COMO FUNCIONAN LOS
VIRUS
Los
virus son pequeños pedazos de ARN (ácido
ribonucleico) o ADN (ácido
desoxirribonucleico), muchos están encapsulados en una envoltura hecha a base
de proteínas conocida
como cápside,
otros protegen su material genético con una membrana o envoltura derivada de la
célula a la que infectan y algunos otros además rodean su cápside con una
membrana celular.
Los
virus han evolucionado para reproducirse dentro de la célula que
infectan, ya que por si solos no son capaces de hacerlo porque carecen de
la maquinaria molecular necesaria. Entonces, hay tres problemas que un virus
debe resolver para poder hacer más copias de él mismo: 1) ¿cómo reproducirse
dentro de la célula que infecta? 2) ¿cómo esparcirse de un hospedero a otro? y
3) ¿cómo evitar ser eliminado por las defensas (sistema inmunológico) del
hospedero?
De manera general los virus
de ADN utilizan partes de la información del hospedero, así como también parte
de su maquinaria celular. El problema con esta estrategia es que la mayor parte
de las células maduras del hospedero no están replicándose activamente,
se encuentran reposando para ahorrar energía. Por lo tanto, los virus de ADN
necesitan encontrar la manera de activar el motor (“pasarle corriente”) de la
célula hospedera o, alternativamente, traer consigo los aditamentos de aquellas
partes celulares que no están activas cuando el virus entra. Básicamente lo que
los virus hacen para reproducirse es secuestrar la fábrica de la célula para
producir virus en lugar de nuevas células. Por otro lado, los virus de RNA
traen consigo sus propias máquinas de copiado de información genética
(ej. enzima RNA-polimerasa)
o poseen genes (información
genética) que producen las proteínas que se requieren para ensamblar las
máquinas de copiado dentro de la célula que infectan, lo que los hace
independientes de la maquinaria celular y capaces de infectar células que no
están activamente reproduciéndose.
La
forma en que los diferentes tipos de virus se esparcen es muy variada: por vía
aérea cuando respiramos, cuando los ingerimos con los alimentos, los que
obtenemos directamente de nuestras madres, los que obtenemos por contacto
sexual y los que se trasmiten por picaduras de insectos como los mosquitos. La
piel representa una barrera impenetrable para un virus porque esta conformada
por capas de células muertas, y los virus necesitan células vivas para poder
reproducirse. Por lo tanto, a menos que la piel se rompa (ej. heridas) o sea
picada (ej. mosquitos), los virus han elegido tomar otras rutas de entrada al
hospedero. Por ejemplo, atacando la barrera de mucosa celular que recubre al
sistema respiratorio y reproductivo. Aún así, la barrera de mucosa es altamente
efectiva y ayuda a eliminar a la mayoría de los virus que quedan atrapados en
ella. La mucosa es ayudada por macrófagos (células
de defensa) que ingieren a los virus y los eliminan. En el caso de la vagina,
además de la mucosa, las bacterias que colonizan el tracto reproductivo
producen ácido, el cual hace que el medio sea poco propicio porque muchos virus
son sensibles a las condiciones ácidas. Y por si fuera poco, aquellos virus que
deciden entrar por el aparato digestivo deben lidiar con defensas muy
agresivas, tal es el caso de la saliva que contiene compuestos potentes que
desactivan a los virus. Además, si logran pasar la saliva, los espera un baño
de ácidos estomacales aderezados con enzimas digestivas (diseñadas para
desbaratar proteínas, carbohidratos y lípidos) y
sales biliares (detergente para desintegrar las grasas ingeridas) que son muy
efectivos en desintegrar las envolturas que protegen el material genético de
los virus.
Finalmente,
una vez que los virus logran pasar las barreras físicas impuestas por la piel,
éstos se enfrentan al sistema
inmunológico innato y adaptativo. El sistema innato se llama
así porque es un sistema de defensa que todos los animales parecen tener. Esta
constituido por cuatro armas: 1) los fagocitos, que son células blancas
(ej. macrófagos) que patrullan los tejidos del cuerpo limpiándolo de basura,
restos celulares e invasores. 2) El sistema complementario, el cuál está
conformado por aproximadamente veinte proteínas producidas en el hígado y que
se encuentran en altas concentraciones en la sangre y los tejidos, éstas
trabajan en conjunto para destruir a los invasores (hacen perforaciones en la
envoltura proteínica o membrana celular de los invasores) y para dar la señal
de alarma a otros miembro del equipo del sistema inmune. Este sistema es muy
antiguo, incluso los erizos de mar que evolucionaron hace aproximadamente 700
millones de años lo tienen. 3) El sistema de alerta de interferones,
que son proteínas producidas por las células que se unen a pequeños receptores (llaves)
de la membrana celular y que sirven para alertar a la célula de que pronto será
atacada por virus, en cuyo caso la célula infectada cometerá suicidio! Y 4) las
células naturales asesinas, este tipo de células se encargan de destruir a
todas las células que han sido infectadas por algún virus; el misterio es ¿cómo
lo hacen? Al parecer hay señales a nivel molecular, como los interferones, que
les indican algo como “mátame porque estoy infectas”, pero también hay señales
que dicen “no me mates estoy sana”, los detalles todavía están siendo
descubiertos.
Por
lo regular el sistema inmune innato es suficientemente bueno controlando las
infecciones, pero hay ocasiones en la que este sistema no se da abasto,
principalmente cuando la cantidad de virus producidos durante las fases
iniciales de la infección es muy alta. Es en este momento cuando el sistema
inmune adaptativo entra en acción. Este sistema esta constituido por dos
armas: anticuerpos y células asesinas T (conocidas
también como CTL por sus siglas en inglés): 1) los anticuerpos (pequeñas
etiquetas moleculares) son producidos en células especiales conocidas como
células B. Dichas células poseen una diversidad enorme de pequeñas etiquetas
sobre su superficie (membrana celular), las cuales se utilizan para reconocer a
cualquier molécula orgánica que pueda existir, como los patógenos. Cuando las
células B encuentran a un invasor (ej. virus), se produce una reacción en
cadena que hace que se generen muchas células B que van a producir únicamente
las etiquetas (anticuerpos) específicas que fueron seleccionadas por el
invasor. De esta manera los anticuerpos o etiquetas se adhieren a la superficie
del invasor o de las células infectadas y envían un mensaje de alerta (algunas
etiquetas ayudan a prevenir que los virus infecten células sanas bloqueando los
accesos de entrada a las células); estos mensajes serían algo como: “Oigan, soy
una célula que está infectada, por favor destrúyanme” o “Aquí hay un virus, hay
que destruirlo”. Finalmente, algunas células B se convierten en células de
memoria del sistema inmune; es decir, son las células que nos protegerán en
caso de que el mismo invasor llegue de nuevo al cuerpo. 2) Las células asesinas
T o CTL son células blancas que, al igual que las células B, poseen una gran
variedad de etiquetas en su superficie que son utilizadas para analizar los
fragmentos de proteínas que las células del cuerpo exponen sobre su superficie.
Como los virus utilizan la maquinaria de la célula infectada para producir
proteínas virales, fragmentos de éstas son llevados a la superficie celular y
expuestas al exterior por moléculas (mostradores) especiales; una vez ahí,
estas son evaluadas por las células CTL y en caso de detectar una infección,
las células asesinas T destruirán a la célula que ha sido infectada.
La manera en que los virus
evaden estas defensas del hospedero son muy variadas, algunas de ellas son: 1)
producción de proteínas que interfieren o inhabilitan las señales moleculares
de alerta de la célula (ej. bloquean el sistema de producción de interferón), y
que pueden evitar que las moléculas involucradas en la activación de la
programación de muerte celular entren en funcionamiento; permitiendo así, que
la célula viva lo suficiente hasta que el virus haya producido un número grande
de nuevos virus que infectarán a más células. 2) El sistema inmune adaptativo
(células B) tiene memoria para los tipos de cepas virales a los que ya ha sido
expuesto el individuo, pero las altas tasas de mutación hacen que el
virus cambie rápidamente por lo que el sistema inmune adaptativo ya no la
reconoce y escapa (este método se conoce como “carnada y cambio”). 3) Algunos
virus con diferente origen (ej. influenza humana e influenza aviar) pueden
hacer mezclas de su material genético cuando infectan a un mismo individuo de
la misma u otra especie (ej. cerdo), esto hace que el sistema inmune no tenga
memoria en contra de está nueva variante! 4) Utilizar disfraces para esconderse
del sistema de defensa celular; por ejemplo, hay un grupo de virus conocido
como rotavirus, los cuáles tienen una triple capa proteínica protegiendo su
material genético, de las cuales únicamente la más exterior se elimina por
enzimas del sistema digestivo, pero el material genético se mantiene escondido
del sistema inmune dentro de las otras dos envolturas. 5) Esconderse del
sistema de defensa tomando rutas alternativas de infección; por ejemplo, el
virus de la hepatitis A entra por la vía oral, pero después toma un atajo para
llegar al hígado que es donde se reproduce en grandes cantidades.
Como
el sistema de defensa en contra de invasores intestinales es diferente al que
defiende órganos internos y la sangre, entonces le toma un tiempo al sistema de
defensa darse cuenta de que ha sido engañado, y es ese tiempo el que le virus
utiliza para reproducirse! 6) Fusión de varias células del hospedero (formando
aglutinaciones conocidas como células gigantes) para transmitirse directamente
entre ellas sin exponerse al sistema de defensa. 7) Destrucción de células de
defensa que regulan la coordinación (el coach y el capitán del equipo) de la
respuesta inmunológica del hospedero, provocando que no se genere la respuesta
adecuada de defensa. 8) Utilizando señuelos para distraer al sistema de
defensa; por ejemplo, el virus de hepatitis B produce muchas envolturas virales
sin material genético (cajas vacías!), entonces el sistema de defensa reconoce
dichas envolturas por las etiquetas que hay en su superficie, pero no puede
distinguir entre las que traen material genético y las que no, así que muchos
virus escapan!
Asumiendo
que los virus han evadido todas las defensas, éstos tiene dos estrategias
generales para ingresar al interior de la célula que van a infectar: 1) las
proteínas sobre la superficie de la envoltura del virus se unen a receptores
moleculares de la membrana celular, una vez hecho eso se abre una puerta por la
que se inyecta el material genético viral en el citoplasma de
la célula; y 2) las proteínas de la envoltura del virus se unen a los
receptores moleculares de la membrana celular, y entonces el virus completo es
encapsulado en contenedores especiales hechos de membrana celular, los cuales
son llevados al interior de la célula. Una vez ahí la envoltura proteínica del
virus y la membrana del contenedor se fusionan y el material genético del virus
es liberado, éste utiliza señales moleculares para dirigirse al núcleo de la
célula y poder utilizar la maquinaria celular para hacer más copias de él
mismo.
GLOSARIO DE TERMINOS MEDICOS
GLOSARIO
ADN – ácido
desoxirribonucleico; es un componente químico que contiene instrucciones
genéticas usadas para el desarrollo y funcionamiento de los organismos, y se
transmite de una generación a otra.
ARN – ácido ribonucleico; es
un componente químico que ayuda a transmitir la información genética contenida
en el ADN a las fábricas de proteínas localizadas en el citoplasma de la
célula.
Anticuerpos – son proteínas
producidas por células blancas del sistema inmunológico adaptativo que se
utilizan para identificar y neutralizar elementos extraños al cuerpo tales como
bacterias, virus u otro tipo de parásitos.
Cápside – estructura hecha de
proteínas que rodea y protege el material genético del virus. Ésta puede estar
rodeada por una envoltura hecha de membrana celular.
Carbohidrato – moléculas compuestas
por carbono, hidrógeno y oxígeno que tienen como principal función ser una
fuente de energía inmediata para los seres vivos, así como dar estructura a las
células.
Células
T –
pertenecen al grupo de células blancas o leucocitos conocidos como linfocitos.
Son las encargadas de coordinar la respuesta inmune celular y de eliminar
elementos extraños específicos del cuerpo.
Citoplasma – es la parte del cuerpo
de la célula que se encuentra contenida entre la núcleo celular y la membrana
plasmática o celular. Esta compuesta de una sustancia coloidal o semisólida muy
fina que sirve de sostén para diversos componentes o maquinaria celular (ej.
mitocondria, ribosomas, aparato de Golgi).
Enzima – son un tipo de
proteínas que se utilizan para dar estructura y para ayudar a agilizar o
acelerar ciertas reacciones químicas.
Fagocitos – son células presentes
en la sangre y otros tejidos animales capaces de consumir y eliminar restos
celulares y elementos extraños como microorganismos. Forman parte importante
del sistema inmune innato.
Gen – segmento de ADN, el
cual representa una unidad de información genética que permite la síntesis de
una proteína específica.
Hospedero – organismo vivo que
alberga a otro organismo ya sea en su exterior o interior. Por lo regular el
organismo que vive dentro o sobre el hospedero es dañino, pero en ocasiones
puede no tener efecto alguno (comensal) o puede ser benéfico (mutualista).
Interferón – proteínas producidas
por el sistema inmunológico en respuesta a agentes invasores como virus y
células cancerígenas. Sus funciones son la activación de células inmunes,
interferir en la replicación de los virus, señalizar las células que están
infectadas para que puedan ser eliminadas e incrementar la capacidad de
resistencia de células sanas a nuevas infecciones virales.
Lípido - moléculas compuestas
por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, pueden contener fósforo,
azufre y nitrógeno. Su característica principal es que no son solubles en agua,
sirven como reserva energética, dan estructura a la membrana celular y pueden
ser hormonas que regulan funciones del cuerpo.
Macrófagos – células del sistema
inmune innato que se localizan en los diferentes tejidos del cuerpo y que se
derivan de la médula ósea. Son un tipo de fagocitos, por lo tanto su función es
eliminar restos celulares y elementos extraños o invasores.
Mutación – cambio en la
información genética de un ser vivo, la cual produce variaciones en la proteína
codificada por un gen específico. Una mutación tiene un efecto normalmente
negativo en el organismo, pero en ocasiones el efecto es positivo y ayuda a la
supervivencia y reproducción del organismo.
Proteína – moléculas compuestas
por aminoácidos, las cuales tiene diversas funciones. Son la base estructural
de los organismos vivos (nuestro cuerpo está hecho de proteínas), son
anticuerpos que nos defienden de invasores, son enzimas que ayudan en las
reacciones químicas del cuerpo y ayudan a mantener un ambiente (pH) químico
estable.
Replicación – mecanismo que permite
que el ADN o material genético se duplique, es decir generar una copia idéntica
de la información que será transmitida a las células hijas.
Receptor
de Membrana Celular –
proteínas que se encuentran sobre la superficie de la membrana celular y que
permiten la interacción de determinadas sustancias (hormonas,
neurotransmisores) con la célula. Es decir, sirven como receptores de
información del medio exterior y transmiten dicha información al interior de la
célula.
Sistema
Inmunológico Adaptativo –
esta conformado por células y mecanismos que defienden al hospedero, generando
una respuesta especializada y específica en contra de parásitos concretos. Este
sistema de defensa solo está presente en animales vertebrados (es decir que
tienen huesos) y puede generar inmunidad a largo plazo. A diferencia del
sistema inmunológico innato, su respuesta es lenta y le toma al cuerpo de una a
dos semanas para general las defensas específicas; sin embargo, es un sistema
muy eficiente.
Sistema
Inmunológico Innato –
esta conformado por las células y mecanismos que defienden al hospedero de
infecciones por otros organismos. Este equipo de defensa no es específico, es
decir que reconocerán y responderán a cualquier elemento extraño para el
organismo. Es un sistema de defensa que se encuentra tanto en animales como en
plantas. A diferencia del sistema inmunológico adaptativo, este sistema no
confiere inmunidad a largo plazo.
desarrolla los siguientes cuestionamientos.
1.- Cual es el material genético que hace que se desarrollen los virus?
2.- por que se les llama células asesinas?
3.- Que es el interferon?
4.- Cual es el nombre de las proteínas que poseen los virus?
5.- describe cuales son las células B.
Al termino de todo el cuestionario deberás enviarlo por este mismo medio al docente
profesamaniego@gmail.com o isamaniego@cobaes.edu.mx
para que se realice el análisis y evaluación de los aprendizajes.
ENTREGAR EL JUEVES 11 DE MARZO 2020.
