Ejercicio resuelto de Virus · Biología · Aragón · 2023

Responda las siguientes cuestiones: [2 puntos]

a) Defina antibiótico. [0,5 puntos]

b) La estreptomicina es un antibiótico que inhibe la síntesis proteica a nivel de la subunidad 30S ribosomal. En un medio líquido que contiene únicamente virus, se añade estreptomicina, ¿se verán afectados? Razone la respuesta. [0,2 puntos]

c) En una placa de cultivo que contiene bacterias se añade un determinado fago. Durante cinco horas las bacterias siguen multiplicándose sin que se observen fagos en el medio de cultivo. Transcurridas diez horas comienza a decrecer drásticamente el número de bacterias y se detecta una gran cantidad de fagos en el medio de cultivo. ¿En qué fase del ciclo se encuentra el virus en el primer momento? ¿Y en el segundo? Razone sus respuestas, explicando en qué consiste cada fase. [0,8 puntos]

d) Se toman fagos obtenidos del tubo citado en el apartado anterior y se añaden en una placa de cultivo que contiene células neuronales de rata y se deja incubar durante diez horas. ¿Cómo se verán afectadas las neuronas? Razone su respuesta. [0,5 puntos]

$\textbf{a) Defina antibiótico. [0,5 puntos]}$

Un antibiótico es una sustancia química, producida por un microorganismo —hongos o bacterias— o bien obtenida por síntesis, capaz de destruir a las bacterias o de impedir su crecimiento a concentraciones muy bajas. Se llaman bactericidas los que las matan y bacteriostáticos los que solo detienen su multiplicación.

Su utilidad terapéutica se basa en la toxicidad selectiva: atacan estructuras o rutas que existen en la bacteria pero no en la célula humana —la pared bacteriana, el ribosoma $70S$, la síntesis del ácido fólico—, de modo que eliminan al patógeno sin dañar al paciente. Se emplean para tratar enfermedades infecciosas de origen bacteriano, no las de origen vírico.

$\textbf{b) La estreptomicina es un antibiótico que inhibe la síntesis proteica a nivel de la subunidad 30S ribosomal. En un medio líquido que contiene únicamente virus, se añade estreptomicina, ¿se verán afectados? Razone la respuesta. [0,2 puntos]}$

No se verán afectados. La subunidad $30S$ pertenece al ribosoma $70S$, que es el propio de las bacterias, y los virus no son células: carecen por completo de ribosomas y de cualquier otra maquinaria de síntesis proteica. Además, un virus fuera de una célula hospedadora es una partícula inerte, sin metabolismo, de modo que no hay síntesis de proteínas que el antibiótico pueda inhibir. Por eso los antibióticos no sirven para tratar las enfermedades víricas.

$\textbf{c) En una placa de cultivo que contiene bacterias se añade un determinado fago. Durante cinco horas las bacterias siguen multiplicándose sin que se observen fagos en el medio de cultivo. Transcurridas diez horas comienza a decrecer drásticamente el número de bacterias y se detecta una gran cantidad de fagos en el medio de cultivo. ¿En qué fase del ciclo se encuentra el virus en el primer momento? ¿Y en el segundo? Razone sus respuestas, explicando en qué consiste cada fase. [0,8 puntos]}$

Ambos momentos corresponden a fases del ciclo lítico del bacteriófago.

En el primer momento, durante las primeras cinco horas, el virus se encuentra en la fase de replicación o síntesis, también llamada fase de eclipse. En ella el fago ya ha inyectado su ácido nucleico en la bacteria y utiliza la maquinaria de esta —sus nucleótidos, sus aminoácidos, sus ribosomas y su ATP— para replicar el genoma vírico y para transcribir y traducir sus genes, fabricando las enzimas de la replicación, los factores que inhiben el metabolismo de la célula hospedadora e incluso degradan su ADN, y las proteínas de la cápsida. Se llama eclipse precisamente porque durante ella no puede detectarse ninguna partícula vírica completa: los componentes del virus están dispersos, aún sin ensamblar, y por eso no se observan fagos en el medio. Las bacterias, que todavía no han sido destruidas, siguen multiplicándose.

En el segundo momento, transcurridas diez horas, el virus se encuentra en la fase de lisis o liberación, precedida del ensamblaje de las nuevas partículas. Una vez montados los viriones, enzimas víricas —las lisozimas— degradan la pared de la bacteria, que estalla y muere liberando al medio cientos de fagos nuevos. Esto explica exactamente lo observado: el número de bacterias cae drásticamente y aparece una gran cantidad de fagos en el cultivo, listos para infectar nuevas células e iniciar otro ciclo.

$\textbf{d) Se toman fagos obtenidos del tubo citado en el apartado anterior y se añaden en una placa de cultivo que contiene células neuronales de rata y se deja incubar durante diez horas. ¿Cómo se verán afectadas las neuronas? Razone su respuesta. [0,5 puntos]}$

Las neuronas no se verán afectadas: seguirán vivas y sin signos de infección.

La razón es la especificidad del virus. Un bacteriófago solo infecta bacterias, y de hecho solo determinadas cepas de bacterias, porque la infección comienza por la fase de fijación o adsorción: las fibras caudales del fago han de reconocer y unirse a receptores concretos de la pared bacteriana. Las neuronas de rata son células eucariotas y no poseen ni pared celular ni esos receptores, así que el fago no puede fijarse a ellas ni, por tanto, inyectar su ácido nucleico.

Aunque el material genético llegara de algún modo al interior, tampoco prosperaría la infección, porque los genes del fago están adaptados a la maquinaria de expresión bacteriana, muy distinta de la eucariótica. Este es, precisamente, el fundamento de la fagoterapia: emplear fagos para combatir infecciones bacterianas sin dañar las células del paciente.