Lectura TEMA 2.- LA Pared Celular EN Bacteria Y Archaea PDF

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LECTURA TEMA 2.- LA PARED CELULAR EN BACTERIA Y ARCHAEA La pared celular cumple diversas funciones: ★ Soporta presiones causadas por la alta concentración de solutos disueltos en las células procariotas que genera una presión osmótica significativa. También impide la explosión (lisis celular). ★ Confiere forma y rigidez. Ciertos antibióticos tienen como objetivo la síntesis de la pared celular, de manera que dejan expuesta la lisis. En células humanas, como carecen de pared celular, estos antibióticos presentan beneficios obvios contra las infecciones bacterianas. PEPTIDOGLICANO Existen dos tipos de bacterias gram positivas y gram negativas, según cómo reacciona la tinción de Gram. Esta reacción se basa en la diferencia entre la estructura de la pared celular Gram positiva y gram negativo.

Gram positivas: pared celular gruesa formada por un solo tipo de molécula. Gram negativas: pared celular (“cubierta celular”), de al menos dos capas. PEPTIDOGLICANO: Capa rígida responsable de la resistencia de la célula, presente únicamente en el dominio Bacteria. ESTRUCTURA: IMPORTANTE A SABER ★ No todas las bacterias examinadas tienen DAP en su peptidoglicano; algunas tienen lisina en su lugar. ★ Una característica inusual del peptidoglicano es la presencia de dos aminoácidos del estereoisómero D: D-alanina y ácido D-glutámico. ★ Se han descrito más de cien peptidoglicanos químicamente distintos que varían en sus entrecruzamientos peptídicos y/o en sus puentes. Sin embargo, la porción de glicano es la misma en todos los peptidoglicanos; solo está formada por Nacetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico, y siempre enlazados por enlaces P-1,4.

Lúa Castro Martínez

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★ En esta imagen podemos observar cadenas largas de peptidoglicano que se colocan adyacentes para formar una lámina que rodea la célula. ★ Conectadas por entrecruzamientos entre aminoácidos que aportan rigidez en las direcciones X e Y . Cuantos más entrecruzamientos mayor es la rigidez.

ENTRECRUZAMIENTOS GRAM NEGATIVAS: Enlace peptídico entre el grupo amino de DAP de una cadena de glicano y el grupo carboxilo de la D-alanina terminal de la cadena de glicano adyacente. ENTRECRUZAMIENTOS GRAM POSITIVAS: A través de un pequeño puente peptídico, en el que la clase y el número de aac varía de una especie a otra. Ej imagen: Staphylococcus aureus. imagen LISOZIMA: enzima que corta el enlace glicosídico P-1,4 entre la N-acetilglucosamina y el ácido N-acetilmurámico en el peptidoglicano , debilitando así la pared celular. Esto puede provocar que el agua entre y tenga lugar la lisis celular. Esta sustancia está presente en algunas secreciones animales como saliva, lágrimas y otros líquidos corporales además funciona como línea de defensa principal contra infecciones bacterianas.

La pared celular gram positiva ★ Hasta un 90 % de la pared celular gram positiva está compuesta de peptidoglicano. ★ Aunque algunas bacterias tienen una sola capa de peptidoglicano, muchas bacterias grampositivas presentan varias láminas de peptidoglicano apiladas. ★ Se cree que el peptidoglicano se sintetiza en forma de «cables» de unos 50 nm de ancho formados cada uno por varios filamentos de glicano entrecruzados. A medida que se sintetiza el peptidoglicano, los cables se van entrecruzando para formar una estructura de pared todavía más fuerte. Lúa Castro Martínez

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Ácidos teicoicos: moléculas ácidas embebidas en la pared celular. ★ Estos polialcoholes unidos por enlaces fosfato están cargados negativamente, de forma que son en parte responsables de la carga eléctrica total negativa de la superficie celular. ★ Los ácidos teicoicos también unen Ca2 + y Mg2 + para transportarlos al interior de la célula. ★ Algunos ácidos teicoicos están unidos covalentemente a lípidos de membrana, y en ese caso reciben el nombre de ácidos lipoteicoicos. Algunos organismos carecen de pared celular: A) MICOPLASMAS: bacterias patógenas relacionadas con las grampositivas que causan enfermedades a los seres humanos y a otros animales. La mayoría de los micoplasmas tienen membrana citoplasmática esteroles, que aportan fuerza y rigidez a la membrana igual que lo hacen en las membranas citoplasmáticas de las células eucariotas. B) EL GRUPO DE THERMOPLASMA, ESPECIES DE ARCHAEA: Estos organismos son capaces de sobrevivir sin pared porque contienen una membrana citoplasmática inusualmente resistente o porque viven en hábitats protegidos osmóticamente, como el cuerpo de los animales. Las membranas de Thermoplasma contienen moléculas llamadas lipoglicanos que cumplen una función de fortalecimiento similar.

La pared celular gram negativa: En las bacterias gramnegativas, solo una pequeña fracción de pared celular es peptidoglicano, ya que la mayor parte la constituye la membrana externa. Esta capa es una segunda bicapa lipídica, pero no solo está formada por fosfolípidos y proteínas como la membrana citoplasmática, sino que, contiene también polisacáridos, y los lípidos y los polisacáridos unidos formando complejo. Por ello, se la suele llamar capa de lipopolisacáridos o LPS.

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LIPOPOLISACÁRIDOS: ★ En esta imagen se muestra la relación de la capa de LPS con toda la pared celular gramnegativa. La porción lipídica del LPS, llamada lípido A, no es un lípido típico, derivado del glicerol sino que los ácidos grasos están unidos mediante los grupos amino de un disacárido compuesto por dos unidades de fosfato de glucosamina. El disacárido está unido al núcleo del polisacárido a través de KDO.

★ Aunque su función principal es aportar resistencia a la célula gram negativa, una importante propiedad biológica del LPS es su toxicidad para los animales. Entre las bacterias gram negativas patógenas para los humanos más conocidas se encuentran especies como la Salmonella. ★ El término endotoxina se refiere a este componente tóxico del LPS, cuya toxicidad está asociada al lípido A. Algunas endotoxinas causan violentos síntomas en humanos, como flatulencias, diarrea y vómitos. PERIPLASMA Y PORINAS: Una de las funciones principales de la membrana externa es impedir que las proteínas que llevan a cabo su actividad fuera de la membrana citoplasmática escapen de la célula por difusión. Estas proteínas se encuentran en una zona denominada periplasma: ★ Espacio, ubicado entre la superficie exterior de la membrana citoplasmática y la cara interior de la membrana externa, tiene unos 15 nm de ancho. ★ Consistencia gelatinosa a causa de la gran concentración de proteínas que contiene. ★ Puede contener varias clases diferentes de proteínas. Pueden ser enzimas hidrolíticos, que se ocupan de la degradación inicial de las moléculas de los alimentos; proteínas de unión, que empiezan el proceso de transporte de sustancias...

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La membrana exterior es relativamente permeable a las moléculas pequeñas (incluso a moléculas hidrófilas) por la presencia de unas proteínas llamadas porinas: ★ Funcionan como canales para la entrada y salida de solutos. ★ Tenemos dos tipos de porinas: ○ Específicas: tienen un sitio de unión para una sola sustancia o para un grupo reducido de sustancias estructuralmente relacionadas. ○ Inespecíficas: forman canales llenos de agua, a través de los cuales puede pasar cualquier sustancia pequeña.

En esta imagen se puede observar el modelo molecular de las porinas: ★ Cuatro poros presentes, uno en cada una de las proteínas que forman una molécula de porina y un poro central más pequeño (rodeado) entre las proteínas de la porina, de 1 nm de diámetro en la membrana externa a través del cual pueden pasar moléculas muy pequeñas.

Relación de la estructura de la pared celular con la tinción de Gram: diferencia estructural entre la pared celular de las bacterias grampositivas y la de las gramnegativas es la causa de las diferencias en la reacción con el colorante de Gram. Recordemos que en la tinción de Gram se forma un complejo insoluble entre el cristal violeta y el yodo en el interior de la célula. ★ Las bacterias grampositivas tienen una pared muy gruesa formada fundamentalmente por peptidoglicano. Durante la tinción de Gram, la pared celular gram positiva es deshidratada por el alcohol, que hace que los poros de las paredes se cierren e impide así que se escape el complejo insoluble de cristal violeta y yodo. ★ En las bacterias gramnegativas, por el contrario, el alcohol penetra rápidamente a través de la membrana externa rica en lípidos y extrae el complejo cristal violetayodo de la célula. Después del tratamiento con alcohol, las células gramnegativas son prácticamente invisibles a menos que se vuelvan a teñir con un segundo colorante, un procedimiento estándar en la tinción de Gram.

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