PARED CELULAR BACTERIANA

Las bacterias tienen una enorme presión osmótica en su interior, lo que produce que haya un equivalente de 2 atmósferas de presión. Por esto, además de el hecho de que muchas especies vivan en condiciones extremas de salinidad, temperatura o presión, poseen una estructura protectora, la pared celular. Ésta se encuentra sobre la membrana plasmática. Además de proteger y dar resistencia otorga la forma de la célula. Químicamente está compuesta por un compuesto llamado peptigoglicano o mureína. Éste se compone de 2 tipos de moléculas glucídicas: N-acetilglucosamina y ácido N-acetil murámico. Ambas se unen mediante enlaces beta-1,4, pero existen uniones más fuertas aún que aumentan la rigidez y resistencia de la pared. Esas uniones se producen entre los llamados tetrapéptidos de glicano, unas macromoléculas formadas por la unión de 4 aminoácidos: D-alanina, L-alanina, D-glutámico y lisina (en gram positivas) o ácido diaminopimélico (en gram negativas). Esas uniones transversales a las uniones beta-1,4 dan mayor consistencia. En caso de gram positivas, el 90% de la pared es el peptidoglicano, al que se añaden alcoholes llamados ácidos ticoicos, unos derivados de glúcidos que aportan carga negativa y favorecen el intercambio iónico entre el interior y exterior celular.

En bacterias gram negativas el peptidoglicano es sólo el 10% de la pared, que está ocnsituida además por una capa membranosa externa a ésta llamada membrana de lipopolisacáridos. Ésta está formada por polisacáridos unidos a lípidos y representa un alto porcentaje de la composición total de la pared (mide más de 10 nm de grosor). Esta membrana externa de lipopolisacáridos, tamién llamada LPS está formada por tres tipos de componentes: el lípido A, el núcleo del polisacárido y el polisacárido específico O. El lípido A es un tipo de lípido formado por la unión de cadenas de ácidos grasos a oligosacáridos de N-acetilglucosamina por enlaces éster-amino. Confiere el carácter tóxico a las becterias Gram negativas debido al caracter de las endotoxinas que contiene el lípido A. El núcelo del polisacárido está formado por la molécula KDO (cetodesoxioctonato), varias heptosas (monosacáridos de 7 carbonos) y uniones de glucosas con galactosas. Finalmente el polisacárido O presenta repeticiones de glucosas, galactosas, manosas, ramnosas, abecuosas y tivelosas. La membrana de LPS contiene además unas proteínas porinas que con un diámetro de cerca de 1 nm permiten el paso de determinadas moléculas pequeñas hidrofílicas y aumenta la permeabilidad.
La clave de la tinción Gram que divide las bacterias en 2 grupos en función de su pared celular, es que las gram negativas, al recibir la tinción y formar un complejo de cristal violeta y Iodo y añadir un alcohol, se puede extraer, lo cual no es posible en gram positivas

ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR Y LA PARED

La membrana celular es una estructura fundamental de las bacterias y de todas las células del mundo. Es una barrera selectiva que rodea completamente el citoplasma y permite que determinadas moléculas e iones entren y salgan de la célula. Químicamente es una bicapa lipídica formada por miles de fosfolípidos, unos lípidos que tienen una región polar hidrofílica y una región hidrofóbica que repele el agua. Por tanto, de forma espontánea la bicapa se organiza de forma que la región hidrofílica se orienta hacia el exterior y la región hidrofóbica hacia el interior manteniendo una gran estabilidad. Además, la membrana tiene embebidas algunas proteínas integrales, que pueden atravesar completamente la bicapa, o no hacerlo. Ciertos iones como el Ca2+ o el Mg2+ ayudan a dar estabilidad a las membranas.
Ambas capas, externa e interna de la membrana interaccionan con proteínas del medio externo e interno respectivamente (proteínas periféricas) que participanen diferentes funciones.
Es importante saber que la membrana no es una capa rígida, sino que tiene una cierta fluidez y que los fosfolípidos y las proteínas pueden moverse en ella por lo que se llama mosaico fluido.

Sinembargo, las membranas tienen unas moléculas lipídicas como los esteroles en aucatioras y los haponoides en bacterias, que dan rigidez y disminuyen la fluidez de la bicapa. En el caso de arqueo-bacterias, las membranas son químicamente distintas. No tienen ácidos grasos unidos al glicerol, sino que tienen unas moléculas llamadas fitano, formadas por la unión de varios lípidos de tipo isopreno. Estos fitanos se unen al glicerol por un enlace de tipo éter, a diferencia de bacterias y eucariontes que tienen enlaces tipo éster. Además, las arqueas suelen tener una mono capa en vez de bicapa. Esto aumenta la estabilidad y resistencia de arqueas hipertermófilas que resisten altas temperaturas.

Sobre las funciones de la membrana, además de ser una barrera que separa el medio externo del interno, y una puerte selectiva de permeabilidad, también permiten el procesamiento de moléculas e iones y la unión a sustratos esepcíficos. El intercambio entre componentes moleculares e iónicos es debido a 3 mecanismos que no entraremos en profundidad a detallar, porque su conocimiento pertenece a la carrera universitaria de Biología en cursos de microbiología y bioquímica, pero si citaremos brevemente:
-Transporte simple mediado por permeasas
-Translocación de grupo
-Transporte ABC: ATP, binding, casttle
Estos 3 mecanismos permiten el paso de sustancias de dentro a fuera de la célula y viceversa a expensas de la energía, bien a costa del potencial electroquímico producido por la Fuerza Motriz de Protones, o bien por la hidrólisis del ATP para dar ADP + Pi.
Finalmente existe otro mecanismo de liberación de proteínas de mayor tamaño, llamado translocación protéica, llevado a cabo por proteínas transmembranosas llamadas translocasas. Estas, son capaces de liberar enzimas amilasas o celulasas necesarias para hacer la digestión extracelular de determinados sustratos y así después introducir los monómeros en el interior celular graceas a los 3 mecanismos mencionados anteriormente.