Bacterias Gram negativas: pared celular

Tinción de Gram y estructura de la pared celular

Una de las tinciones diferenciales más conocidas es la de Gram, que permite agrupar a las bacterias en Gram positivas y bacterias Gram negativas.

El principio de la técnica se basa en la tinción de todos tipos de bacterias con cristal violeta o violeta de genciana y posteriormente decolorarlos con alcohol-acetona, después se utiliza un colorante de contraste como la fuscina o safranina que es de color rojo.

Una vez terminada la tinción, las bacterias Gram negativas presentan un color rojo o rosáceo, debido a que el alcohol utilizado en la tinción penetra la capa externa rica en lípidos y la capa de péptidoglicano no impide el paso del solvente, por lo que el complejo de violeta-yodo se extrae fácilmente. Esta diferencia en la tinción se debe a la composición de la pared celular, que en las bacterias Gram negativas tiene una capa delgada de peptidoglicano (Mureína).

La pared externa de las bacterias Gram negativas

Al observar la pared de las bacterias Gram negativas al microscopio se encuentran las siguientes capas

– Membrana externa que contiene fosfolípidos y el lipopolisacárido (LPS). Esta capa está estrechamente unida al peptidoglicano y es considerada un componente la pared celular de las bacterias Gram negativas.

– Una fina capa de péptidoglicano

– Espacio periplasmático o periplasma

– Membrana citoplasmática

La membrana externa de las bacterias Gram negativas

Las bacterias Gram negativas poseen en su pared celular una capa adicional compuesta de lipopolisacárido (LPS) cuya estructura tiene tres partes:

Polisacárido O específico: Este varía entre especies, generalmente está formado por unidades de azúcares de seis carbonos (glucosa, ramnosa, galactosa o manosa), así como uno o más dideosiazúcares poco frecuentes como abeucosa, colitosa, paratosa o tivelosa. Estos azúcares se unen formando cadenas de cuatro o cinco unidades, que frecuentemente se encuentran ramificadas. La repetición de estas secuencias da lugar a la formación del polisacárido O. Este componente es un potente estimulador de la respuesta inmune.

Núcleo del polisacárido: Generalmente está formado por azúcares como la glucosa.

Lípido A: Es la parte lipídica del lipopolisacárido, no corresponde a un lípido de glicerol, en su lugar la unión de los ácidos grasos se hace por medio de uniones amino éster a un disacárido y este se une al núcleo del polisacárido. Los lípidos que se suelen encontrar en esta estructura son el ácido caproico, laúrico, mirístico, palmítico y esteárico. La estructura del lípido A del LPS puede ser tóxica para los animales y constituye el denominado complejo de la endotoxina.

Endotoxinas

Aunque la principal función de la membrana externa es estructural, una propiedad biológica es ser tóxica para los animales. Se encuentran, entre las Bacterias Gram negativas, especies que son patógenas para el hombre y otros mamíferos, entre las más conocidas están Salmonella, Shigella y Escherichia.

Los efectos tóxicos causados se asocian a la porción del lípido A en el lipopolisacárido. Como el lípido A está inmerso en el centro de la membrana, este solamente es tóxico cuando la célula es lisada por el ataque del complemento y fagocitosis o por lisis celular como consecuencia de la acción de antibióticos.

La toxicidad del lípido A radica en su capacidad de activar el complemento y estimular la liberación de citoquinas, en condiciones normales el complemento y las citoquinas forman parte del sistema inmune, pero si se encuentran en altas cantidades desencadenan procesos inflamatorios que pueden llevar a un shock séptico, este empieza con el colapso del sistema circulatorio y desencadena en la falla de múltiples órganos y finalmente la muerte.

Porinas

La membrana externa de las Bacterias Gram negativas es permeable a pequeñas moléculas, esto se debe a la presencia de unas proteínas transmembranales denominadas porinas, que actúan como canales de entrada y salida de sustancias hidrofílicas de bajo peso molecular.

Se han identificado porinas tanto específicas como inespecíficas; se han encontrado sitios de unión para una o más sustancias en la porinas específicas, mientras que las porinas inespecíficas forman canales llenos de agua por donde pasan diferentes tipos de sustancias.

Peptidoglicano

Está formado por dos polímeros, n-acetil-glucosamina y ácido N-acetilmuránico, ambos se unen para formar largos polímeros no ramificados en los que se alternan, estos polímeros a su vez interaccionan entre sí, formando una sola macromolécula enorme que se denomina red de mureína, y es la que otorga a la pared bacteriana sus propiedades físicas.

En las bacterias Gram negativas se encuentran pocos polímeros de péptido glucano, contienen de una a diez capas y no se encuentran unidas por puentes antipeptídicos, por lo que su pared es en su mayoría lipoproteínas que se sitúan en los grandes poros que contiene el peptidoglicano.

Periplasma

Es un espacio entre la membrana citoplasmática y la superficie interna de la membrana externa, tiene una consistencia gelatinosa probablemente debido a la presencia de abundantes proteínas periplásmicas.

El periplasma contiene diferentes tipos de proteínas entre ellas: enzimas hidrolíticas que permiten la degradación inicial de algunos nutrientes, proteínas de unión que inician el proceso de transporte de sustratos y quimiorreceptores, que son proteínas implicadas en respuestas quimiotácticas.

Bibliografía

– Foto: FisicaGramNegative
– Madigan., M, Martinko., J, Parlker., J. (2004)
– Mora., X. (2012)
– Pírez., M. (2018)