Concetti Chiave
- I virus sono parassiti endocellulari obbligati, privi di struttura cellulare e metabolismo, e necessitano di cellule ospiti per riprodursi.
- La storia dello studio dei virus iniziò con il virus del mosaico del tabacco, e le prime immagini dei virus furono ottenute grazie al microscopio elettronico.
- I virus sono composti da un capside che racchiude DNA o RNA, e possono avere ulteriori strutture come il pericapside; le dimensioni sono misurate in nanometri.
- Esistono diversi tipi di virus: batterici, vegetali e animali, e possono essere specifici per una specie o cellula, ma mutazioni possono estendere il loro range di ospiti.
- I virus si riproducono attraverso cicli litici o lisogeni, e possono causare malattie, tra cui alcuni retrovirus come l'HIV invertono il flusso genetico e sono associati a tumori.
Virus.
Indice
Caratteristiche dei virus
Sono delle entità intermedie tra materia inorganica e il mondo dei viventi. Non vengono classificati in nessun regno per i seguenti motivi:
• Non hanno struttura cellulare
• Non hanno un metabolismo e non producono enzimi o atp
• Per riprodursi hanno bisogno di una cellula da attaccare
Per questi motivi vengono definiti parassiti endocellulari obbligati.
Storia e scoperta dei virus
Il primo virus fu studiato da Ivanovskij che studiò il virus del mosaico del tabacco. All'inizio i virus venivano chiamati virus filtrabili poiché capaci di passare oltre i filtri che trattengono i batteri. Le prime immagini dei virus sono state ottenute solo in seguito all'invenzione del microscopio elettronico. Nel 1935 Stanley analizzò di nuovo il virus del tabacco e dimostro che era costituito principalmente da proteine e RNA.
Struttura dei virus
I virus si misurano in nanometri. Sono formati soprattutto dal capside e dall'acido nucleico all'interno del capside. Il capside è una struttura costituita da unità più piccole dette capsomeri, uguali o diversi tra loro. L'acido nucleico può essere DNA o RNA. Il genoma è molto piccolo e contiene un masso di cinque o sei geni e può essere lineare, circolare o frammentato. Altri virus possono avere un'altra struttura detta pericapside cioè un involucro lipo-proteico simile alla membrana cellulare. Uno dei virus più studiati è il batteriofago lambda(virus dei batteri): è formato da una testa contenente il DNA, e uno stilo che termina con una piastra dotata di fibre caudali. La piastra serve a far aderire il virus alla parete batterica che viene poi perforata da un ago contenuto nello stilo. Così il virus può obiettare il suo DNA nel batterio e infettarlo.
Specie-specificità e cicli riproduttivi
I virus sono specie-specifici cioè possono infettare solo un tipo di organismi, anche se in seguito a mutazioni può infettarne anche di altri tipi (influenza aviaria). Inoltre i virus colpiscono solo determinate cellule (es. L'HIV colpisce solo i linfociti T4). I virus si dividono in:
• batterici
• Vegetali
• Animali
Una volta infettata la cellula, i virus entrano in un ciclo riproduttivo detto ciclo litico che comporta la rottura della cellula ospite (lisi), con conseguente liberazione del virus. Altri invece possono riprodursi per ciclo lisogeno in cui la duplicazione del DNA virale si ha senza rottura della cellula.
Ciclo liticoAttacco: il virus riconosce la cellula bersaglio e la attacca. L'attacco si verifica con il riconoscimento tra le proteine del capside e le proteine della cellula bersaglio. Essa poi viene indotta ad inglobare il virus tramite fagocitosi.
Penetrazione: nei batteriofagi il capside rimane fuori ed entra solo l'acido nucleico. Nei virus animali entra tutta la cellula virale.
Replicazione: Il virus sfrutta il materiale della cellula ospite per produrre copie del suo genoma.
Assemblaggio: con la replicazione si avranno copie del genoma e dei capsomeri. Segue l'assemblaggio di ogni genoma con un capside e si ottengono centinaia di particelle virali.
Fuoriuscita: l'uscita delle particelle virali dalla cellula ospite avviene in due modi:
• Liberazione massiva di tutte le cellule virali per lisi.
• Liberazione graduale delle particelle virali che escono tramite gemmazione.
Ciclo lisogenoQui la duplicazione del DNA avviene senza la distruzione della cellula ospite. Nel fago lambda il DNA viene inserito nel cromosoma batterico e viene detto profago, in questa fase i geni sono inattivi. La cellula ospite duplica il DNA del profago insieme al proprio e durante la divisione trasferisce il profago alle cellule figlie.
Virus a RNA, DNA, e retrovirus. (tipici degli animali)
Virus a RNA (es. Influenza, raffreddore, epatite)
Quando un virus a RNA viene a contatto con la cellula ospite, l'involucro del virus si fonde con la membrana cellulare consentendo all'rna di entrare nel citoplasma. Alcuni enzimi che entrano con il virus sintetizzano copie dell'RNA virale. Queste copie servono da MRNA , per la sintesi delle proteine del capside e come copie di materiale genetico da inserire nei capsidi stessi. Infine le particelle virali escono dalla cellula avvolte nella membrana plasmatica senza provocare la lisi.
Virus a DNA e retrovirus
Virus a DNA (es. Varicella, herpes)Il virus entra nel nucleo, poi utilizza l'enzima DNA polimerasi inducendo la cellula a duplicare il DNA virale. Questo DNA virale intanto viene trascritto, subisce la maturazione e poi sfrutta l'apparato cellulare per la sintesi proteica. Così vengono prodotte proteine virali.
Retrovirus (es. HIV)
Sono chiamati così perché invertono il flusso di informazioni dal DNA all'rna poiché possiedono un enzima detto trascrittasi inversa che stimola la sintesi del DNA virale utilizzando come stampo l'RNA. Una volta che il virus entra nel citoplasma, la trascrittasi inversa sintetizza il DNA sfruttando l'RNA. Questo DNA entra nel nucleo cellulare, integrandosi con il dna cromosomico della cellula ospite, divenendo così un provirus.
Virus e tumori
Virus e tumori
Alcuni virus possiedono geni che trasformano la cellula in cancerogena. Questo geni sono detti oncogeni. Questi oncogeni interferiscono con il normale metabolismo e inducono la cellula a riprodursi all'impazzata, finché non si forma un tessuto atipico.
Prevenzione e vaccini
Ancora non esistono farmaci capaci di estirpare un'infezione virale perciò la prevenzione è importante. Una valida alternativa sono i vaccini, essi contengono il virus inattivo che scatena nell'organismo una difesa immunitaria senza attivare la malattia.
Domande da interrogazione
- Quali sono le caratteristiche principali che distinguono i virus dagli altri organismi viventi?
- Come avviene il ciclo litico di un virus?
- In che modo i retrovirus differiscono dagli altri tipi di virus?
- Qual è il ruolo dei virus nella formazione di tumori?
- Quali sono le strategie di prevenzione contro le infezioni virali?
I virus non hanno struttura cellulare, non possiedono un metabolismo e non producono enzimi o ATP. Per riprodursi, necessitano di una cellula ospite, motivo per cui sono definiti parassiti endocellulari obbligati.
Nel ciclo litico, il virus attacca la cellula bersaglio, penetra al suo interno, replica il suo genoma utilizzando il materiale della cellula ospite, si assembla in nuove particelle virali e infine esce dalla cellula, spesso causandone la lisi.
I retrovirus, come l'HIV, utilizzano un enzima chiamato trascrittasi inversa per sintetizzare DNA virale a partire dall'RNA. Questo DNA si integra nel genoma della cellula ospite, diventando un provirus.
Alcuni virus contengono oncogeni, geni che possono trasformare una cellula normale in cancerogena, interferendo con il metabolismo cellulare e inducendo una riproduzione cellulare incontrollata.
Poiché non esistono farmaci in grado di eliminare completamente un'infezione virale, la prevenzione è fondamentale. I vaccini, che contengono virus inattivi, stimolano una risposta immunitaria senza causare la malattia.
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