Morfología y fisiología de los bacteriófagos

Clasificación y tipos morfológicos

Según el tipo de ácido nucleico, los bacteriófagos se dividen en que contienen ADN (a este grupo pertenece la mayoría de las especies conocidas) y que contienen ARN.

Morfológicamente se distinguen seis tipos principales de estructura de los viriones:

1. Filamentosos.
2. Pequeños sin apéndice.
3. Cúbicos con un análogo de apéndice.
4. Con apéndice corto.
5. Con apéndice largo no contráctil.
6. Con apéndice largo contráctil.

Las principales familias de fagos se diferencian por el tipo de genoma y su forma:

Espectro de acción y tipos de interacción

Según la amplitud del espectro de acción, los bacteriófagos se dividen en tres grupos:

• Típicos (fagos T): capaces de interactuar únicamente con tipos específicos de bacterias dentro de una misma especie.
• Monovalentes: lisan bacterias estrictamente de una sola especie.
• Polivalentes: pueden infectar bacterias de varias especies emparentadas.

Según el mecanismo de interacción con la célula huésped, los fagos pueden ser virulentos y moderados. Los fagos virulentos desencadenan el ciclo lítico, que inevitablemente termina con la destrucción (lisis) de la bacteria. Los fagos moderados llevan a cabo el ciclo lisogénico: integran su ADN en el genoma de la bacteria sin causar lisis inmediata ni la muerte celular.

Ciclo vital de los bacteriófagos virulentos

El ciclo de vida de un fago virulento se caracteriza por un tipo de infección productiva y consta de tres etapas principales.

Etapa I: Adsorción El fago se fija a receptores específicos en la pared celular de la bacteria. Los blancos de la recepción pueden ser lipopolisacáridos (LPS), lipoproteínas, ácidos teicoicos, proteínas de superficie o pili sexuales.

Etapa II: Penetración (inyección) El mecanismo de entrega del ácido nucleico depende de la morfología del virus:

• Fagos con vaina contráctil (el tipo más estudiado) se fijan a la célula mediante el extremo libre del apéndice: la placa basal o las fibrillas. A expensas de la energía del ATP, la vaina se contrae. El fago libera la enzima lisozima, que disuelve localmente la pared celular. A continuación, el eje de la cola «perfora» mecánicamente la envoltura y el ADN de la cabeza se inyecta a través del canal del eje hacia el citoplasma. En este proceso, la cápside proteica permanece en el exterior.
• Fagos cúbicos pequeños se adsorben en los pili sexuales de la bacteria e introducen su ácido nucleico directamente a través del canal interno del pilus.
• Fagos filamentosos penetran al interior de la célula de otra manera: su ADN ingresa al citoplasma en complejo con una de las proteínas de su propia cápside.

Etapa III: Inicio de la reproducción Una vez dentro de la célula, el ácido nucleico del fago suprime por completo la biosíntesis de los componentes de la bacteria huésped. Todos los recursos celulares se desvían hacia la síntesis de ácidos nucleicos y proteínas virales. El resultado de este ciclo es el ensamblaje de 200 a 300 nuevos viriones y la lisis completa de la célula bacteriana.

Rol ecológico: antagonismo microbiano

La relación entre el bacteriófago y la bacteria es una forma de antagonismo microbiano que se manifiesta como parasitismo. El fago utiliza la célula bacteriana como un hábitat temporal y su única fuente de recursos para la replicación.

Al igual que en cualquier parasitismo verdadero, aquí se observan dos procesos opuestos: el impacto patógeno del virus (supresión de la biosíntesis del huésped y lisis) y los intentos de defensa por parte de la bacteria. A la vez, el potencial reproductivo del parásito es colosal: el tamaño de la población de fagos supera ampliamente a la población de bacterias huéspedes, lo que constituye la principal diferencia ecológica entre el parasitismo y la depredación.

Preguntas de clases y exámenes

Qué más repasar sobre el tema

• Historia del descubrimiento de los bacteriófagos
• Estructura y composición química de los viriones
• Mecanismos de resistencia bacteriana a los fagos
• Tipo de infección integrativa (lisogénica)
• Mecanismos moleculares del antagonismo microbiano

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