo o tigmotaxia; de gravedad; geotactismo o geotaxia; y, finalmente, de presión osmótica, osmotactismo u osmotaxia. Las respuestas dinámicas implican movimiento celular, que puede ser de acercamiento al estímulo o respuesta positiva; o de alejamiento del estímulo o respuesta negativa.

Las distintas células tienen diversos mecanismos para moverse, como, por ejemplo, los cilios, los flagelos, la contracción, la emisión de seudópodos, etc.

1.      Cilios. Son conjuntos de hilos cortos, muy numerosos, que vibran sincronizadamente y así permiten el movimiento de las células ciliadas.

2.      Flagelos. Son hilos muy largos, poco numerosos, uno o dos generalmente en cada célula, cuyo movimiento ondulatorio y giratorio permite el avance de las células flageladas.

3.      Seudópodos o falsos pies. Son prolongaciones citoplasmáticas que permiten el movimiento de las células. Este movimiento por seudópodos se llama también movimiento ameboide. La palabra ameboide proviene de una célula o protozoo con seudópodos denominada ameba.

·         Las respuestas estáticas son todas aquellas respuestas en las que no se produce movimiento alguno.

Un ejemplo de respuesta estática es la secreción de diversas sustancias, con las que se forman capas protectores cuando el estímulo afecta negativamente a la célula. Así ocurre en el caso del enquistamiento. Cuando las condiciones externas varían negativamente, como aumento excesivo del calor, sequedad, falta de alimento, etc., ciertas células segregan sustancias que forman una cubierta dura y resistente que las aísla por completo del medio externo. Dentro del quiste, la célula mantiene una vida latente a la espera de que las condiciones se tornen favorables. Llegado este momento, la célula rompe la cubierta y sale al exterior.

La reproducción celular

La reproducción celular es el proceso por el cual a partir de una célula inicial o célula madre se originan nuevas células llamadas células hijas.

      Durante los procesos de reproducción celular, las moléculas de ADN se condensar y forman los cromosomas. Los cromosomas son estructuras con forma de bastoncillos que presentan una estrangulación o centrómero que los divide en dos sectores o brazos. Hay tres tipos de cromosomas: acrocéntrico, submetacéntrico y metacéntrico.

Tipos de división celular

Según el número y tamaño de las células hijas, existen cuatro clases de división celular: la bipartición, la pluripartición, la gemación y la esporulación.

·         En la bipartición se producen dos células hijas iguales entre sí.

·         En la pluripartición se originan muchas células hijas.

·         En la gemación se obtienen dos células hijas distintas.

·         En la esporulación se produce un enquistamiento en la célula madre   tras el cual se obtienen varias células hijas o esporas.

La dotación cromosómica

Se denomina dotación cromosómica de una especie al número de cromosomas que presenta. En los seres vivos de reproducción sexual, cada individuo presenta un número haploide de cromosomas (n) procedente de su padre más otro número haploide de cromosomas (n) procedente de la madre. Por lo que su dotación cromosómica es diploide, ya que tiene 2 n cromosomas. Así en el ser humano la dotación cromosómica es 2 n = 46 cromosomas, procediendo n = 23 del padre y n = 23 de la madre.

      Cada progenitor fabrica en sus órganos sexuales unas células reproductores haploides o gametos. Posteriormente, durante la fecundación, un gameto (n) de la madre de unirá a otro gameto (n) del padre dando lugar a una célula diploide o cigoto.

      Este cigoto (2 n), al desarrollarse, origina un nuevo individuo, que tendrá en todas sus células 2 n cromosomas, que se pueden agrupar de dos en dos, dando lugar a pares de cromosomas homólogos.

LA FOTOSINTESIS

La fotosíntesis, que es el proceso en el que se elabora materia orgánica, como los azúcares, a partir de materia inorgánica, como el agua, dióxido de carbono y sales minerales. Para realizar esta reacción química se requiere la energía bioquímica que la clorofila produce a partir de la energía sola.

LA CÉLULA Y SUS PROPIEDADES

La célula realiza tres tipos de funciones: la nutrición, la relación y la reproducción.

• La nutrición comprende la incorporación de los alimentos al interior de la célula, la transformación de los mismos y la asimilación de las sustancias útiles para formar así la célula su propia materia.
•  Según sea su nutrición, hay células autótrofas y células heterótrofas.
•  Las células autótrofas fabrican su propia materia orgánica a partir de la materia inorgánica del medio físico que la rodea, utilizando para ello la energía química contenida en la materia inorgánica.
•  Las células heterótrofas fabrican su propia materia orgánica a partir de la materia orgánica que contienen los alimentos que ingiere.
• La relación comprende la elaboración de las respuestas correspondientes a los estímulos captados.
• La reproducción es el proceso de formación de nuevas células, o células hijas, a partir de una célula inicial, o célula madre.
•  Hay dos procesos de reproducción celular: mitosis y meiosis.
•  Mediante la mitosis, a partir de una célula madre se originan dos células hijas con el mismo número de cromosomas y la misma información genética que la célula madre.
•  Mediante la meiosis, a partir de una célula madre se forman cuatro células hijas, teniendo todas ellas la mitad del número de cromosomas que la célula madre.

Las funciones de la célula

La célula realiza tres tipos de funciones: la nutrición, la relación y la reproducción.

• La nutrición comprende la incorporación de los alimentos al interior de la célula, la transformación de los mismos y la asimilación de las sustancias útiles para formar así la célula su propia materia.
•  Según sea su nutrición, hay células autótrofas y células heterótrofas.
•  Las células autótrofas fabrican su propia materia orgánica a partir de la materia inorgánica del medio físico que la rodea, utilizando para ello la energía química contenida en la materia inorgánica.
•  Las células heterótrofas fabrican su propia materia orgánica a partir de la materia orgánica que contienen los alimentos que ingiere.
• La relación comprende la elaboración de las respuestas correspondientes a los estímulos captados.
• La reproducción es el proceso de formación de nuevas células, o células hijas, a partir de una célula inicial, o célula madre.
•  Hay dos procesos de reproducción celular: mitosis y meiosis.
•  Mediante la mitosis, a partir de una célula madre se originan dos células hijas con el mismo número de cromosomas y la misma información genética que la célula madre.
•  Mediante la meiosis, a partir de una célula madre se forman cuatro células hijas, teniendo todas ellas la mitad del número de cromosomas que la célula madre.

La nutrición celular

Mediante la función de nutrición, la célula obtiene la materia y la energía necesarias para fabricar su propia materia celular y para realizar sus actividades vitales. Existen dos tipos de nutrición celular: la nutrición autótotrofa y la nutrición heterótrofa. La nutrición autótrofa Las células que tienen nutrición autótrofa fabrican materia orgánica propia a partir de materia inorgánica sencilla. Para realizar esta transformación, las células de nutrición autótrofa obtienen energía de la luz procedente del Sol.       La nutrición autótrofa comprende tres fases: el paso de membrana, el metabolismo y la excreción. Paso de membrana. Es el proceso en el cual las moléculas inorgánicas sencillas, agua, sales y dióxido de carbono, atraviesan la membrana celular por absorción directa, sin gasto de energía por parte de la célula. Metabolismo. Es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en el citoplasma celular, y cuyos resultados son la obtención de energía bioquímica utilizable por la célula y la fabricación de materia celular propia. El metabolismo presenta tres fases: La fotosíntesis, que es el proceso en el que se elabora materia orgánica, como los azúcares, a partir de materia inorgánica, como el agua, dióxido de carbono y sales minerales. Para realizar esta reacción química se requiere la energía bioquímica que la clorofila produce a partir de la energía sola. La fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos de las células vegetales, y su reacción general es:                            luz solar CO2 + H2O + sales minerales ----------> materia orgánica + O2La fotosíntesis presenta una fase luminosa, en la que la energía procedente del Sol es transformada en energía bioquímica, y una fase oscura, en la que, utilizando esta energía bioquímica, se obtienen azúcares. Además de las células vegetales, ciertas bacterias y algas son capaces de realizar la fotosíntesis. El anabolismo o fase de construcción, en la que, utilizando la energía bioquímica procedente de la fotosíntesis y del catabolismo, se sintetizan grandes moléculas ricas en energía. El catabolismo o fase de destrucción, en la que, mediante la respiración celular que tiene lugar en las mitocondrias, la materia orgánica es oxidada, obteniéndose energía bioquímica. Excreción. Es la eliminación, a través de la membrana celular, de los productos de desecho procedentes del metabolismo. La nutrición heterótrofa La nutrición heterótrofa se realiza cuando la célula va consumiendo materia orgánica ya formada. En este tipo de nutrición no hay, pues, transformación de materia inorgánica en materia orgánica. Sin embargo, la nutrición heterótrofa permite la transformación de los alimentos en materia celular propia.       Poseen este tipo de nutrición algunas bacterias, los protozoos, los hongos y los animales.       El proceso de nutrición heterótrofa de una célula se puede dividir en siete etapas: Captura. La célula atrae las partículas alimenticias creando torbellinos mediante sus cilios o flagelos, o emitiendo seudópodos, que engloban el alimento. Ingestión. La célula introduce el alimento en una vacuola alimenticia o fagosoma. Algunas células ciliadas, como los paramecios, tienen una especie de boca, llamada citostoma, por la que fagocitan el alimento. Digestión. Los lisosomas viertes sus enzimas digestivas en el fagosoma, que así se transformará en vacuola digestiva. Las enzimas descomponen los alimentos en las pequeñas moléculas que las forman. Paso de membrana. Las pequeñas moléculas liberadas en la digestión atraviesan la membrana de la vacuola y se difunden por el citoplasma. Defecación o egestión. La célula expulsa al exterior las moléculas que no le son útiles. Metabolismo. Es el conjunto de reacciones que tienen lugar en el citoplasma. Su fin es obtener energía para la célula y construir materia orgánica celular propia. El metabolismo se divide en dos fases: Anabolismo o fase de construcción en la que, utilizando la energía bioquímica procedente del catabolismo y las pequeñas moléculas procedentes de la digestión, se sintetizan grandes moléculas orgánicas. Catabolismo o fase de destrucción, en la que la materia orgánica, mediante la respiración celular, es oxidada en el interior de las mitocondrias, obteniéndose energía bioquímica. Excreción. La excreción es la expulsión al exterior, a través de la membrana celular, de los productos de desecho del catabolismo. Estos productos son normalmente el dióxido de carbono (CO2), el agua (H2O) y el amoniaco (NH3). La relación celular La función de relación celular se basa en la sensibilidad, o capacidad de recibir estímulos del exterior, y en la emisión de respuestas ante esos estímulos.       Los estímulos son las variaciones del medio ambiente capaces de provocar en la célula algún tipo de respuesta. Hay muchos tipos de estímulos, entre otros los estímulos térmicos, los químicos, los eléctricos, los gravitatorios, etc. Las respuestas de la célula a los estímulos  Las respuestas son las reacciones de la célula ante los estímulos que se producen sobre ella.       Las respuestas celulares pueden ser respuestas dinmámicas, cuando en la célula se produce movimiento, o respuestas estáticas, en caso de que la célula permanezca inmóvil. Las respuestas dinámicas se denominan taxias o tactismos, y pueden ser debidas a un estímulo térmico, el termotactismo o termotaxia; químico, quimiotactismo o quimiotaxia; eléctrico, galvanotactismo o galvanotaxia; luminoso, fototactismo o fototaxia; mecánico, tigmotactismo o tigmotaxia; de gravedad; geotactismo o geotaxia; y, finalmente, de presión osmótica, osmotactismo u osmotaxia. Las respuestas dinámicas implican movimiento celular, que puede ser de acercamiento al estímulo o respuesta positiva; o de alejamiento del estímulo o respuesta negativa. Las distintas células tienen diversos mecanismos para moverse, como, por ejemplo, los cilios, los flagelos, la contracción, la emisión de seudópodos, etc. Cilios. Son conjuntos de hilos cortos, muy numerosos, que vibran sincronizadamente y así permiten el movimiento de las células ciliadas. Flagelos. Son hilos muy largos, poco numerosos, uno o dos generalmente en cada célula, cuyo movimiento ondulatorio y giratorio permite el avance de las células flageladas. Seudópodos o falsos pies. Son prolongaciones citoplasmáticas que permiten el movimiento de las células. Este movimiento por seudópodos se llama también movimiento ameboide. La palabra ameboide proviene de una célula o protozoo con seudópodos denominada ameba. Las respuestas estáticas son todas aquellas respuestas en las que no se produce movimiento alguno. Un ejemplo de respuesta estática es la secreción de diversas sustancias, con las que se forman capas protectores cuando el estímulo afecta negativamente a la célula. Así ocurre en el caso del enquistamiento. Cuando las condiciones externas varían negativamente, como aumento excesivo del calor, sequedad, falta de alimento, etc., ciertas células segregan sustancias que forman una cubierta dura y resistente que las aísla por completo del medio externo. Dentro del quiste, la célula mantiene una vida latente a la espera de que las condiciones se tornen favorables. Llegado este momento, la célula rompe la cubierta y sale al exterior.