2. Antecedents històrics:
Teoria cel·lular
s. XVI- XVII: Apareixen els primers microscopis
s. XVII:
Hooke (1635-1703) és el primer en fer servir la
paraula cèl·lula (“cel·la”) estudiant una làmina de
suro (1665). Observa estructures polièdriques fixes
i buides que es repeteixen
3. s. XVII:
Leeuwenhoek (1632-1723) observa cèl·lules lliures en sang (1674),
esperma (1677), H2O. Observa que tenen una certa organització interna
Microscopi de Leeuwenhoek
d’uns 250 x
4. 1838-1839:
Schleiden & Schwuan , estudiant teixits vegetals i teixits animals
respectivament, enuncien la teoria cel·lular
Els essers vius estan formats
per unitats fonamentals, les
cèl·lules. Aquestes cèl·lules
són independents però
agrupades i subordinades entre
elles formen un organisme
5. 1858:
Rudolf Virchow (1821-1902), estudiant patologies,
amplia la teoria cel·lular dient que tota cèl·lula prové
d’una altra anterior per divisió (“Omnis cellula e cellula”)
1861:
Bruke, completa la teoria cel·lular en considerar que la
cèl·lula és l’organització més elemental que pot tenir la vida
6. Actualment:
La teoria cel·lular defensa que la cèl·lula és la unitat
estructural, funcional i genètica de tot esser viu, es a dir:
1. Unitat estructural: la cèl·lula és la part més petita de tot esser viu,
2. Unitat funcional: que és capaç de nodrir-se, reproduir-se i relacionar-se,
3. Unitat genètica: A més a més, des del punt de vista evolutiu, les cèl·lules
actuals provenen de les primeres cèl·lules que van aparèixer a la Terra,
probablement fa més de 3500 milions d’anys (tota cèl·lula prové d’una
altra anterior per divisió d’aquesta)
4. La informació genètica necessària per a l’existència de la cèl·lula i la
producció de noves cèl·lules es transmet entre generacions.
5. Les reaccions metabòliques es produeixen a les cèl·ules
7. L’acceptació universal de la teoria cel·lular implica també que, malgrat la
gran diversitat morfològica, es considera que totes les cèl·lules presenten
una estructura mínima bàsica.
Aquesta estructura mínima consta de :
un embolcall que separa o comunica la cèl·lula de l’exterior i que regula
l’intercanvia amb l’entorn (membrana);
un contingut cel·lular on es realitzen tots els processos químics
(citoplasma);
un material hereditari (ADN) que codifica tota la informació genètica.
Aquest material es troba en l’anomenat nucli o nucleoide
8. Diversitat cel·lular
Actualment existeixen 2 tipus cel·lulars bàsics:
Cèl·lules procariotes: ”Cèl·lula abans de tenir nucli”
(pro= abans; karyon = llavor, nucli)
Cèl·lules eucariotes: “Cèl·lula amb nucli veritable”
Cèl·lules vegetals
Cèl·lules animals
9. Cèl·lula procariota - cèl·lula eucariota
procariota eucariota
a. No tenen el material genètic embolcallat amb
cap membrana (no tenen nucli diferenciat). La a. Tenen nucli diferenciat amb una doble membrana
regió on es troba el nucli se’n diu nucleoide
b. L’ADN és bicatenari circular sense unir-se a b. Tenen l’ADN associat a proteïnes i és bicatenari
cap proteïna (no forma nucleosomes) lineal
c. No tenen estructures membranoses, però si c. Tenen orgànuls membranosos (RE, Golgi, ...). Això
replegaments de la seva membrana (mesosomes) comporta una major especialització i eficàcia
d. Només les cèl·lules vegetals tenen paret cel·lular
d. Tenen una paret extracel·lular
(cel·lulosa)
e. Poden ser: aeròbics o anaeròbics;
e. Totes són aeròbiques
fotosintètics o quimiosintètics
f. Mides: Entre 1 i 10 µm f. Mides: Entre 10 i 100 µm
g. Són : Monera: bacteris, algues cianofícies, g. Són: Animalia, Plantae, Fungi, Protista (algues,
mycoplasma (paràsits) protozoos)
12. Antecedents històrics: Virologia
1798:
Edward Jenner (1749-1823)(metge anglès), descobreix
els virus després d’infectar a un nen amb la virola de la
vaca. Veu que el pacient desenvolupava immunitat a
futures infeccions. Aquests experiments en humans no
eren tan “perillosos” como avui ens semblem. En aquella
època s’emprava el mètode d’infectar persones con la
virola de la vaca amb el propòsit d’induir una resposta
immune lleu que protegiria d’infeccions futures mes
greus.
1892:
Dmitri I. Ivanovsky (1864-1920), estudiant una malaltia de
les fulles del tabac anomenada “mosaic”, observa que
l’extracte de fulles (prèviament filtrat) era capaç de
transmetre la malaltia.
Suposa que es degut a un verí
13. 1898:
Martinus W. Beijerinck, (holandès) demostra que
l’agent infecciós no és un verí sinó un organisme.
Aquest organisme el denomina “virus”
1915 i
1917:
Frederik W. Twort (microbiòleg anglès) (1915) i Fèlix H. D’Herelle (metge
i microbiòleg franco-canadenc) (1917), independentment veuen que algunes
bactèries eren atacades per alguna cosa que les destruïa de manera semblant
a com ho feien els virus d’animals i plantes. Havien descobert els
bacteriòfags (o fags), els virus dels bacteris.
F. Twort (1877-1950) F. D’Herelle (1873-1949)
14. 1933: Schlessinger, purifica per centrifugació diferencial un virus
1935: Wendell M Stanley (bioquímic americà) cristal·litza
el virus del mosaic del tabac, demostrant que
estava format només d’ARN i d’un embolcall proteic
Anys 40: es desenvolupa el microscopi electrònic i això permet la visualització
dels virus per primera vegada.
Anys 50: L’estudi dels virus animals arriba a la seva culminació a la dècada
dels 50, amb el desenvolupament dels mètodes del cultiu de
cèl·lules, suport de la replicació viral al laboratori.
1957:
Lwoff defineix als virus com:
“Entitats infeccioses, potencialment patògenes,
intracel·lulars estrictes, que posseeixen un tipus d’àcid
nuclèic que dirigeix la seva reproducció, no es
multipliquen per fissió binària i es troben desproveïts
dels sistemes enzimàtics per a la producció d’energia”.
15. Els virus
Coneguts també com a virions (si estan fora de la cèl·lula) o bacteriòfags
o fags (si parasiten a bactèries). El nom prové del llatí i vol dir “verí”
Són estructures molt senzilles formades per àcid nuclèic i una càpsula
proteica que l’envolta
Es troben entre els essers vius i la matèria inert per:
No es nodreixen, no es relacionen ni tenen metabolisme propi
No poden reproduir-se per ells mateixos.
Per aquests motius els virus són paràsits endocel·lulars obligats, tant de
cèl·lules procariotes com eucariotes.
16. Característiques morfològiques
dels virus
Estan formats per un àcid nuclèic (ADN o ARN) envoltats per una coberta
proteica (càpsida)
Només són visibles en M.E. Les mides: oscil·len entre els 17nm i els 300 nm
(una molècula d’hemoglobina fa un 6,4 nm de diàmetre)
Amb tot això, els virus es poden classificar segons el seu àcid nuclèic, la
forma de la càpsida i les mides.
Els elements més importants dels virus són l’àcid nuclèic i la càpsida.
17. Càpsida Tots els virus presenten sense excepció una càpsula proteica
que envolta i protegeix l’àcid nuclèic. Aquesta càpsida està
formada per subunitats més petites anomenades capsòmers
Segons la càpsida, distingim entre virus:
Esfèrics (Icosaèdrics): càpsida formada per un icosàedre (20 cares triangulars).
ex.: Adenovirus (virus de refredats, de la grip), virus de la polio,...
Adenovirus
18. Helicodials: càpsida de forma allargada, de
dimensions 300 nm x 17 nm φ
ex.: MTV (virus del mosaic del tabac), virus
de la ràbia,filovirus (ebola),...
Virus de la ràbia
MTV
Complexes: distingim 3 parts:
1. Cap: capsòmers icosaèdrics
2. Cua: beina helicoïdal que envolta un eix rígid
3. Sistema d’encolatge: format per les espines i
fibres caudals
ex.: bacteriòfags
19. Àcid nuclèic
Part essencial dels virus. L’àcid nuclèic pot ser:c
ADN:
ADN monocatenari ex.: fag Φ – X- 174 Virus ARN de la polio 49000x
ADN bicatenari ex.: Adenovirus, fags
ARN:
ARN monocatenari ex.: Reovirus
ARN bicatenari ex.: Retrovirus: SIDA, grip, xarampió,...
Els virus d’ARN tenen un enzim (transcriptasa inversa) que
transcriu la informació de l’ARN fins a ADN i a partir d’aquí
fer les copies del virus
Virus Sida
20. Mecanisme de replicació Per un bacteriòfag
Una característica dels virus és que necessiten parasitar una cèl·lula per a poder
reproduir-se. El mecanisme de replicació (o cicle vital) d’un virus té 4 fases:
1. Absorció
Virus i cèl·lula es posen en contacte.
1. Les fibres caudals contacten amb el bacteri i un cop fixat,
2. es contrauen i es claven les espines caudals.
3. després, s’allibera un enzim que degrada la paret bacteriana
2. Penetració
Consisteix en la injecció de l’ADN viral a la cèl·lula hospedadora.
1. La beina helicoïdal es contrau ,
2. l’eix rígid es arrossegat i trenca la membrana cel·lular i
3. l’àcid nuclèic surt cap al citoplasma bacterià
21. 3. Eclipse
L’àcid nuclèic del virus està a l’interior del bacteri.
Un cop aquí, hi ha dos camins:
1. Via lítica: l’ADN es multiplica i dona lloc a altres ADN i proteïnes víriques.
2. Via lisogènica: l’ADN víric s’integra a l’ADN bacterià (profag) sense afectar
a la cèl·lula. Aquesta forma pot mantenir-se un temps indefinit i després de
l’acció de certs estímuls, s’allibera el profag i s’activa la via lítica
4. Maduració
Unió entre la càpsula proteica i l’àcid nuclèic.
Aquesta unió ha de ser precisa ja que cada forma de virus és constant i típica
de cada espècie.
Pot fer-se a l’atzar (virus senzills) o dirigit per gens vírics (virus complexes)
5. Lisis cel·lular
Un cop formats els nous virus, aquests surten per infectar altres cèl·lules.
Normalment la sortida dels virus provoca la lisi cel·lular
24. Classificació dels virus
Per classificar els virus es fan servir les propietats següents:
Atributs morfològics: mida, forma, presència d’embolcall membranós,...
Tipus d’àcid nuclèic: ADN, ARN, monocatenari, bicatenari.
Forma de la càpsida
Així, el Comitè Internacional de Taxonomia Vírica ha establert una sèrie de
famílies, subfamílies i gèneres vírics (que designa amb les terminacions
llatines viridae, virinae i virus) que contínuament es revisa i actualitza
26. Origen dels virus
Existeixen tres teories principals que explicarien l’origen dels virus:
1. Teoria regressiva: Proposa que els virus són formes degeneratives de paràsits
intracel·lulars. Primer haurien perdut moltes capacitats biosintètiques fins quedar
només l’ADN i la capacitat de duplicar-se. Més endavant haurien adquirit la
càpsida, cosa que permet la transmissió a altres cèl·lules (selecciona positivament
per l’evolució)
2. A partir de components cel·lulars normals: Aquests components haurien adquirit
la capacitat de replicar-se de forma autònoma i evolucionar. Així, els virus d’ADN
s’haurien originat a partir de plàsmids (fragments d’ADN) o transposons (gens que
“salten” a l’ADN) , els retrovirus a partir de retrotransposons i els virus d’ARN a
partir d’ARNm
3. Basada en un mon prebiòtic d’ARN: El fet que les molècules d’ARN poden actuar
com a catalitzadors de reaccions químiques suggereix que l’ARN podia haver
desenvolupat un paper fonamental en l’origen de la vida i dels virus. Aquestes
molècules tindrien tot el necessari per crear sistemes autoreplicatius. Es postula
que els sistemes basats en ARN evolucionarien cap a sistemes basats en ADN (més
estable que l’ARN)
Les dos primeres teories consideren que els virus van evolucionar a partir posteriorment als
hospedadors mentre que la tercera implica una coevolució de virus i cèl·lules hospedadores
des de l’origen de la vida
