Cromosomas, Virus y Ciclo de Replicación del VIH

Función de los cromosomas

Función de los cromosomas: conservar y transmitir la información genética y, por tanto, controlar y dirigir todo el metabolismo celular.

Cada especie presenta un número de cromosomas que la identifica (el número de cromosomas diferentes de una célula se representa como "n"). El número de cromosomas de todas las células de un individuo es constante en todas las células somáticas, mientras que en las células sexuales aparece la mitad.

La mayoría de los organismos, tanto animales como vegetales, son diploides (2n), es decir, tienen en sus células 2 juegos de cromosomas (uno heredado del padre y otro de la madre). En estos organismos, sus células reproductoras o gametos (óvulo y espermatozoide) solo presentan 1 juego de cromosomas. Son, por tanto, células haploides (n).

Los pares de cromosomas se llaman cromosomas homólogos y contienen información genética para los mismos caracteres, aunque esta información genética no tiene por qué ser igual.

En la especie humana (somos 2n) existen 46 cromosomas en todas las células, excepto en los gametos que tenemos 23 (son n).

- En el sexo femenino: células somáticas: 44 autosomas + XX; óvulos: 22 autosomas + X

- En el sexo masculino: células somáticas: 44 autosomas + XY; espermatozoides: 22 autosomas + X o Y

Formas acelulares: virus

Son seres acelulares portadores de información genética, que no poseen funciones de nutrición ni de relación. Poseen funciones de reproducción siempre que se encuentren parasitando a otro ser vivo (son parásitos obligados).

Son muy sencillos y solo visibles al microscopio electrónico. Carecen de metabolismo, ya que no poseen enzimas (algunos virus presentan enzimas, pero con función diferente a la metabólica).

Composición

Los virus se componen de 2 o 3 partes:

- Material genético (que porta la información hereditaria, y que puede ser ADN o ARN)

- Cubierta proteica que protege a estos genes (llamada cápside)

- Envoltura vírica (solo en algunos virus): es una bicapa lipídica que los rodea.

Los virus varían en su forma, desde simples helicoidales o icosaedros hasta estructuras más complejas.

Tipos de virus

1. Icosaédricos: la mayoría de virus que infectan a los animales. Son casi esféricos. Presentan una cápside icosaédrica (poliedro regular formado por 20 triángulos equiláteros) con material genético en su interior. Ej: rotavirus (causan gastroenteritis).

2. Helicoidales: cápsides helicoidales que forman una estructura helicoidal que puede tener una cavidad central o un tubo hueco. Ej: virus del mosaico del tabaco.

3. Virus con envoltura: algunas especies de virus se envuelven en una forma modificada de membrana celular (membrana externa que rodea una célula huésped infectada, o membranas internas como la membrana nuclear o el retículo endoplasmático, consiguiendo así una bicapa lipídica exterior). Ej: Herpes, Gripe, VIH.

4. Virus complejos (estructura de un virus complejo): presentan una cápside unida a una cola y estructuras proteicas. Algunos bacteriófagos (como el fago T4) tienen una estructura compleja que consiste en una cabeza icosaédrica unida a una cola helicoidal que actúa como una jeringa molecular, atacando e inyectando el genoma del virus a la célula huésped. Esta cola puede tener una base hexagonal (placa basal) con fibras proteicas (sirven a veces de fijación o anclaje a la célula huésped). Ej: bacteriófagos (virus que infectan bacterias).

Reproducción de los virus: ciclo vital de un bacteriófago

Los virus necesitan de una célula huésped para poder reproducirse. Pueden hacerlo de 2 formas:

Ciclo lítico y ciclo lisogénico.

Ciclo lítico de un bacteriófago

Tiene varias fases:

1. Fase de adsorción y penetración: las proteínas de la cápside o de la envoltura reconocen y se unen a receptores de la membrana de la célula huésped para poder posteriormente introducir su material genético. En muchos virus solo penetra el ácido nucleico por un mecanismo de inyección. En otros casos penetra todo el virus por endocitosis.

2. Síntesis del genoma y de las proteínas víricas: fase de eclipse: el virus utiliza todos los mecanismos de la célula huésped para replicar, transcribir y traducir su información genética.

3. Maduración y ensamblaje: una vez sintetizados todos los componentes, forman las cápsides con el material genético en su interior.

4. Liberación: se produce la lisis de la célula huésped y los virus liberados disponen inmediatamente de la capacidad para infectar otras células.

Ciclo lisogénico de un bacteriófago: algunos virus se introducen en la célula huésped pero no la destruyen, sino que integran su ácido nucleico en el cromosoma bacteriano y permanecen así (en estado de profago) replicándose con él cada vez que la bacteria se divide, pero sin generar nuevos virus.

Esta situación se mantiene hasta que determinados agentes inductores (rayos X, radiación ultravioleta o agua oxigenada) provocan la separación del ácido nucleico vírico del cromosoma bacteriano, momento en el que se inicia un ciclo lítico.

Retrovirus

Son un tipo de ARN virus que poseen la enzima retrotranscriptasa (transcriptasa inversa).

Esta enzima es capaz de invertir el flujo normal de información genética:

- Transcripción: ADN → ARN

- Retrotranscripción: ARN → ADN

Los retrovirus más comunes son el virus de la gripe y el VIH (virus de inmunodeficiencia humana).

Ciclo de replicación del VIH

Las células que el VIH invade son esencialmente los linfocitos T CD4. El virus está presente en numerosos líquidos del organismo, en particular la sangre y las secreciones genitales. La replicación del virus se desarrolla en las siguientes etapas:

La fijación: primera etapa en la invasión de una célula. Se basa en el reconocimiento mutuo y acoplamiento de proteínas de la envoltura del virus, las gp120 y gp41, y los receptores de la célula, los CD4. Este reconocimiento es imprescindible para que el virus entre en la célula y continúe el proceso de infección.

La penetración es el 2.º paso: el virus se vacía dentro de la célula fusionándose la envoltura lipídica del virus con la membrana plasmática de la célula, quedando el ARN vírico libre en el citoplasma y listo para ser procesado. Finalmente, mediante una serie de reacciones, se produce la transcripción inversa del ARN vírico para formar ADNc (ADN complementario, monocatenario) con la misma información.

El ADN formado se autocopia y se integra en el genoma del linfocito. Se completa así el ciclo lisogénico del virus, que puede permanecer inactivo en estado de provirus hasta 10 años, en una fase asintomática. Durante este tiempo, y cada vez que el linfocito se divide, se van transmitiendo con él copias del ADN vírico.

A los 2 meses desde el comienzo de la infección pueden detectarse en el suero anticuerpos contra el virus y se habla de un individuo seropositivo.

Tarde o temprano, el ADN vírico se separa del genoma del linfocito y se expresa: entra en ciclo lítico, formándose moléculas de ARN y ARNm que migran al citoplasma donde se codificarán las proteínas de la cápside y se sintetizarán las distintas partes del virus.

Finalmente, se ensamblan las partes del virus (ciclo lítico) y se libera para infectar nuevas células.