Primero, la naturaleza:
Es un microorganismo acelular con individuos diminutos y sin estructura celular completa. Tiene un solo tipo de ácido nucleico (ADN o ARN) y debe ser parásito. células vivas.
La palabra “virus” proviene del latín y originalmente hacía referencia a una toxina de origen animal. Los virus pueden reproducirse, heredar y evolucionar, por lo que tienen las características más básicas de la vida, pero todavía no existe una definición generalmente aceptada. Originalmente se utilizó para identificar las características de los virus, como individuos diminutos que no se pueden ver con un microscopio óptico, que pueden pasar a través de filtros que las bacterias no pueden pasar, que no pueden crecer en medios de cultivo artificiales, que son patógenos, etc. , y todavía tiene importancia práctica. Pero, en esencia, las características que distinguen a los virus de otros organismos son: ① El genoma y la cubierta proteica que contienen un solo ácido nucleico (ADN o ARN) no tienen estructura celular (2) El ácido nucleico que infecta las células se libera al mismo tiempo; o más tarde, y luego en forma de replicación de ácido nucleico Proliferar, en lugar de proliferar en forma de fisión binaria ③ Parasitismo intracelular estricto; Los virus carecen de capacidades metabólicas independientes y sólo pueden replicar sus ácidos nucleicos y sintetizar las proteínas codificadas por sus ácidos nucleicos en células huésped vivas, y finalmente ensamblarse en unidades virales completas e infecciosas, es decir, partículas virales. Las partículas de virus son la principal forma de transmisión de virus entre células o huéspedes.
El significado actual de la palabra virus puede ser: haciendo referencia a aquellos microorganismos o unidades genéticas que tienen una composición química y métodos de proliferación únicos y sólo pueden replicarse dentro de las células huésped. Se caracteriza por contener un solo tipo de ácido nucleico (ADN o ARN) como portador de la información genética; no contiene ribosomas funcionales ni otros orgánulos de ARN, toda la información genética está codificada en el ARN, el cual es biológicamente único; Es mucho más pequeño que las bacterias y contiene sólo unas pocas enzimas. No puede proliferar en medios inanimados y debe depender del sistema metabólico de la célula huésped para replicar su propio ácido nucleico, sintetizar proteínas y ensamblarse en partículas virales completas o viriones (las partículas virales completas se refieren a individuos virales maduros).
Una breve historia
Antes de que se descubriera el virus, la gente había comenzado a utilizarlo inconscientemente para servir a la humanidad. Alrededor del siglo XVI, China utilizó sueros de abscesos de pacientes con viruela para inocular a personas sanas y obtener inmunidad. Casi al mismo tiempo, los cultivadores holandeses infectaron los tulipanes con virus mediante injertos, produciendo hermosas flores residuales; en 1796, E. Jenner inventó la viruela vacuna; en 1885, Louis Pasteur fue el pionero de la vacuna contra la rabia;
ди, 1892. Ivanovsky descubrió que el jugo de la hoja de tabaco con mosaicos de tabaco conservaba su infectividad después de pasar por un filtro para interceptar bacterias en 1898, M.W. Bayelink descubrió esto nuevamente. Un hecho que indica que la enfermedad es causada; por patógenos diferentes a las bacterias. Este es el comienzo de la comprensión de los virus. Posteriormente se descubrió que muchas enfermedades humanas, vegetales y animales son causadas por virus. El virus de la fiebre aftosa fue descubierto en el ganado en 1898 por F.A.J. Levreux y P.Frosch es un virus bacteriano descubierto por F.W. Twort en 1917 por F. Erel respectivamente.
La gente ha estado explorando las propiedades físicas y químicas de los virus desde la década de 1930. Schlesinger purificó el fago y observó que estaba compuesto de proteína y ADN. En 1935, W.M. Stanley obtuvo cristales del virus del mosaico del tabaco; en 1936, el virus fue visto por primera vez como partículas en forma de bastón bajo un microscopio electrónico. Posteriormente, se purificaron muchos virus uno tras otro y se estudió su estructura morfológica y composición química, lo que proporcionó una base para la clasificación de los virus.
Debido a que los virus tienen estructuras y componentes simples, y algunos virus son fáciles de cultivar y cuantificar, los virus han sido materiales importantes para la investigación de la biología molecular desde la década de 1940. A finales de la década de 1930, un grupo de científicos representado por M. Delbruck comenzó a utilizar fagos T-pares para estudiar los mecanismos genéticos y de replicación de E. coli, sentando las bases de la genética molecular. En la década de 1970, el foco de la investigación se desplazó gradualmente hacia los virus animales. Avances importantes en el desarrollo de la biología molecular, como la confirmación de que el ADN y el ARN son materiales genéticos, la formación de la teoría del código triple, el esclarecimiento del mecanismo de replicación del ácido nucleico, el dogma central del flujo de información genética, el descubrimiento del sistema inverso. La transcriptasa, la superposición y discontinuidad de genes, el auge de la ingeniería genética y el desarrollo de teorías de la carcinogénesis están casi todos relacionados con los virus.
El análisis de la estructura primaria de algunas proteínas y ácidos nucleicos generalmente se realiza primero utilizando virus como materiales. A su vez, la investigación en biología molecular ha promovido la comprensión de la estructura, replicación y herencia de los virus, permitiendo que la virología se convierta en una rama disciplinaria independiente.
En la práctica, la investigación de virus ha realizado importantes contribuciones a la prevención y el tratamiento de enfermedades virales en humanos, plantas y animales. El desarrollo de vacunas virales ha proporcionado medidas eficaces para controlar enfermedades humanas (como la viruela, la fiebre amarilla, la polio, el sarampión, etc.). ) y enfermedades del ganado y las aves de corral (como la peste bovina, la peste porcina, la enfermedad de Newcastle, etc., debido a la adopción de medidas integrales de prevención y cría resistentes a las enfermedades, enfermedades de los cultivos como la enfermedad degenerativa de la papa, la enfermedad del mosaico transmitida por el suelo del trigo); La enfermedad del mosaico del nabo y la col, etc., se ha controlado eficazmente. También se están realizando intensamente investigaciones sobre el uso de virus de insectos como plaguicidas, que ya han entrado en la etapa práctica.
Replicación de ácidos nucleicos
Los virus de ADN replican el ADN según el método clásico de emparejamiento de bases de Watson-Crick. Se requieren endonucleasas y ligasas para replicar el ADN circular del virus del papiloma en un patrón de "círculo rodante". La replicación del ARN viral adopta un método semiconservador, es decir, utilizando el ARN viral (ARNv) como plantilla, se transcriben varias cadenas complementarias (ARNc) simultáneamente. Después de transcribir y aislar el ARNc, se transcribe un nuevo ARNv de la misma manera. Por lo tanto, es posible identificar "intermedios de replicación" en células infectadas que tienen una estructura parcialmente bicatenaria y arrastran múltiples "colas" monocatenarias (las cadenas complementarias se sintetizan) de longitudes variables.
Las fuentes de enzimas necesarias para la replicación del ácido nucleico viral también son diferentes. Todas las enzimas necesarias para la síntesis de ADN de SV40 se derivan del huésped. Una subunidad de la ARN polimerasa requerida por los fagos Qβ que contienen ARN, la familia de los picornavirus y los virus vegetales que contienen ARN monocatenario puede estar codificada por un gen viral, mientras que las otras subunidades derivan del huésped. Las enzimas necesarias para la replicación del ADN del herpesvirus están parcialmente codificadas por el virus, como la ADN polimerasa y la timidina quinasa, y posiblemente la ribonucleótido reductasa. Los poxvirus son los más independientes e incluso pueden replicar el ADN en células enucleadas. Sus genomas codifican al menos 75 proteínas, incluidas la ADN polimerasa, la timidina quinasa, las desoxirribonucleasas y las polinucleótidos ligasas.
Ensamblaje y liberación
El ácido nucleico viral y las proteínas estructurales se replican por separado y luego se ensamblan en partículas virales completas. El método de ensamblaje más simple (como el virus del mosaico del tabaco) es que el ácido nucleico y la proteína de la cápside se reconocen entre sí, y las subunidades de la cápside se reúnen alrededor del ARN de cierta manera, sin necesidad de enzimas ni sistemas de regeneración de energía. Muchas partículas de virus icosaédricos primero ensamblan cápsides y luego cargan ácidos nucleicos. Después de que el virus envuelto forma un núcleo en la célula, se mueve a la parte inferior de la membrana nuclear o membrana plasmática modificada por el virus y libera partículas virales mediante gemación. El fago T4 primero se ensambla con cabezas, colas y colas, y finalmente se ensambla en partículas virales completas, que son liberadas por bacterias lisantes. Algunos pasos requieren la acción de enzimas.
Tipos de infección y respuesta del huésped a nivel celular
Se ha descubierto que las infecciones por fagos se pueden dividir en líticas y lisogénicas. Tomemos como ejemplo el fago lambda de E. coli. Después del ciclo de replicación descrito anteriormente, la infección lítica produce una gran cantidad de partículas de virus descendientes y lisa las bacterias. En la infección lisogénica, el ADN del fago se circulariza y se integra en sitios específicos del ADN de E. coli y pasa a la progenie de la bacteria a medida que ésta se divide. Las bacterias no se lisan ni producen partículas de virus de la progenie. El estado nutricional, la luz ultravioleta o los agentes químicos pueden convertir las infecciones de fuentes solubles en lisis. Los virus de ADN animal, como el SV40, el adenovirus y el herpesvirus, infectan células sensibles (llamadas células permisivas) para formar infecciones líticas e infectan células menos sensibles (llamadas células no permisivas) para formar infecciones transformadoras. Las infecciones por conversión son similares a las infecciones lisogénicas. El ADN viral o sus fragmentos se integran en el cromosoma celular y pasan a las células de la progenie a medida que las células se dividen, expresando parte de sus genes (generalmente genes tempranos), pero sin producir partículas de virus de la progenie. Las células no mueren, sino que se transforman en células tumorales. , que puede ser ilimitado. Pásalo. Por otro lado, los virus tumorales de ARN (como los virus de tumores de pollo) primero deben transcribir de forma inversa su ARN en ADNds e integrarlo en el cromosoma de la célula antes de que puedan replicarse. Por lo tanto, este método de infección es único. , pero también produce una gran cantidad de partículas de virus.
Existen cuatro tipos de respuestas de la célula huésped a la infección viral: sin respuesta obvia, muerte celular, muerte celular después de la proliferación y transformación celular. Por ejemplo, el paramixovirus SV5 produce grandes cantidades de virus en cultivos celulares sin provocar una reacción evidente. Cuando la mayoría de los virus infectan células sensibles, inhiben la síntesis de ácidos nucleicos y proteínas, lo que provoca la muerte celular.
Cuando se infectan con un virus de la viruela, las células se estimulan para que se dividan varias veces y luego mueran, lo que provoca lesiones de acné. Los virus de ADN y los virus tumorales de ARN provocan transformación celular.
Después de que algunos virus animales infectan las células huésped, forman inclusiones con características de tinción especiales en el núcleo o citoplasma, llamadas cuerpos de inclusión, como inclusiones intracitoplasmáticas de poxvirus e inclusiones intracitoplasmáticas de virus del herpes, etc. Algunos de estos cuerpos de inclusión están compuestos de partículas virales maduras o inmaduras, algunos son productos de reacción de la célula huésped y otros son una mezcla de ambos. Algunas partículas de virus de insectos están incrustadas en una matriz proteica para formar cuerpos de inclusión, como los virus de la poliedrosis nuclear.
Otra respuesta de las células de los vertebrados infectadas por virus es la producción de interferón. El interferón es una proteína codificada por células animales y su gen suele inactivarse y activarse después de una infección viral o la inducción de ARN bicatenario. Los interferones tienen efectos antivirales de amplio espectro pero no actúan directamente sobre los virus. Su mecanismo de acción consiste en activar tres enzimas con efectos antivirales uniéndose a la membrana celular y bloqueando la traducción del ARNm viral. El interferón desempeña un papel determinado en la prevención de la propagación viral y la recuperación de la enfermedad, y puede convertirse en un fármaco antiviral.
Tipos de infección y respuesta del huésped a nivel del organismo
Después de que los animales y plantas superiores se infectan con virus, pueden manifestarse como una infección abierta y una infección persistente, y los virus animales también pueden manifestarse. como infección latente. La infección latente no presenta síntomas clínicos, mientras que la infección manifiesta es una enfermedad clínica; en la infección persistente, el virus existe en el cuerpo durante mucho tiempo; Las infecciones persistentes por virus animales se pueden dividir en tres categorías: infección latente, infección crónica e infección a largo plazo. La infección latente, como el herpes, suele ser asintomática y no se puede detectar, pero debido a la estimulación por factores internos y externos, el virus aparece cuando recae. La infección crónica, como la hepatitis B, puede tener síntomas o no, pero el virus; se puede encontrar infección a largo plazo se limita a unos pocos virus. Por ejemplo, se puede encontrar Maedi-visna (una infección retroviral) en ovejas, el período de incubación y el curso de la enfermedad son muy largos y la enfermedad progresa hasta la muerte; .
Los animales superiores pueden desarrollar respuestas inmunes específicas a infecciones virales. La respuesta inmune se puede dividir en inmunidad humoral e inmunidad celular. La inmunidad humoral se manifiesta por anticuerpos producidos por las células B, incluidos los anticuerpos neutralizantes que pueden inactivar virus específicamente. Los anticuerpos neutralizantes desempeñan un papel destacado en la prevención de la reinfección. La principal manifestación de la inmunidad celular es que los linfocitos T reconocen los antígenos virales y reaccionan, desempeñando un papel principal en la eliminación de virus y células infectadas por virus.
Las células vegetales suelen ser alérgicas a los virus y las células mueren rápidamente, formando puntos muertos y la replicación de los virus también está restringida. Otra respuesta es la producción de un factor antiviral muy similar al interferón y que protege las células no infectadas.
Tumorogénesis
Algunos virus pueden inducir tumores benignos, como el virus del fibroma de conejo de la familia Poxviridae, el virus del molusco contagioso humano y el virus del papiloma de la familia de los virus vesiculares mamarios. Otros pueden inducir tumores malignos y pueden dividirse en virus tumorales de ADN y virus tumorales de ARN según sus tipos de ácidos nucleicos. Los virus tumorales de ADN incluyen el SV40 y los poliomavirus, así como algunos miembros de la familia de los adenovirus y la familia de los herpesvirus. El ácido nucleico viral o sus fragmentos y las proteínas codificadas por el virus se pueden detectar en las células tumorales, pero generalmente no se encuentran disponibles partículas virales intactas. Los virus tumorales de ARN pertenecen a la familia de los retrovirus, que incluye los virus de la leucemia y del sarcoma de pollo y ratón, y se pueden encontrar partículas virales en las células tumorales. Ambos virus son capaces de transformar células in vitro. En tumores humanos, se ha confirmado que el VEB está estrechamente asociado con el linfoma de Burkitt y el carcinoma nasofaríngeo. Recientemente, se detectó un retrovirus procedente de la leucemia de células T. Además, el virus del herpes tipo II puede estar relacionado con la causa del cáncer de cuello uterino y el virus de la hepatitis B puede estar relacionado con la causa del cáncer de hígado. Sin embargo, es probable que los virus no sean la única causa y los factores ambientales y genéticos pueden desempeñar un papel sinérgico.
Qiyuan
Existen varias especulaciones sobre el origen de los virus; una opinión es que los virus pueden ser similares a la vida más primitiva; otra opinión es que los virus pueden derivarse de ellos; la degeneración de las bacterias y pierde gradualmente la capacidad de vivir de forma independiente debido al alto desarrollo del parasitismo, como saprófitos → bacterias parásitas → bacterias parásitas intracelulares → micoplasma → rickettsia → clamidia → virus grande → virus pequeño hay otra opinión; que los virus pueden ser productos de células huésped. Estas especulaciones tienen su propia base y actualmente no hay ninguna conclusión. Por tanto, el estado de los virus en la evolución biológica es incierto. Sin embargo, independientemente de sus orígenes originales, una vez creados, los virus pueden evolucionar mediante mutación y selección natural al igual que otros organismos.
Clasificación
El trabajo de clasificar y nombrar los virus es ahora responsabilidad del Comité Internacional sobre Taxonomía de Virus, que ha emitido cuatro informes en 1971, 1976, 1979 y 1982.
En 1982, los virus con datos completos se pueden dividir en 7 grupos. La agrupación se basa en el tipo de ácido nucleico (ADN o ARN), el tipo (ds o ss) y si tienen envoltura. Hay 7 grupos de 59 familias y grupos:
DsDNA, incluidas 4 familias
DsDNA, sin envoltura, 8 familias, 1 grupo.
ADNss, sin envoltura, 3 familias, 1 grupo.
ARNds, familia 1, encapsulado.
ARNds, familia 1 sin envoltura, 4 familias posibles.
SsRNA, envolvió 8 familias, 1 grupo.
SsRNA, 4 familias sin sobre, 22 grupos, 1 grupo posible.
Si se clasifica por huésped, son:
10 familias de virus bacterianos
Tres posibles familias de virus fúngicos
24 grupos de virus vegetales , 1 grupo posible.
Los virus de los invertebrados pertenecen a 2 familias y 1 grupo.
9 familias de virus de vertebrados
Hay 6 familias de virus en invertebrados y vertebrados, a saber, la familia poxvirus, la familia iridoviridae, la familia de virus de ADN pequeño y la familia de virus envueltos familia de virus, la familia bunyavirus, la familia picornavirus y una posible familia de virus de ARN bicatenario de dos segmentos.
Algunos virus de invertebrados, vertebrados y plantas tienen dos familias, la familia de los reovirus y la familia de los rabdovirus.
La clasificación de virus aún está en sus inicios y se desarrollará y evolucionará rápidamente en el futuro. En la actualidad, los virus animales y bacteriófagos con información completa se han establecido como familias, y los nombres de las familias son latinos, mientras que los virus vegetales solo están agrupados y los nombres de los grupos son en su mayoría abreviaturas, es decir, los nombres comunes de los virus representativos típicos de un; Cierta familia, como el virus del mosaico del tabaco, la abreviatura es Virus del mosaico del tabaco. Las familias se dividen en subfamilias y géneros, que es el nombre común de cada virus, que aún no ha sido clasificado.
Beneficios de los virus biológicos:
1. El bacteriófago se puede utilizar como medicamento especial para prevenir y tratar ciertas enfermedades. Por ejemplo, los pacientes con quemaduras aplican una dilución de fagos de clorotalonil en el área afectada.
2. En ingeniería celular, algunos virus se pueden utilizar como ayudas para la fusión celular, como el virus Sendai.
3. En ingeniería genética, los virus se pueden utilizar como vectores de genes diana para unirlos en los cromosomas de las células diana.
4. Los virus añadidos a medios de cultivo bacterianos específicos pueden eliminar las impurezas.
5. Los virus pueden utilizarse como portadores de fármacos guiados con precisión.
6. Los virus se pueden utilizar como pesticidas especiales.
Las vacunas contra virus son beneficiosas para los humanos en la prevención de virus: promueven la evolución humana y muchos genes humanos se obtienen de virus.
Un virus es una forma de vida libre de células compuesta por una larga cadena de ácido nucleico y una cubierta proteica. Los virus no tienen sus propios mecanismos metabólicos ni sistemas enzimáticos. Por tanto, cuando el virus abandona la célula huésped, se convierte en una sustancia química que no tiene actividad vital y no puede reproducirse de forma independiente. Una vez que ingresa a la célula huésped, puede usar el material y la energía de la célula, así como la capacidad de replicarse, transcribir y traducir para producir una nueva generación de virus como este basándose en la información genética contenida en su propio ácido nucleico.
Los genes virales, al igual que los genes de otros organismos, también sufren mutaciones y recombinaciones, por lo que también pueden evolucionar. Debido a que los virus no tienen un mecanismo metabólico independiente y no pueden reproducirse de forma independiente, se los considera formas de vida incompletas. En los últimos años se han descubierto viroides que son más simples que los virus. Es una pequeña molécula de ARN sin una cubierta proteica, pero puede causar enfermedades en los animales. La existencia de estas formas de vida incompletas muestra que no existe una brecha insuperable entre lo inanimado y lo animado.
2. Antinatural: generalmente se refiere a virus informáticos:
Los virus informáticos no son los virus biológicos que conocemos, sino programas y códigos ejecutables. Sin embargo, los virus informáticos, al igual que los virus biológicos, tienen una capacidad única de replicarse. Al igual que los virus biológicos, los virus informáticos pueden propagarse rápidamente y, a menudo, son difíciles de erradicar. Pueden adjuntarse a varios tipos de archivos. Viajan con archivos cuando son copiados o transferidos de un usuario a otro.
Además de su capacidad de replicarse, los virus informáticos comparten algunas otras características con los virus biológicos: los programas contaminados por virus pueden propagar vectores virales, al igual que las enfermedades infecciosas. Cuando ve que los portadores de virus aparecen solo en texto e imágenes, es posible que hayan dañado archivos, hayan reformateado su disco duro, hayan eliminado unidades o hayan causado otros desastres. Si un virus no aloja ni un solo programa infectado, aún puede causarle problemas al ocupar espacio de almacenamiento y ralentizar el rendimiento general de su computadora. De forma similar a las características de propagación de los virus biológicos, de aquí proviene el nombre "virus informático".
Definición de virus informático
La definición de virus informático se puede dar desde diferentes perspectivas.
Una definición es: un programa que se propaga a través de discos, cintas, redes y otros medios y puede "infectar" otros programas. El otro es un programa latente, contagioso y destructivo que puede replicarse y existir con la ayuda de algún tipo de portador.
Otra definición es: un programa creado por el hombre que acecha o es parásito en medios de almacenamiento (como discos, memoria) o programas a través de diferentes canales. Cuando una determinada condición u oportunidad madure, se replicará y propagará, destruyendo recursos informáticos a través de diferentes programas, etc.
Estas afirmaciones toman prestado en cierto sentido el concepto de virus biológicos. Los virus informáticos son similares a los virus biológicos en que actúan como un "patógeno" que puede invadir los sistemas y redes informáticos y poner en peligro el funcionamiento normal. Puede causar todo tipo de daños a los sistemas informáticos, y también puede replicarse y ser contagioso. Por lo tanto, un virus informático es un conjunto de programas o instrucciones que de alguna manera pueden acechar en los medios (o programas) de almacenamiento de la computadora y activarse cuando se cumplen ciertas condiciones, destruyendo así los recursos de la computadora.
A diferencia de los virus biológicos, todos los virus informáticos son creados por el hombre. Una vez que se propagan, a veces ni siquiera los propios editores pueden controlarlos. No se trata de un simple problema informático académico, sino de un problema social grave; especialmente en las redes informáticas actuales, un brote de virus informático puede causar más daño que una plaga. Hace unos años, la mayoría de los virus se propagaban principalmente a través de disquetes, pero Internet introdujo un nuevo mecanismo de propagación de virus. Dado que el correo electrónico se utiliza como herramienta de comunicación, los virus se propagan más rápido que nunca.
Los virus informáticos son productos creados por el hombre, por lo que su generación y desarrollo son difíciles de controlar. Según las estadísticas publicadas por la Asociación Nacional de Seguridad Informática de Estados Unidos, hasta ahora se han identificado más de 10.000 virus y cada mes se generan 200 nuevos virus.
Un virus es una forma de vida libre de células compuesta por una larga cadena de ácido nucleico y una cubierta proteica. Los virus no tienen sus propios mecanismos metabólicos ni sistemas enzimáticos. Por tanto, cuando el virus abandona la célula huésped, se convierte en una sustancia química que no tiene actividad vital y no puede reproducirse de forma independiente. Una vez que ingresa a la célula huésped, puede usar el material y la energía de la célula, así como la capacidad de replicarse, transcribir y traducir para producir una nueva generación de virus como este basándose en la información genética contenida en su propio ácido nucleico.
Los genes virales, al igual que los genes de otros organismos, también sufren mutaciones y recombinaciones, por lo que también pueden evolucionar. Debido a que los virus no tienen un mecanismo metabólico independiente y no pueden reproducirse de forma independiente, se los considera formas de vida incompletas. En los últimos años se han descubierto viroides que son más simples que los virus. Es una pequeña molécula de ARN sin una cubierta proteica, pero puede causar enfermedades en los animales. La existencia de estas formas de vida incompletas muestra que no existe una brecha insalvable entre lo inanimado y lo animado.