Riassunto esame Biologia animale, Prof. Belladonna Maria Laura, libro consigliato "Becker" il mondo della cellula, Gregory Paul Bertoni, Jeff Hardin, Lewis J. Kleinsmith, Wayne M. Becker

Virus

Virus sono piccoli parassiti che necessitano di una cellula per poter completare il proprio ciclo vitale. Per tale proprietà sono chiamati endoparassiti cellulari obbligati. I virus sono in grado di infettare qualsiasi cellula: animale, vegetale e batterica. I virus batterici sono detti batteriofagi o fagi. Alcuni virus possono causare gravi patologie nell'uomo e negli animali, da qui il significato latino del termine virus, veleno. I virus vegetali, trasmessi attraverso il morso degli insetti, possono provocare gravi danni ai raccolti. In genere i virus vegetali non causano la morte della pianta, ma si limitano a rallentare la crescita, a indurre cambiamenti di colore, a provocare la comparsa di striature sui petali o alterazioni della superficie fogliare. Ne è un esempio il virus del mosaico del tabacco (TMV), uno dei primi virus ad essere stato studiato e isolato, aprendo la strada alla scoperta e alla descrizione di queste particelle, la cui natura e origine.

evolutivo del virus stesso. Durante questa fase, il virus sfrutta le risorse cellulari per replicare il suo materiale genetico e produrre nuove copie di sé stesso. Una volta completata la replicazione, i nuovi virus vengono rilasciati all'esterno della cellula ospite, pronti per infettare altre cellule e continuare il ciclo vitale. I virus sono considerati parassiti intracellulari obbligati, in quanto necessitano di una cellula ospite per sopravvivere e riprodursi. Non sono in grado di compiere le funzioni vitali autonomamente, ma dipendono interamente dalla cellula ospite per la loro replicazione e diffusione. Nonostante la loro semplicità strutturale, i virus sono estremamente efficaci nel loro scopo di infettare e replicarsi. Sono responsabili di numerose malattie umane e animali, come il raffreddore comune, l'influenza, l'HIV e l'Ebola. In conclusione, i virus sono entità biologiche uniche che si trovano al confine tra il vivente e il non vivente. Pur essendo privi di organizzazione cellulare e capacità metaboliche, sono in grado di infettare le cellule ospiti e utilizzarle per la loro replicazione. La loro comprensione e studio sono fondamentali per la prevenzione e il trattamento delle malattie virali.

infettivo vero e proprio. I virus nella loro forma extracellulare presentano forme e dimensioni diverse. Essi sono più piccoli delle cellule batteriche e le dimensioni variano tra 20 e 300 nanometri.

STRUTTURA DEL VIRUS

Il virione può essere descritto come l'insieme di acido nucleico e capside, cioè il nucleocapside. Il capside si compone di più subunità proteiche, le quali, una volta prodotte nella cellula ospite, sono in grado di assemblarsi spontaneamente.

I virus dotati solo di nucleocapside sono detti nudi, molti sono invece rivestiti. Nei virus rivestiti il nucleocapside è racchiuso da una membrana formata da un doppio strato lipidico, derivata dalla cellula ospite, in cui sono inserite glicoproteine (chiamate spicole) virus-specifiche di fondamentale importanza per il riconoscimento delle cellule ospiti e il rilascio delle nuove particelle virali. Questo ulteriore rivestimento è detto pericapside o envelope. Sono dotati di envelope.

Molti virus infettano le cellule animali, alcuni delle piante e uno batterico.

REPLICAZIONE VIRALE

Per infettare una cellula, un virus deve aderire alla sua superficie, penetrare all'interno e liberarsi degli involucri esterni per esporre il genoma agli enzimi della cellula, implicati nella sua replicazione e nell'espressione delle proteine codificate. In ultimo, le nuove particelle virali assemblate nella cellula ospite devono essere liberate per poter infettare altre cellule.

1) Attacco

La fase di adesione alla cellula ospite è detta attacco o adsorbimento. È affidata all'interazione tra molecole del capside o dell'envelope, definite nel complesso anti-recettori, ai recettori della cellula bersaglio. Questi ultimi possono essere lipidi, proteine, carboidrati o combinazioni di tali macromolecole come glicoproteine e glicolipidi. Alcuni farmaci antivirali agiscono proprio sugli anti-recettori dei virus, impedendone la penetrazione nella cellula. In alcuni casi,

tuttavia, il virus è dotato di un elevato tasso di mutazione e di variabilità delle molecole superficiali, vanificando di volta in volta i farmaci in utilizzo e imponendo una continua ricerca e messa a punto di agenti antivirali più efficaci. Un esempio di tale problematica è la continua lotta nei confronti del virus HIV. Anche i virus influenzali sono caratterizzati da una notevole variabilità, a causa della quale ogni anno vengono allestiti nuovi vaccini. 2) Penetrazione La seconda fase è la penetrazione. I virus animali entrano nella maggior parte dei casi mediante endocitosi o fusione con la membrana plasmatica. In rari casi viene introdotto solo l'acido nucleico. Generalmente l'envelope, se presente, viene perso a seguito della fusione con la membrana plasmatica, oppure eliminato in seguito all'intervento degli enzimi contenuti nei lisosomi con cui si fondono le vescicole endocitiche. Il capside viene rimosso nel citoplasma o alsono: - I virus a DNA replicano il loro genoma all'interno del nucleo della cellula ospite utilizzando l'apparato replicativo cellulare. - I virus a RNA replicano il loro genoma all'interno del citoplasma della cellula ospite utilizzando l'enzima RNA polimerasi virale. - I virus a doppio filamento replicano entrambi i filamenti del loro genoma all'interno del nucleo della cellula ospite. - I virus a singolo filamento replicano il loro genoma utilizzando l'enzima RNA polimerasi virale per sintetizzare un filamento complementare. - I virus a RNA a polarità positiva possono essere tradotti direttamente in proteine all'interno del citoplasma della cellula ospite. - I virus a RNA a polarità negativa devono prima essere trascritti in RNA a polarità positiva prima di poter essere tradotti in proteine. Durante la replicazione, vengono sintetizzate anche le proteine del capside, che formeranno la struttura proteica che avvolge il genoma virale. 4) Assemblaggio: formazione delle particelle virali Le proteine del capside si assemblano attorno al genoma virale per formare le particelle virali mature. Questo processo avviene nel citoplasma o nel nucleo della cellula ospite, a seconda del tipo di virus. 5) Rilascio: liberazione delle particelle virali Le particelle virali mature vengono rilasciate dalla cellula ospite attraverso lisi cellulare o mediante un processo di gemmazione, in cui la membrana cellulare si invagina per formare una vescicola contenente il virus. Una volta rilasciati, i virus possono infettare altre cellule ospiti e ripetere il ciclo di replicazione.

Il testo fornisce informazioni sulle sette classi di virus secondo lo schema di Baltimore. Le classi VI e VII sono caratterizzate dalla presenza del fenomeno della trascrizione inversa, che comporta la produzione di una molecola di DNA complementare (cDNA) a partire da uno stampo di RNA. Questo processo è mediato da un enzima chiamato trascrittasi inversa, presente nel virione stesso.

La classe VI comprende i retrovirus, che sono virus rivestiti con un genoma a RNA a polarità positiva. Questi virus possono causare forme di tumore nell'uomo e negli animali, e includono il virus HIV. Dopo la penetrazione nella cellula ospite, il genoma a RNA viene retrotrascritto in DNA a doppio filamento, che si integra nel genoma della cellula ospite. Successivamente, attraverso la regolare trascrizione, vengono prodotti diversi RNA utilizzati sia come messaggeri per la sintesi proteica, sia come genoma per le nuove particelle virali.

La classe VII comprende virus che hanno un genoma a DNA a doppio filamento, duplicato attraverso un intermedio a RNA.

1. Unatrascrittasi inversa.
2. Assemblaggio dei virioni
3. Rilascio

Nella quarta fase del ciclo replicativo virale vengono allestiti i capsidi ed eventualmente le componenti lipidiche degli envelope per creare nuovi virioni. L'introduzione dell'acido nucleico al loro interno è detto impacchettamento.

Nel caso dei batteriofagi, i nuovi virioni assemblati nella cellula ospite vengono rilasciati in seguito a lisi e uccisione della cellula. Anche i virus animali possono adottare questa strategia, ma nella maggior parte dei casi, soprattutto se rivestiti, fuoriescono per gemmazione. Talvolta questo processo può essere lento e la cellula può rimanere viva per molto tempo dando luogo a un'infezione persistente.

Se un batteriofago, dopo la penetrazione nella cellula ospite, si indirizza subito verso la lisi della cellula si dice che realizza un ciclo litico. Alcuni batteriofagi, invece, sono definiti temperati e realizzano un ciclo lisogeno, in cui il genoma virale, una volta all'interno della cellula ospite, si integra nel genoma cellulare e viene replicato insieme ad esso.

Il virus, una volta introdotto nella cellula, si integra nel genoma batterico. In tale stato il virus è detto profago e può rimanervi per molto tempo, duplicandosi insieme al genoma batterico durante la scissione binaria e perpetuandosi quindi in più cellule, senza che avvenga sintesi delle proteine virali. Solo quando la sopravvivenza delle cellule è minacciata, ad esempio da esposizione a raggi ultravioletti, il genoma virale si separa da quello batterico e avvia il normale ciclo litico.

Gli esiti di un'infezione virale sulle cellule animali possono essere diversi. Come detto precedentemente, alcuni danno infezioni litiche, causando la morte delle cellule ospiti. Molti virus dotati di envelope fuoriescono per gemmazione. Quando il rilascio dei nuovi virioni avviene lentamente e la cellula rimane vitale per lungo tempo si parla di infezione persistente. Sono possibili anche delle infezioni latenti, se si verifica un ritardo tra il momento in cui avviene l'infezione e la lisi.

Un esempio è l'infezione da herpes simplex che causa l'erpete febbrile, i cui sintomi (la lisi delle cellule e l'escoriazione che ne deriva) compaiono sporadicamente quando il virus riemerge dalla latenza. L'infezione latente provocata dai virus animali ricorda il ciclo lisogeno dei batteriofagi temperati, ma non prevede l'integrazione del genoma virale in quello della cellula ospite. Infine, alcuni virus possono causare la trasformazione in cellula tumorale perché interferiscono con i meccanismi molecolari preposti al controllo del ciclo cellulare. Tra i virus tumorigenici si ricordano alcuni retrovirus, responsabili di leucemie nell'uomo e negli animali, e tra i virus a DNA quelli dell'epatite B (HBV) e C (HCV), alcuni herpesvirus e papillomavirus.

GLI ENZIMI

Li enzimi sono catalizzatori biologici di natura proteica, senza i quali la vita non potrebbe esistere. Solo un piccolo gruppo di enzimi è costituito di molecole di RNA, detti ribozimi.

che entrano in gioco in alcuni processi come la sintesi proteica e lo splicing dell'RNA messaggero nelle cellule eucariotiche. Gli enzimi presiedono alle innumerevoli reazioni metaboliche di un organismo vivente, regolando gli scambi di energia con l'ambiente esterno. Grazie agli enzimi, è possibile digerire gli alimenti, recuperare l'energia nei legami delle biomolecole sotto forma di ATP, utilizzabile per tutti i processi endoergonici, anch'essi catalizzati da enzimi, come la biosintesi di macromolecole da sostanze organiche più semplici, il movimento, il trasporto di membrana contro gradiente ed altro ancora. Gli enzimi riescono ad accelerare le reazioni di un fattore tra 10^5 e 10^7, mostrando un potere catalitico e una specificità spesso di gran lunga superiore rispetto ai catalizzatori inorganici e di sintesi. Il ruolo centrale svolto dagli enzimi per la sopravvivenza degli organismi viventi spiega come mai molte malattie genetiche che alterano la

Le funzionalità di molti enzimi danno luogo a condizioni