2015UNIVERSIDADNACIONAL DE

PIURA

Profesor: Ing. MALDONADO DUQUE

ABRAHAM

Curso: Microbiología Agrícola

Ciclo: IV

Alumno: Duran Chero Wilmer José

P A R E D E SC E L U L A R E S D E

B A C T E R I A S

U n i v e r s i d a d N a c i o n a l D e P i u r a

Contenido

1. INTRODUCCIÓN

2. PAREDES DE LAS EUBACTERIAS

2.1EL PEPTIDOGLUCANO: COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ESTRUCTURA

a) COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ESTRUCTURA BÁSICAS DEL

PEPTIDOGLUCANO

b) EL PEPTIDOGLUCANO DE BACTERIAS GRAMNEGATIVA

c) EL PEPTIDOGLUCANO DE BACTERIAS GRAMPOSITIVAS

2.2RELACIONES ENTRE ESTRUCTURA Y FUNCIÓN EN EL

PEPTIDOGLUCANO

2.3OTROS COMPONENTES DE LA PARED CELULAR DE BACTERIAS

GRAMPOSITIVAS: LA MATRIZ

2.4PARED CELULAR DE LAS BACTERIAS ÁCIDO ALCOHOL

RESISTENTES

2.5LA PARED DE BACTERIAS GRAMNEGATIVAS

2.5.1 LA MEMBRANA EXTERNA DE BACTERIAS GRAM-

NEGATIVAS

2.5.2 COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ESTRUCTURA DE LA

MEMBRANA EXTERNA

a) FOSFOLÍPIDOS(FL)

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b) LIPOPOLISACÁRIDO(LPS)

c) LA LIPOPROTEÍNA (LPP, LIPOPROTEÍNA DE BRAUN)

d) PROTEÍNAS DE LA MEMBRANA EXTERNA

2.5.3 PAPELES Y FUNCIONES DE LA MEMBRANA

EXTERNA

2.5.4 EL ESPACIO PERIPLÁSMICO

3. PAREDES DE LAS ARQUEAS

BIBLIOGRAFÍA

INTRODUCCIÓN

a mayor parte de los procariotas poseeuna pared celular (P.C.) rígidarodeando al protoplasto. Las

excepciones son los micoplasmas (dentro deldominio Bacteria) y algunas arqueas, comoThermoplasma.

LAl microscopio electrónico se puede observar

como una capa en íntimo contacto con la membrana

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citoplásmica, con un espesor que oscila entre 10 y 80nm (según especies) frente a los 8 nm de la membranacelular, y con una estructura más o menos compleja,según los tipos bacterianos.

a) Las paredes celulares más frecuentes eneubacterias siguen dos modelos alternativosque, como veremos comparten un componentecomún: paredes de tipo Grampositivo o de tipoGramnegativo.

b) Unas pocas eubacterias (como las del gén.Planctomyces) poseen paredes a base deproteínas.

c) Las Arqueas poseen paredes diferentes a lasde eubacterias y se pueden agrupar endiversos tipos.

El grueso de este capítulo está dedicado alestudio de las paredes Grampositivas y Gramnegativas, con sus principales variantes, perofinalizaremos con una alusión a los principalesmodelos de paredes arqueanas.

PAREDES DE LAS BACTERIASConsisten en un esqueleto macromolecular rígido,

llamado peptidoglucano (= mucopéptido o mureína), que:

en Gramposivas se encuentra inmerso en una matrizaniónica de polímeros azucarados;

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y en Gramnegativas está rodeada por una membrana externa, einmersa en un espacio periplásmico.

Comenzaremos abordando esa macrolécula tan peculiarllamada peptidoglucano, para después estudiarglobalmente y por separado la pared de Grampositivasy Gramnegativas, con algunas variantes que se puedenpresentar.EL PEPTIDOGLUCANO: COMPOSICIÓN QUÍMICA Y

ESTRUCTURAEn las bacterias Grampositivas el peptidoglucano

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representa el componente mayoritario de la pared celular (5080% en peso), mientras que en Gramnegativassupone sólo del 1 al 10%.

COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ESTRUCTURA BÁSICAS

DEL PEPTIDOGLUCANOEstá formado por repeticiones de una unidad

disacarídica fundamental unida a su vez a un tetrapéptido.Distintas cadenas (formadas por el esqueleto de azúcares)se unen entre sí por determinados enlaces peptídicos entretetrapétidos de cadenas diferentes. Veamos todo ello en suconcreción química:

La unidad disacarídica repetitiva: consiste en N-acetilglucosamina (NAG) unida por enlace ß(14) a N-acetilmurámico (NAM). Obsérvese que el NAM es el 3OD-lactiléter de la NAG (o sea, se deriva de unir el ácido D-láctico con el OH del C3 de la NAG).

Las distintas unidades disacarídicas se van uniendo entresí por enlaces ß(14) entre el NAM de una unidad y la NAGde la siguiente. Este enlace es susceptible a la roturacatalizada por el enzima lisozima. El número derepeticiones (n) puede oscilar entre 10 y 100.

La cadena tetrapeptídica: Desde el grupo carboxilo de cadaácido NAM, y mediante un enlace amido, se encuentra unidoel tetrapéptido. Un tetrapéptido típico de muchasbacterias es:

LalaninaDglutámicomesodiaminopimélicoDalanina

Obsérvese la alternancia de aminoácidos D y L en el tetrapéptido.

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La estructura global: Las distintas cadenaspolisacarídicas, con sus respectivos tetrapéptidos, se unenentre sí por medio de puentes o enlaces peptídicos, entreun aminoácido de una cadena (p. ej., el aminoácido nº3,como el mesoDAP del ejemplo) y otro aminoácido de unacadena adyacente (la Dala terminal). De este modo, laestructura global es una sola macromolécula gigante queenvuelve al protoplasto, formando un sáculo rígido, a modode tejido continuo, que tiene el volumen y la forma de labacteria respectiva.

En bacterias Gramnegativas este sáculo está formado por una sola capa (o unas pocas) de cadenas de PG.

En Grampositivas existen varias capas (hay varios niveles de PG).

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A continuación describiremos por separado el PGde Grampositivas y Gramnegativas, dando indicacionesde sus principales variantes.

EL PEPTIDOGLUCANO DE BACTERIAS GRAM NEGATIVAS En la mayor parte de Gramnegativas el peptidoglucano

corresponde a la composición y estructura que acabamos dedescribir. Sin embargo, en las espiroquetas, eldiaminoácido en posición 3, en vez de ser mesoDAP, estásustituido por la Lornitina (que también es undiaminoácido).

El enlace entre cadenas polisacarídicas se realizanormalmente mediante unión peptídica directa entre elgrupo carboxilo de la Dala terminal y el grupo amino delmesoDAP. Ahora bien, en este enlace participan solamenteel 50% de los tetrapéptidos. Los demás péptidos noparticipan en enlaces, y entre estos últimos se encuentranincluso dipéptidos y tripéptidos.

El resultado es una capa simple de PG (de 1 nm deespesor), a modo de malla floja, y con grandes poros (los“huecos” dejados por las zonas donde no hay enlacepeptídicos). Ello explica el comportamiento de lasbacterias Gramnegativas en la tinción de Gram: al añadirel alcohol, se produce una deshidratación que tiende acontraer la estructura del PG, pero los poros son grandesy por ellos sale el primer colorante (el violeta degenciana). El ulterior tratamiento de la preparación conel colorante de contraste (fuchsina o safranina) tiñe aestas bacterias de rojo.

EL PEPTIDOGLUCANO DE BACTERIAS GRAM POSITIVAS Es más variado que el de Gramnegativas, sobre todo en función de ciertas variantes en la composición del tetrapéptido y del tipo de enlaces entre los tetrapéptidos.

Variantes en composición del tetrapéptido:

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En bacterias Corineformes:

el grupo CO en del Dglu (2) puedeestar amidado o unido a una glicina(Gly);

el aa (1) puede ser Gly o LSer, enlugar de la Lala;

el hidroxilo en 6 del NAM puede estaracetilado, lo que hace que el PG deestas bacterias sea resistente a lalisozima.

Muchas bacterias Grampositivas :carecen demesoDAP (3), y en su lugar puede existir:

LLDAP Ldiaminobutírico (DAB) Llisina Lhomoserina Lornitina

Desde el punto de vista estructural, el PG de Gram-positivas se caracteriza por la existencia de múltiplescapas, existiendo entrecruzamientos tanto entre cadenasadyacentes en el mismo nivel como entre niveles distintos.El resultado es una red tridimensional gruesa (hasta 50capas en algunos Bacillus), y más compacta que en Gram-negativas. De todas formas, el grado de compacidad varíaentre especies, y depende de:

nº de NAM que contengan tetrapétidos que participen en entrecruzamientos;

longitud del puente peptídicoEllo condiciona a su vez la intensidad de la gram-

positividad en la tinción de Gram.RELACIONES ENTRE ESTRUCTURA Y FUNCIÓN EN EL

PEPTIDOGLUCANOLa arquitectura molecular del sáculo de mureína

está aún sujeta a debate. Sin embargo, uno de los modelos recientes más aceptado se podría resumir de la

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siguiente manera:

Los resultados de difracción de rayos X parecenindicar que las unidades disacarídicas de lascadenas están giradas unas respecto de otras,formando una estructura helicoidal de orden 4 o 5.A resultas de ello, los péptidos protruyenalternativamente: hacia arriba, a la izquierda,hacia abajo, a la derecha, y vuelta a empezar,etc. Esta organización permite que una cadena de PGse pueda unir con cadenas cercanas de su mismonivel, así como con cadenas por encima y por debajode su nivel, formando un perfecto entramadotridimensional (al menos en las Grampositivas).

La orientación de las cadenas azucaradas enrelación con la superficie celular aún estádebatida. Parece que se disponen casi paralelas ala superficie celular, con una tendencia a unaforma espiral por encima de la membranacitoplásmica. Si consideramos una bacteria de formabacilar, esta espiral cerrada se dispone siguiendoel perímetro circular (y no siguiendo el ejelongitudinal). Los grupos tetrapeptídicos salenperpendicularmente de los NAM, en sentido verticalhacia la membrana. Sin embargo, cuando dostetrapétidos de un nivel se unen entre sí, formanun puente casi horizontal, formando ángulos de unos90o repecto de los esqueletos carbonados, ysiguiendo el eje longitudinal de la célula.

Esta estructura confiere una serie de importantes propiedades

1) Gran rigidez, que contrarresta las fuerzas osmóticasa que está sometido el protoplasto (aguanta presionesde unas 5 a 15 atmósferas). Esta rigidez depende de:

a) el grado de entrecruzamiento;

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b) el hecho de que el enlace ß(14) es muy compacto.La alternancia regular entre anillos piranósicos deNAG y de NAM genera uno de los polisacáridos másestables desde el punto de vista termodinámico, querecuerda en su “estilo” a la quitina y a lacelulosa;

c) la alternancia en el tetrapéptido, de aminoácidosen configuraciones D y L supone una factoradicional que confiere aún más fuerzaestructural, y además permite que todas lascadenas laterales de estos aminoácidos sedispongan hacia el mismo lado, facilitando laformación de puentes de H.

2) Pero, al mismo tiempo, la estructura permite unanotable flexibilidad. Ello colabora, junto con surigidez, a soportar variaciones amplias de la tensiónosmótica del protoplasto.

3) Condiciona la forma celular. Aunque la química delPG, por sí misma, no determina la forma, es sudisposición espacial la responsable principal de estaforma.

OTROS COMPONENTES DE LA PARED CELULAR DE

BACTERIAS GRAM POSITIVAS: LA MATRIZ

Como ya dijimos, el PG de las bacterias Grampositivas seencuentra inmerso en una matriz, que puede representarhasta el 50% del peso de la pared celular, y que estáconstituida por largos polímeros denominados ácidosteicoicos, pudiendo existir también (o en su lugar) losácidos teicurónicos y los lipoteicoicos. Estos componentesllegan a sobresalir de la superficie celular y suministranespecificidad antigénica.

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Ácidos teicoicos:Están presentes en muchas bacterias Grampositivas,

pero no en todas. Son polímeros de hasta 30 unidades deglicerolfosfato o ribitolfosfato, unidas entre sí porenlaces fosfodiéster, en los que la mayoría de losgrupos OH están sustituidos por H, azúcares,aminoazúcares o D alanina.

Los ácidos teicoicos están unidos covalentemente alpeptidoglucano, concretamente al OH en posición 6 delNAM, a través de una unidad de enlace, variable segúnlas especies. (Por ejemplo, en una especie deMicrococcus, el elemento de enlace consiste englicerolP3 NAG P).

Ácidos teicurónicos:Ciertas bacterias Grampositivas, cuando se

someten a un régimen de limitación de fosfato sonincapaces de sintetizar ácidos teicoicos, pero ensu lugar producen ácidos teicurónicos. Losteicurónicos consisten en polímeros aniónicosformados por la alternancia de ácidos urónicos (quetienen grupos COOH libres) y aminozúcares como laNacetil galactosamina.

Ácidos lipoteicoicos:

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Están presentes en todas las bacterias Gram-positivas, aun en condiciones de carencia defosfato. Se trata simplemente de ácidos glicerol-teicoicos que se encuentran unidos a la membranacitoplásmica, concretamente se unen por enlacefosfodiéster con glucolípidos de membrana, mientrasque el otro extremo de la cadena queda expuesto alexterior.

En Streptococcus pyogenes las cadenas delipoteicoicos se encuentran asociadas con lallamada proteína M, originando una microfibrillasque sobresalen notablemente hacia el exteriorcelular (observables a microscopio electrónico), yque facilitan la unión a las células de animales enque parasitan estas bacterias.

Funciones de los polímeros de la matriz:

Parece ser que su papel principal es suministraruna carga neta negativa a la pared celular, lo quepermite captar cationes divalentes (p. ej., Mg++),que a su vez se necesitan para muchas actividadesenzimáticas de la membrana citoplásmica o delespacio periplásmico, que participan de lamorfogénesis y división de la pared celular.

Como ya dijimos, los ácidos teicoicos y teicurónicosson buenos antígenos. Cuando no están cubiertos porestructuras más externas (como cápsulas),constituyen el antígeno somático O de las bacteriasGrampositivas.

Finalmente, en algunas bacterias, sumistran, juntocon el PG, receptores específicos para la adsorciónde ciertos bacteriófagos

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PARED CELULAR DE LAS BACTERIAS ÁCIDO ALCOHOL

RESISTENTESDeterminadas bacterias Grampositivas (corineformes,Nocardia y, en especial Mycobacterium) presentan una paredcelular muy compleja, con abundancia de lípidos (algoexcepcional entre las Grampositivas).

Estas bacterias no se tiñen con los colorantes normales,pero una vez que se han teñido con fucsina (forzandomediante calentamiento de la preparación), tienenresistencia a decolorarse por una mezcla de ácidoclorhídrico al 3% en etanol de 96o. Por ello se denominancomo bacterias ácidoalcohol resistentes. Esta propiedaddepende esencialmente de la presencia, en su pared celularde unos lípidos llamados ácidos micólicos.

Químicamente, esta pared celular consiste en un esqueletoformado por dos tipos de polímeros, unidos covalentementeentre sí:

un peptidoglucano especial (la diferencia másimportante es que en vez de Nacetil murámico existeNglucolilmurámico);

un arabinogalactano de gran peso molecular.

Ambos polímeros se encuentran enlazados a través defosfodiéster entre una unidad de murámico y una delas arabinosas. Pero a su vez, este esqueleto se unecovalentemente a los ácidos micólicos.

Los ácidos micólicos son ßhidroxiácidos grasos ramificadosen , cuya longitud de cadena es grande (desde C78 a C91en Mycobacterium). Están unidos al esqueleto de la P.C. deforma uniforme, a través de enlaces con los OH en 5 de lasunidades de arabinosa.

Por lo tanto, el esqueleto de la P.C. de estas bacterias

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consiste en:

peptidoglucanoarabinogalactanoácidos micólicos.

Pero aparte de este esqueleto complejo, la P.C. de las bacterias ácidoalcohol resistentes exhibe una variedad de lípidos:

1) Glucolípidos:

a) Micolatos de trehalosa: dos unidades de trehalosaunidas entre sí por enlace (11´), y en donde losgrupos 6 y 6´ están unidos con ácidos micólicos.Constituyen el llamado factor de crecimiento encuerdas, debido a que son responsables de laagregación de los individuos bacterianos en formade “cuerdas”.

b) Sulfolípidos de trehalosa: están localizados enla periferia de la P.C., y parecen serimpartantes factores de virulencia. EnMycobacterium tuberculosis (el bacilo de latuberculosis) estos sulfolípidos de trehalosafuncionan como evasinas, es decir, facilitan elque la bacteria escape a la acción de losmacrófagos inhibiendo la fusión del fagosoma conel lisosoma, lo cual puede explicar el hecho deque estosmicroorganismos tengan éxito comoparásitos intracelulares.

c) Micósidos: Localizados en la periferia,consisten en la unión por enlace éster entreácidos micólicos y azúcares (incluyendoácidos urónicos, desoxiosas, aminozúcares,etc.).

2) Ceras: Unión de ácidos micólicos conftioceroles (alcoholes ramificados de altopeso molecular: C30 C34).

El alto contenido en lípidos confiere una serie de propiedades a estas bacterias (aparte de la ácido-

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alcohol resistencia ya citada):

o aspecto y consistencia cérea de sus colonias; o crecen formando grumos en medios líquidos;o gran impermeabilidad de la P.C., que a su vez

condiciona una gran resistencia a la desecación y gran resistencia a sustancias antibacterianas (detergentes, oxidantes, ácidos, bases, etc).

LA PARED DE BACTERIAS GRAM NEGATIVAS

La pared de las bacterias Gramnegativas esestructuralmente más compleja que la de Grampositivas,cosa que se puede comprobar al observar un cortetransversal al microscopio electrónico: por encima de lamembrana citoplásmica y hasta el exterior se puedenapreciar 5 capas, alternándose las claras (L2, L5) y lasoscuras (más densas a los electrones: L1, L3, L4).

La capa densa L4 corresponde al peptidoglucano (yaestudiado), que se encuentra inmerso en la capa clara L5,que consiste en un espacio periplásmico, limitado entre lamembrana citoplásmica y una membrana externa. La delgadacapa de peptidoglucano no constituye más del 510% de lapared. A continuación estudiaremos la peculiar membranaexterna de las bacterias Gramnegativas y el espacioperiplásmico.

LA MEMBRANA EXTERNA DE BACTERIAS GRAM -

NEGATIVASSe trata de una estructura de bicapa lipídica exclusiva delas bacterias Gramnegativas. Como otras bicapas lipídicas,consta de una doble capa de lípidos, junto con proteínasde matriz (estas últimas atravesando total o parcialmente

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la bicapa). Por supuesto, en la bicapa lipídica, losgrupos polares quedan hacia afuera, mientras que loshidrófobos tienden al interior.

Ahora bien, la composición química y la disposición de loselementos de esta membrana externa son muy distintos a losde una membrana típica:

o la bicapa es altamente asimétrica:

o en la capa externa existe un 60% de proteínas y un 40% de una macromolécula exclusiva de estamembrana externa: el lipopolisacárido (LPS);

o en la capa interna no hay LPS, existiendo fosfolípidos (FL), lipoproteínas (LPP) y otras proteínas.

El conjunto es un mosaico fluido que permite eldesplazamiento lateral de los fosfolípidos, del LPS, y delas proteínas, pero no de las lipoproteínas unidascovalentemente al peptidoglucano. Sin embargo, estafluidez es menor que la de la membrana citoplásmica.

COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ESTRUCTURA DE LA

MEMBRANA EXTERNA

La membrana externa se encuentra unida con el peptidoglucano subyacente a través de distintos componentes y tipos de enlaces:

enlaces iónicos, mediados por cationes divalentes, entre distintas proteínas de la membrana externa y el PG;

enlaces hidrófobos entre fosfolípidos y proteínas de la capa interior de la membrana externa con el PG;

enlaces covalentes entre algunas moléculas de lipoproteína y el PG.

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Parece ser que la membrana externa está en contactodirecto con la plasmática en numerosos puntos, denominadoszonas de adhesión. Puede que se trate de regiones en lasque produzca una auténtica fusión entre estos dos tipos demembrana, facilitando quizá el transporte de ciertassustancias desde el exterior al interior celular.

Estudiaremos a continuación los componentes de la membranaexterna, aludiendo a su composición química, estructura yfunciones.Fosfolípidos (FL)

Se localizan en la lámina interna de la m. ext. Lacomposición en fosfolípidos es similar a la de lamembrana citoplásmica, con un ligero enriquecimiento enfosfatidiletanolamina.

Lipopolisacárido (LPS)

Se trata de una macromolécula exclusiva de lalámina externa de la membrana externa de bacterias Gram-negativas, responsable de muchas de las propiedadesbiológicas de estas bacterias. Se le conoce también conel nombre de endotoxina (toxina termoestable, nodifusible). Se trata de un glucolípido complejo, quepodemos considerar compuesto de tres regiones odominios:

lípido A, que es la porción más proximal, y decarácter hidrofóbico;

región intermedia, llamada oligosacárido medular;

región distal (cadena lateral específica,polisacarídica) a base de repeticiones de unospocos azúcares. Es de carácter hidrofílico yconstituye el antígeno somático O de las6bacterias Gramnegativas.

i) El lípido A: esta región es prácticamente idéntica entodas las bacterias Gramnegativas. Consiste en un

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disacárido formado por dos unidades de glucosamina unidaspor enlace ß(16), pero donde todos los grupos OH (menosuno) y NH2 están sustituidos (unidos a otras moléculas):Obsérvese que

existen 5 (a veces 6) ácidos grasos, todos ellos saturados, con predominio de ß hidroximirístico (un ácido graso C14).

El OH original en 4´ está sustituido por arabinosaminafosfato. El OH en 1 está sustituido por fosforil-

etanolamina (a veces pirofosforil-etanolamina).

ii) El oligosacárido medular (también llamado corazón onúcleo): se une al lípido A a través del OH en 3´. Sepueden considerar dos fracciones:

la fracción del núcleo interno, a base de dostipos de azúcares exclusivos de Gram negativas:2ceto3desoxioctónico (KDO) y LgliceroDmanoheptosa(Hep). Alguna de las Hep y alguno de los KDOpueden a su vez estar unidos a fosforil-etanolamina (o pirofosforiletanolamina). Estaregión es muy rica en grupos cargados,especialmente con carga negativa (de los fosfatosy KDO).

La fracción del núcleo externo está constituidaa base de hexosas (glucosa, galactosa, NAG, y aveces algunas hexosas más raras).

iii) Cadena lateral específica: polisacárido repetitivo,que se proyecta hacia el exterior celular, y queconstituye el Ag somático O de bacterias Gramnegativas.Consiste en la repetición (hasta 40 veces) de unidadestri, tetra o pentasacarídicas (en estos dos últimos casosuno de los azúcares de cada repetición queda lateralrespecto del esqueleto lineal que forman los demás).

De todas estas regiones del LPS la única indispensable para la viabilidad es el lípido

A.Los mutantes incapaces de sintetizar las cadenas

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laterales o el oligosacárido medular dan coloniasrugosas y están afectados en distintas propiedadesbiológicas, pero pueden sobrevivir.

PAPELES Y FUNCIONES DEL LPS

1. Papel estructural: el LPS es el componente esencialde la membrana externa. La porción hidrofóbica (lascadenas de ácidos grasos del lípido A) se proyectan haciael interior de esta membrana. Precisamente es laestructura del lípido A la principal responsable de lamenor fluidez de dicha membrana, y por lo tanto de lamayor resistencia física. (Obsérvese que, mientrascualquier fosfolípido tiene dos cadenas de ácido graso,el lípido A posee 5 o 6, todas ellas unidas al mismodisacárido, generando una molécula más “masiva.”).

2. A su vez, la propiedad anterior hace que sea menossoluble a detergentes y más resistente a disolventesorgánicos.

3. Es menos permeable a muchas moléculas hidrofóbicas,incluyendo antibióticos, debido a las largas cadenaslaterales hidrofílicas.

4. Se une a cationes divalentes (como Mg++ o Zn++), loque contribuye a la mayor estabilidad de la membranaexterna. Esta presencia de cationes suministra unambiente adecuado para muchas funciones de la P.C. (Siañadimos un agente quelante como el EDTA, o eliminamos elMg++ y lo sustituimos por Ca++, se produce ladesorganización de la membrana externa).

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5. Como ya dijimos, el LPS constituye la endotoxina delas bacterias Gramnegativas. La función como endotoxina sedebe a la región del lípido A. Sus propiedades comoendotoxina están en el origen de muchos síntomaspatológicos propiciados por patógenos Gramnegativos:

a. pirogenicidad (inducción de fiebre)b. hipotensiónc. en casos graves, choque letal, por fallo

cardíacod. actividad necrótica de tejidos.

6. Pero igualmente, tiene efectos beneficiosos: estimulauna serie de mecanismos defensivos del hospedador,incluyendo la activación del complemento, que puedeocasionar la lisis de la bacteria, mejora las propiedadesde los fagocitos, etc. Es decir, a pesar del nombre deendotoxina, el LPS no es intrínsecamente tóxico, sino quesu efecto depende de la respuesta del hospedador. Elmacrófago es la célula del hospedador principalresponsable de la mediación de los efectos del LPS, tantolos positivos como los negativos. El macrófago poseereceptores de membrana para detectar el LPS bacteriano, yen respuesta a él, libera una serie de moléculasmediadoras (citoquinas) que actúan a su vez sobre diversaspartes del sistema inmunitario. De hecho, los efectosnegativos se deben a comportamientos incontroladosdesencadenados en el propio sistema inmunitario.

7. El LPS, y concretamente las cadenas lateralesconstituyen el antígeno somático O, cuya especificidadviene determinada por la secuencia repetitiva de azúcares.Esta porción condiciona la virulencia de las bacteriasGramnegativas patógenas, por lo que debe de ser esencialen la interacción hospedadorparásito.

Proteínas de la membrana externa

Están intercaladas en esta membrana, participando en laestabilización de la

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arquitectura tridimensional, interaccionando unas conotras y con los lípidos. Entre ellas, las másimportantes son las porinas.

Las porinas son proteínas de unos 35 kDa, que seagregan formando trímeros con canales interiores, y queatraviesan la membrana de parte a parte. Su función espermitir el paso de sustancias a través de dichoscanales interiores, siempre que su peso molecular seacompatible con el tamaño de los canales (suelen sermoléculas entre 500 y 700 dalton). En lasenterobacterias, las porinas colaboran en la proteccióncontra las sales biliares que existen en el ecosistemaintestinal donde pasan parte de su vida.

Existen otras proteínas minoritarias parecidas aporinas, que actúan como canales específicos quepermiten el paso de ciertas moléculas: vitamina B12,quelatos de Fe, nucleósidos, maltodextrinas, etc.Algunas de ellas sirven simultáneamente como receptoresde fagos.

PAPELES Y FUNCIONES DE LA MEMBRANA EXTERNA

1) Actúa como tamiz molecular, que permite la difusiónúnicamente de moléculas relativamente pequeñas. Estosupone una protección frente a muchos agentesantibacterianos: colorantes, ácidos biliares,antibióticos, enzimas (p. ej., la lisozima, que podríaalcanzar y atacar al PG). Recuérdese que las porinas sólopermiten el paso de sustancias hidrofílicas por debajo deltamaño especificado por el diámetro de los canales.

2) Condiciona propiedades de superficie:

a) grado de humedad (humectabilidad)b) adhesividadc) carga eléctrica.

3) Es la estructura donde se fijan los componentes del

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complemento (sistema defensivo de los animales superioresque conduce a la inserción, en la membrana externa, de unaserie de proteínas llamadas complejo de ataque a lamembrana, que agujerea dicha membrana y ocasiona la lisisde la bacteria).

4) Ciertas proteínas y cadenas laterales del LPS puedenser lugares de adsorción (receptores específicos) de fagosy bacteriocinas.

5) Punto de anclaje del anillo externo (“L”) delcorpúsculo basal de los flagelos

EL ESPACIO PERIPLÁSMICOEntre la membrana externa y la membrana citoplásmicaexiste un compartimento acuoso bañando al peptidoglucano,denominado periplasma o espacio periplásmico. El volumende este compartimento puede llegar a representar un 2040%del volumen celular total. El contenido del periplasma (el“gel periplásmico”) incluye:

RNasa y fosfatasa, que digieren moléculas que porsí mismas no pueden pasar al citoplasma.

Penicilinasa: degrada penicilina, evitandodestrucción de PG

proteínas de transporte de nutrientes (p. ej., demaltosa)

proteínas de transporte de nutrientes (p. ej., demaltosa)

proteínas de unión a estímulos químicos. En bacterias desnitrificantes y

quimiolitoautotrofas, existen proteínas implicadasen el transporte de electrones.

El periplasma cumple una función de osmorregulación: Elperiplasma es una solución densa, con alta concentraciónde macromoléculas, y que participa en la regulación de laosmolaridad celular frente a la tonicidad del medioexterior. Para ello, existe en este espacio periplásmico

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un oligosacárido derivado de la membrana citoplásmica(ODM, o según sus iniciales inglesas, MDO), a base de 10unidades de ßDglucosa (unidas entre sí por enlaces

12) con sustituyentes ácidos.

En medios de alta osmolaridad (por ejemplo, enlos fluidos corporales), disminuye laconcentración del oligosacárido.

En ambientes de baja osmolaridad (p. ej., aguasfecales), aumenta mucho la concentración de dichamolécula. De este modo, la presión de turgor delprotoplasto setransmite contra el peptidoglucano, que comosabemos ya, es la estructura de la pared celular.que aguanta las variaciones de presión osmótica.

PAREDES DE LAS ARQUEASAunque las arqueas pueden comportarse como Grampositivas ocomo Gramnegativas, no se suele aludir a esto en estedominio de procariotas, ya que sus paredes tienen poco quever con las de eubacterias. Exceptuando el géneroThermoplasma, carente de pared celular, las demás arqueasposeen, por encima de la membrana citoplásmica, algún tipode estructura con funciones de pared celular.

En muchos casos las funciones de pared celular sonejercidas simplemente por una capa S paracristalina,a base de disposición regular de subunidadesidénticas de una proteína o glucoproteína (p. ej.,Methanococcus, Methanogenium). Recuerde que en ciertasarqueas de ambientes extremos, esta capa S estáestabilizada por factores de esos ambientes: En elhalófilo obligado Halobacterium las subunidades deglucoproteína se estabilizan por altasconcentraciones de ión Na+. En el termoacidófiloSulfolobus la estabilidad la confieren los bajísimos pH.

En Methanospirillum y en Methanothrix varias células, cadauna con su capa S, se encuentran englobadas por unavaina común, a base de proteínas y carbohidratos, conuna estructura a base de anillos paralelos.

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En Methanosarcina y Halococcus la capa S se encuentrarodeada de metanocondroitina,un polímero a base de N-acetilgalactosamina, glucurónico, glucosa y manosa.(Esta metanocondroitina es similar al

condroitín sulfato presente en tejido conjuntivo deanimales).

Finalmente, los miembros del orden Methanobacterialesposeen una pared de pseudomureína, un extrañopeptidoglucano no basado en NAM. Consiste en un esqueletode unidades repetitivas de NAG unidas por enlace ß(13)con Nacetil talosaminourónico (NAT, un azúcar exclusivode estos organismos). El grupo NH2 del NAT va unido a suvez con un tetrapéptido, pero en éste sólo participanaminoácidos de la serie L. Al igual que en la mureína delas eubacterias, las diversas cadenas se unen entre sípor enlaces peptídicos entre el aminoácido terminal (4)de un tetrapéptido y el diaminoácido (3) de otra cadena.

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