En esta lección
- Video de la lección (próximamente)
- Apuntes de la lección
- Ejemplos resueltos
- Ideas clave
- Alineación con NGSS
Llévatelo
Pregunta esencial
¿Cómo usan los virus una célula huésped para copiarse?
Muchos virus causan enfermedades, pero un virus no es una célula. No puede crecer, usar energía ni hacer copias de sí mismo por su cuenta. En esta lección verás de qué está hecho un virus, cómo toma el control de una célula huésped para hacer copias y por qué los científicos debaten si los virus cuentan como seres vivos.
Video de la lección próximamente. Mientras tanto, lee la lección que aparece abajo.
¿Qué es un virus?
- Un virus es material genético dentro de una cubierta de proteína
- Material genético: ADN o ARN
- Cápside: la cubierta de proteína
- Algunos virus también tienen una envoltura externa
Un virus es una partícula diminuta formada por material genético rodeado de una cubierta de proteína llamada cápside. El material genético es ADN en algunos virus y ARN en otros. Algunos virus, como el de la influenza, también están rodeados por una envoltura hecha de membrana, con proteínas que sobresalen de ella. Un bacteriófago, o fago, es un virus que infecta bacterias. Muchos fagos parecen una cabeza sobre una cola, y usan la cola y las fibras de la cola para unirse a una bacteria. Un virus no tiene citoplasma, organelos ni ribosomas, así que no es una célula.
Los virus son diminutos
- Un virus típico mide unos 100 nm de ancho
- Una bacteria es unas 20 veces más larga que uno
- Una célula animal típica es cientos de veces más ancha
- La mayoría de los virus son demasiado pequeños para un microscopio óptico
La gráfica compara los tamaños de algunos virus y células. Un nanómetro (nm) es una milmillonésima parte de un metro. Cada marca del eje es 10 veces mayor que la anterior, así que pasos iguales en esta escala logarítmica representan múltiplos iguales. Los virus de la influenza y los coronavirus miden unos 100 nm de ancho, un fago mide unos 200 nm de largo, y una bacteria como E. coli mide unos 2,000 nm (2 µm) de largo. Un glóbulo rojo humano mide unos 7,000 nm de ancho. La mayoría de los virus son demasiado pequeños para verlos con un microscopio óptico, así que los científicos usan microscopios electrónicos para observarlos. Estos tamaños son aproximados, porque los virus y las células varían.
Los virus necesitan una célula huésped
- Un virus tiene genes, pero no puede usarlos solo
- Entra a una célula huésped y usa su maquinaria
- Los ribosomas del huésped fabrican las proteínas virales
- El huésped aporta energía (ATP) y materiales de construcción
Un virus tiene genes, pero no tiene forma de usarlos por sí solo. No tiene ribosomas para fabricar proteínas y no puede producir su propio ATP. Después de entrar a una célula huésped, los ribosomas de la célula leen los genes virales y fabrican proteínas virales, y los nucleótidos de la célula (y a menudo sus enzimas) se usan para copiar el material genético viral. De esta manera, el material genético viral dirige a la célula huésped para que construya las proteínas que el virus necesita. Después, los genomas y las proteínas nuevos se ensamblan en partículas virales nuevas. Un virus solo puede infectar células que tengan los receptores adecuados en su superficie, y por eso muchos virus infectan solo a ciertas especies o a ciertos tipos de células.
El ciclo lítico
- El virus toma el control de la célula huésped y la destruye
- Pasos: unión, entrada, copiado, ensamblaje, liberación
- Liberación por lisis: la célula huésped estalla
- Una célula infectada puede liberar muchos virus nuevos
En el ciclo lítico, un virus usa la célula huésped para fabricar virus nuevos y después destruye la célula. En el paso 1, el virus se une a los receptores de la célula huésped. En el paso 2, su material genético entra a la célula. En el paso 3, la maquinaria del huésped copia el material genético viral y fabrica proteínas virales. En el paso 4, los virus nuevos se ensamblan. En el paso 5, la célula estalla, lo que se llama lisis, y libera los virus nuevos para que infecten otras células. El dibujo muestra un bacteriófago y una bacteria. Muchos virus que infectan células animales siguen los mismos pasos, aunque a menudo entran a la célula completos, y algunos salen por gemación a través de la membrana celular en lugar de hacer estallar la célula.
El ciclo lisogénico
- El ADN viral se une al cromosoma del huésped
- La célula huésped vive y se divide normalmente
- El ADN viral se copia junto con el ADN del huésped
- Un detonante puede cambiar el virus al ciclo lítico
Algunos virus también pueden usar el ciclo lisogénico. El ADN viral se inserta en el cromosoma del huésped, donde en las bacterias se llama profago. La célula huésped no se destruye. Cada vez que la célula huésped se divide, copia el ADN viral junto con su propio ADN, así que todas las células hijas llevan el virus. El virus puede quedarse oculto así durante muchas generaciones. Más adelante, un detonante, como el estrés en la célula, puede hacer que el ADN viral salga del cromosoma e inicie el ciclo lítico.
¿Están vivos los virus?
- Los virus tienen genes y sus poblaciones evolucionan
- Pero no son células y no pueden reproducirse solos
- Los científicos los clasifican de maneras distintas
- La respuesta depende de cómo se defina la vida
Los biólogos usan una lista de características para decidir si algo está vivo, y los virus no encajan con claridad. Como los seres vivos, los virus tienen material genético y sus poblaciones evolucionan por selección natural. A diferencia de los seres vivos, los virus no están hechos de células, no producen su propio ATP y solo pueden reproducirse dentro de una célula huésped. Algunos científicos concluyen por esto que los virus son partículas no vivas. Otros los describen como algo en el límite de la vida, o sostienen que un virus está vivo mientras está dentro de una célula huésped. Esto es un debate de clasificación, no una pregunta resuelta, porque depende de qué características consideres esenciales para la vida. Los hechos en sí no están en disputa: los virus llevan material genético y necesitan una célula huésped para copiarlo.
Ejemplos resueltos
Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.
Ejemplo 1: Pon los pasos en orden
Los cinco dibujos muestran pasos del ciclo lítico de un bacteriófago, en desorden. Ponlos en el orden correcto, nombra cada paso y di qué aporta la célula huésped en el paso de copiado.
Mostrar la solución
- B: un fago está unido al exterior de la bacteria. Esto es la unión.
- D: la cabeza del fago está vacía y su ADN está dentro de la célula. Esto es la entrada.
- E: hay muchas copias del ADN viral y muchas proteínas virales dentro de la célula. Esto es el copiado y la fabricación de proteínas.
- C: hay fagos nuevos completos dentro de la célula. Esto es el ensamblaje.
- A: la célula estalló y los fagos nuevos se liberaron. Esto es la liberación (lisis).
- Lo que aporta el huésped en E: los ribosomas, el ATP y los materiales de construcción (nucleótidos y aminoácidos) que se usan para fabricar ADN viral y proteínas virales.
- Respuesta: B, D, E, C, A: unión, entrada, copiado, ensamblaje, liberación.
Ejemplo 2: ¿Cuántos virus caben?
Usa los tamaños de la tabla. ¿Cuántos virus de la influenza cabrían uno junto a otro a lo ancho de un glóbulo rojo humano? ¿Cuántas veces más larga que un bacteriófago T4 es una bacteria E. coli?
| Objeto | Tamaño (nm) |
|---|---|
| Virus de la influenza | 100 |
| Bacteriófago T4 (largo) | 200 |
| Bacteria E. coli (largo) | 2,000 |
| Glóbulo rojo humano (ancho) | 7,000 |
Mostrar la solución
- Virus a lo ancho de un glóbulo rojo: 7,000 nm ÷ 100 nm = 70
- Bacteria comparada con un fago: 2,000 nm ÷ 200 nm = 10
- Comprobación: una bacteria E. coli es 2,000 ÷ 100 = 20 veces más larga que un virus de la influenza, y un fago es el doble de largo que un virus de la influenza, así que 20 ÷ 2 = 10 coincide.
- Respuesta: Cabrían unos 70 virus de la influenza a lo ancho de un glóbulo rojo. Una bacteria E. coli es 10 veces más larga que un fago T4.
Ejemplo 3: Una curva de crecimiento viral
Unos científicos mezclaron bacteriófagos con bacterias, de modo que 1 millón de bacterias por mL fueron infectadas, cada una por un fago. Una bacteria infectada cuenta como una unidad infecciosa hasta que estalla. La gráfica muestra el número de unidades infecciosas a lo largo del tiempo. Escribe una afirmación, evidencia y razonamiento: ¿cuándo se fabrican los virus nuevos y cuándo se liberan? Después halla cuántos virus nuevos liberó cada célula infectada.
Mostrar la solución
- Afirmación: los virus nuevos se fabrican dentro de las células huésped durante los primeros 20 minutos y se liberan entre los 20 y los 40 minutos.
- Evidencia: el conteo se mantiene en 1 millón por mL de los 0 a los 20 minutos, y luego sube a 12 millones por mL a los 30 minutos y a 95 millones por mL a los 40 minutos.
- Razonamiento: una célula con virus nuevos adentro sigue contando como una sola unidad infecciosa, así que el conteo se mantiene plano mientras se fabrican los virus. El conteo sube solo cuando las células estallan y liberan los virus.
- Virus por célula: 100 millones ÷ 1 millón = 100 virus nuevos por cada célula infectada, usando el conteo final a los 50 minutos.
- Respuesta: Los virus se fabricaron dentro de las células durante unos 20 minutos y se liberaron entre los 20 y los 40 minutos. Cada célula infectada liberó unos 100 virus nuevos.
Práctica
Rotula las partes de un virus, pon en orden los pasos del ciclo lítico, compara los ciclos lítico y lisogénico, usa una curva de crecimiento como evidencia y participa en el debate sobre si los virus están vivos. Inténtalo primero por tu cuenta y luego revisa tu trabajo con la clave de respuestas.
Diapositivas de la lección
Ideas clave
- Un virus es material genético en una cubierta de proteína, no una célula
- Un virus solo puede copiarse dentro de una célula huésped
- Ciclo lítico: unión, entrada, copiado, ensamblaje, liberación
- Ciclo lisogénico: el ADN viral se une al cromosoma del huésped y se copia con él
- Si los virus están vivos es un debate sobre cómo se define la vida
De vuelta a la pregunta esencial: un virus tiene genes, pero no tiene ribosomas ni forma de producir su propio ATP, así que tiene que entrar a una célula huésped. La maquinaria del huésped lee los genes virales, fabrica proteínas virales y copia el material genético viral, y luego los virus nuevos se ensamblan y salen, a menudo haciendo estallar la célula. Si esto hace que un virus esté vivo depende de cómo se defina la vida, y los científicos clasifican los virus de maneras distintas. A continuación verás cómo obtienen energía las células, empezando con la fotosíntesis.
Alineación con NGSS
Esta lección avanza hacia estas expectativas de desempeño de los Estándares de Ciencias de Nueva Generación (NGSS):
- HS-LS1-1: Construir una explicación basada en evidencia sobre cómo la estructura del ADN determina la estructura de las proteínas, que llevan a cabo las funciones esenciales de la vida mediante sistemas de células especializadas.
NGSS no tiene una expectativa de desempeño escrita para los virus, así que esta lección usa la que más se acerca. El material genético de un virus dirige a la célula huésped para que construya proteínas virales, lo que se relaciona con cómo la estructura del ADN determina la estructura de las proteínas.
Ideas disciplinarias básicas: LS1.A Estructura y función