Envoltura celular

La envoltura celular comprende la membrana celular interna y la pared celular de una bacteria. En las bacterias gramnegativas también se incluye una membrana externa. Esta envoltura no está presente en Mollicutes donde la pared celular está ausente.

Las envolturas de células bacterianas se dividen en dos categorías principales: un tipo grampositivo que se tiñe de color púrpura durante la tinción de Gram y un tipo gramnegativo que se tiñe de rosa durante la tinción de Gram. Cualquiera de los tipos puede tener una cápsula envolvente de polisacáridos para una protección adicional. Como grupo, se les conoce como bacterias encapsuladas en polisacáridos.

Función

Como en otros organismos, la pared celular bacteriana proporciona integridad estructural a la célula. En los procariotas, la función principal de la pared celular es proteger a la célula de la presión de turgencia interna causada por concentraciones mucho más altas de proteínas y otras moléculas dentro de la célula en comparación con su entorno externo. La pared celular bacteriana se diferencia de la de todos los demás organismos por la presencia de peptidoglicano (poli-N-acetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico), que se encuentra inmediatamente fuera de la pared celular. membrana citoplasmática. El peptidoglicano es responsable de la rigidez de la pared celular bacteriana y de la determinación de la forma celular. Es relativamente poroso y no se considera una barrera de permeabilidad para sustratos pequeños. Si bien todas las paredes celulares bacterianas (con algunas excepciones, por ejemplo, parásitos intracelulares como Mycoplasma) contienen peptidoglicano, no todas las paredes celulares tienen las mismas estructuras generales. Esto se expresa en particular mediante la clasificación en bacterias grampositivas y gramnegativas.

Tipos de envolturas celulares bacterianas

La pared celular grampositiva

La pared celular grampositiva se caracteriza por la presencia de una capa muy gruesa de peptidoglicano, que es responsable de la retención de los colorantes cristal violeta durante el procedimiento de tinción de Gram. Se encuentra exclusivamente en organismos pertenecientes a Actinomycetota (u organismos grampositivos con alto %G+C) y Bacillota (u organismos grampositivos con bajo %G+C). Las bacterias del grupo Deinococcota también pueden exhibir un comportamiento de tinción grampositivo, pero contienen algunas estructuras de pared celular típicas de organismos gramnegativos. Incrustados en la pared celular grampositiva hay polialcoholes llamados ácidos teicoicos, algunos de los cuales están unidos a lípidos para formar ácidos lipoteicoicos. Debido a que los ácidos lipoteicoicos están unidos covalentemente a los lípidos dentro de la membrana citoplasmática, son responsables de unir el peptidoglicano a la membrana citoplasmática. Los ácidos teicoicos dan a la pared celular grampositiva una carga negativa general debido a la presencia de enlaces fosfodiéster entre los monómeros del ácido teicoico.

Fuera de la pared celular, muchas bacterias Gram positivas tienen una capa S de células "en mosaico" proteínas. La capa S favorece la unión y la formación de biopelículas. Fuera de la capa S, suele haber una cápsula de polisacáridos. La cápsula ayuda a la bacteria a evadir la fagocitosis del huésped. En cultivos de laboratorio, la capa S y la cápsula a menudo se pierden por evolución reductiva (la pérdida de un rasgo en ausencia de selección positiva).

La pared celular gramnegativa

La pared celular gramnegativa contiene una capa de peptidoglicano adyacente a la membrana citoplasmática más delgada que la pared grampositiva, que es responsable de la incapacidad de la pared celular para retener la tinción violeta cristal tras la decoloración con etanol durante la terapia Gram. tinción. Además de la capa de peptidoglicano, la pared celular gramnegativa también contiene una membrana externa adicional compuesta por fosfolípidos y lipopolisacáridos que miran hacia el ambiente externo. La naturaleza altamente cargada de los lipopolisacáridos confiere una carga negativa general a la pared celular gramnegativa. La estructura química de los lipopolisacáridos de la membrana externa suele ser exclusiva de cepas bacterianas específicas (es decir, subespecies) y es responsable de muchas de las propiedades antigénicas de estas cepas.

Como bicapa de fosfolípidos, la porción lipídica de la membrana externa es en gran medida impermeable a todas las moléculas cargadas. Sin embargo, en la membrana externa hay canales llamados porinas que permiten el transporte pasivo de muchos iones, azúcares y aminoácidos a través de la membrana externa. Por tanto, estas moléculas están presentes en el periplasma, la región entre la membrana plasmática y la membrana externa. El periplasma contiene la capa de peptidoglicano y muchas proteínas responsables de la unión o hidrólisis del sustrato y la recepción de señales extracelulares. Se cree que el periplasma existe en un estado similar a un gel en lugar de un líquido debido a la alta concentración de proteínas y peptidoglicano que se encuentra en su interior. Debido a su ubicación entre las membranas citoplasmática y externa, las señales recibidas y los sustratos unidos están disponibles para ser transportados a través de la membrana citoplasmática utilizando proteínas de transporte y señalización incrustadas allí.

En la naturaleza, muchas bacterias Gram-negativas no cultivadas también tienen una capa S y una cápsula. Estas estructuras suelen perderse durante el cultivo en laboratorio.

Micobacterias (bacterias acidorresistentes)

Las Micobacterias tienen una envoltura celular que no es típica de las grampositivas ni de las gramnegativas. La envoltura celular de las micobacterias no consiste en la membrana externa característica de las gramnegativas, pero tiene una importante estructura de pared de peptidoglicano-arabinogalactano-ácido micólico que proporciona una barrera de permeabilidad externa. Por lo tanto, se cree que existe un 'pseudoperiplasma' compartimento entre la membrana citoplasmática y esta barrera exterior. La naturaleza de este compartimento no se comprende bien. Las bacterias acidorresistentes, como las micobacterias, son resistentes a la decoloración causada por los ácidos durante los procedimientos de tinción. El alto contenido de ácido micólico de las Mycobacteria es responsable del patrón de tinción de mala absorción seguida de una alta retención. La técnica de tinción más común utilizada para identificar bacterias acidorresistentes es la tinción de Ziehl-Neelsen o tinción acidorresistente, en la que los bacilos acidorresistentes se tiñen de color rojo brillante y se destacan claramente sobre un fondo azul.

Bacterias que carecen de pared celular de peptidoglicano

Las bacterias intracelulares obligadas de la familia Chlamydiaceae son únicas en su morfología, ya que no contienen cantidades detectables de peptidoglicano en la pared celular de sus formas infecciosas. En cambio, las formas extracelulares de estas bacterias gramnegativas mantienen su integridad estructural confiando en una capa de proteínas ricas en cisteína entrecruzadas con enlaces disulfuro, que se encuentra entre la membrana citoplasmática y la membrana externa de una manera análoga a la capa de peptidoglicano en otras bacterias. Bacterias Gram-negativo. En las formas intracelulares de la bacteria no se encuentra el entrecruzamiento disulfuro, lo que confiere a esta forma una forma más frágil mecánicamente.

Las envolturas celulares de la clase bacteriana de los mollicutes no tienen pared celular. Las principales bacterias patógenas de esta clase son micoplasma y ureaplasma.

Las bacterias en forma de L son cepas de bacterias que carecen de paredes celulares derivadas de bacterias que normalmente poseen paredes celulares.