UNIVERSIDAD DEL VALLE.

2.1. PEPTIDOGLUCANO.

El peptidoglucano bacteriano gram positivo está constituido por un disacárido constituido por N-Acetil-Glucosamina y N-Acetil-Murámico, unidos por enlaces beta 1-4. El segundo elemento del peptidoglicano es un tetrapéptido unido al N-Acetil-Murámico constituido por los aminoácios (en orden descendente) L-Alanina, D-Glutamato, L-Lysina y D-Alanina. Cada unidad de peptidoglicano se une a las siguiente mediante un puente peptídico de cinco Glicinas (o puenta de pentaglicina) el cual comienza desde la L-Lysina de la primera unidad peptídica de peptidoglicano y termina en el aminoácido D-Alanina de la unidad peptídica de péptidoglicano siguiente.

Es de impotancia científica el hecho de que los seres humanos tengamos una enzima llamada Lisosima que es específica para romper los enlaces beta 1-4 de la subunidad disacárida del péptidoglucán y desestabilizar la pared bacteriana.

Fig.2.Estructura del peptidoglicano en bacterias gram positivas y gram negativas. 

2.2. ACIDOS TEICOICOS.

Son polímeros de glicerol y ribitol unidos por grupos fosfato. Aminoácidos como D-Alanina o Monosacáridos están unidos a los grupos glicerol y ribitol. Los ácidos teicoicos pueden estar unidos al peptidoglucano mediante un enlace covalente con el hidroxilo 6 del N-Acetil-Murámico y en este caso se denomina ácido teicoico, o bien a los lípidos de membrana y en éste último caso se denomina ácido hipoteicoico o lipoteicoico. Ambas clases de ácidos teicoicos se extienden hasta la superficie del peptidoglicano contribuyendo a dotar la pared con cargas negativas. Mantener la pared bacteriana con cargas negativas brinda a la bacteria ser repelida o aceptada en un medio según las fuerzas moleculares que actúen sobre ella, también sirve para retener los iones Na+ que son importantes para la entrada de glucosa a canales simport para glucosa y sodio. El estudiante de Bacteriología General debe tener en claro que los ácidos teicoicos no forman parte de la estructura de las bacterias gram negativas y que son también importantes antígenos en las bacterias gram positivas. 

3. ELEMENTOS MOLECULARES DE LA PARED BACTERIANA DE LAS BACTERIAS GRAM -.

Los elementos espaciales, estructurales y moleculares que forman la pared bacteriana gram negativa que van desde el exterior de la membrana plasmática (que no hace parte de la pared bacteriana) son: el espacio periplásmico que contiene a otro de los elementos de la pared llamado peptidoglucán; la membrana externa, la cual contiene en su parte interna una monocapa de lípidos; y en su parte externa una capa de lipopolisacáridos. 

Fig 3, 4 y 5. Pared Celular Gram Negativa.

3.1. PEPTIDOGLUCANO.

Una unidad de peptidoglucano bacteriano gram negativo está constituido por un disacárido constituido por N-Acetil-Glucosamina y N-Acetil-Murámico, unidos (estos monómeros) por enlaces beta 1-4. El segundo elemento del peptidoglicano es un tetrapéptido unido al N-Acetil-Murámico constituido por los aminoácios (en orden descendente) L-Alanina, D-Glutamato, ácido Diaminopimélico (o Ácido Mesodiaminopimélico) y D-Alanina. Cada unidad de peptidoglicano se une a la siguiente mediante interacciones molecuares directas entre el ácido Diaminopimélico de la primera unidad peptídica de peptidoglicano y el aminoácido D-Alanina de la unidad peptídica de péptidoglicano siguiente. 

Constituido por tres partes moleculares unidas y ordenadas y son: el lípido A, un polisacárido central o core y una cadena lateral O (definido también como antígeno O).

La primera parte de la molécula es la fracción tóxica (el lípido A), las dos siguientes forman la fracción antigénica. No existe una estructura de LPS universal, el LPS más estudiado es el de Salmonella tiphimurium.

La región del lípido A contienedos derivado de azucar glucosamina, cada uno de ellos está unido a tres ácidos grasos de cadena larga (uno de ellos es el ácido beta-hidroximirístico, que es exclusivo del lípido A) y grupos fosfato y pirofosfato. El lípido A se encuentra inserto en la membrana externa, mientras el resto de la molécula de LPS sobresale a la superficie. Un polisacárido central denominado core está unido al lípido A. En Salmomella, está formado por 10 azúcares, muchos de ellos con estructura poco corriente. El core es un distintivo entre especies bacterianas dado que no cambia en bacterias de la misma especie pero difiere entre las otras especies de eubacterias gram negativas. La cadena lateral O o antígeno O es una cadena polisacárida mas o menos larga que se extiende hacia afuera del núcleo (core). Posee azúcares peculiares variando la composicion de según la cepa bacteriana (este cambio ocurre entre bacterias de la misma especie). Aunque las cadenas laterales O son facilmente reconocibles por los Acs del huesped, las bacterias gram negativas pueden incapacitar las defensas del huesped cambiando rapidamente la naturaleza de los antígenos O para evitar la detección.

El LPS es importante por varias razones, además de las ya mencionadas de defensa frente al huesped, contribuye a la carga negativa de la superficie bacteriana (explicada su importancia análogamente a los ácidos teicoicos), ya que el polisacárido central contiene normalmente azúcares cargados y fosfato. El LPS facilita la estabilidad de la estructura de la membrana. Además el lípido A es a menudo tóxico, como consecuencia el LPS puede actuar como endotoxina y causar algunos de los síntomas que se desarrollan en las infecciones por bacterias gram negativas. Importante: las bacterias gram positivas no contienen LPS dentro de la estructura de su pared. 

3.3. MEMBRANA EXTERNA.

A diferencia de la membrana citoplasmática bacteriana, la membrana externa pertenece a la pared celular bacteriana. Sólo está presente en bacterias gram negativas. Está constituida por una monocapa lipídica (fosfolipídica o glucolipídica) la cual se une mediante interacciones hidrofóbicas de los ácidos grasos a la región hidrófoba del lípido A. Tambien está constituida por proteinas que pueden o no atravesar la membrana. Una de las funciones más importantes es servir como barrera protectora. Evita o disminuye la entrada de sales biliares, antibióticos y otras sústancias tóxicas que podrían destruir o lesionar la bacteria. También, la membrana externa es incluso más permeable que la plasmática y permite el paso de moléculas pequeñas como glucosa y otros monosacáridos. Esto se debe a la presencia de proteinas porinas, moléculas como la vitamina B12, pueden transportarse a través de la membrana externa mediante transportadores específicos. La membrana externa también evita la pérdida de constituyentes como las enzimas periplasmáticas. 

Es una región espacial que contiene al peptidoglicano. Es una zona gelatinosa llena de agua, sustratos y enzimas. En este lugar se encuentra la maquinaria perfecta para lisar, escindir y sintetizar las moléculas constituyentes de la pared, se puede pensar que es un lisosoma espacial por que es ahí donde se generan monómeros de polímeros inservibles u obtenidos del medio para ser ingresados al interior celular, también contiene las enzimas que reparan o reorganizan el peptidoglucano y varios componentes de la membran externa. Hay fármacos que pueden frenar las funciones metabólicas vitales de las bacterias, y es allí (en el espacio periplasmático) en donde se encuentran las enzimas para destruirlos, modificarlos o impedir el paso de estos al interior celular.

Hay también una proteina que sostiene el peptidoglucán y la membrana externa llamada lipoproteina de anclaje o lipoproteina de Braun. El espacio periplásmico en bacterias gram positivas es escaso o ausente. 

Determinadas bacterias Gram-positivas (corineformes, Nocardia y, en especial Mycobacterium) presentan una P.C. (pared celular) muy compleja, con abundancia de lípidos (algo excepcional entre las Gram-positivas). Estas bacterias no se tiñen con los colorantes normales, pero una vez que se han teñido con fucsina (forzando mediante calentamiento de la preparación), tienen resistencia a decolorarse por una mezcla de ácido clorhídrico al 3% en etanol de 96o. Por ello se denominan como bacterias ácido-alcohol resistentes. Esta propiedad depende esencialmente de la presencia, en su P.C. de unos lípidos llamados ácidos micólicos.

Químicamente, esta P.C. consiste en un esqueleto formado por dos tipos de polímeros, unidos covalentemente entre sí: un peptidoglucano especial (la diferencia más importante es que en vez de N-acetil murámico existe N-glucolil-murámico); un arabinogalactano de gran peso molecular. Ambos polímeros se encuentran enlazados a través de fosfodiéster entre una unidad de murámico y una de las arabinosas. Pero a su vez, este esqueleto se une covalentemente a los ácidos micólicos.

Los ácidos micólicos son beta-hidroxiácidos grasos ramificados, cuya longitud de cadena es grande (desde C78 a C91 en Mycobacterium). Están unidos al esqueleto de la P.C. de forma uniforme, a través de enlaces con los -OH en 5 de las unidades de arabinosa. Por lo tanto, el esqueleto de la P.C. de estas bacterias consiste en:

Pero aparte de este esqueleto complejo, la pared celular de las bacterias ácido-alcohol resistentes exhibe una variedad de lípidos:

A.Glucolípidos:

Micolatos de trehalosa: dos unidades de trehalosa unidas entre sí, y en donde los grupos 6 y 6´ están unidos con ácidos micólicos. Constituyen el llamado factor de crecimiento en cuerdas o factor cord, debido a que son responsables de la agregación de los individuos bacterianos en forma de "cuerdas".

Sulfolípidos de trehalosa: están localizados en la periferia de la P.C., y parecen ser importantes factores de virulencia. En Mycobacterium tuberculosis (el bacilo de la tuberculosis) estos sulfolípidos de trehalosa funcionan como evasinas, es decir, facilitan el que la bacteria escape a la acción de los macrófagos inhibiendo la fusión del fagosoma con el lisosoma, lo cual puede explicar el hecho de que estos microorganismos tengan éxito como parásitos intracelulares.

Micósidos: Localizados en la periferia, consisten en la unión por enlace éster entre ácidos micólicos y azúcares (incluyendo ácidos urónicos, desoxiosas, aminozúcares, etc.).

B.Ceras: Unión de ácidos micólicos con ftioceroles (alcoholes ramificados de alto peso molecular: C30 – C34).

El alto contenido en lípidos confiere una serie de propiedades a estas bacterias (aparte de la ácido-alcohol resistencia ya citada): crecen formando grumos en medios líquido; gran impermeabilidad de la P.C., que a su vez condiciona gran resistencia a la desecación y gran resistencia a sustancias antibacterianas (detergentes, oxidantes, ácidos, bases, etc).

Para determinar la presencia de estas bacterias no es sufiente la tinción por el método de Gram, dado que éste no se fija sobre ellas (por el componente lipídico). Es necesario utilizar otra técnica denominada Tinción de Ziehl-Neelsen que se resume en cuatro paso básicos:

• Colorante básico. Se utiliza Fucsina básica, el resultado es que ambas bacterias (ácido-alcohol resistentes o las que no lo son) tiñen de color rojo.

• Mordiente. El calor. Ambas bacterias mantienen el color rojo.

• Decoloración. Se usa alcohol-clorhídrico. El resultado es que las bacterias AAR(ácido-alcohol resistentes) permanecen del mismo color rojo, mientras que las que no lo son se decoloran.
• Contraste. .se utiliza azul de metileno para teñir aquellas bacterias no son AAR.

Fig.5. Pared Celular de una bacteria AAR.

5.BIBLIOGRAFÍA.

http://fai.unne.edu.ar/biologia/microgeneral/micro-ianez/05_micro.htm

http://images.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/images/05pare6.jpg&imgrefurl=http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/05pared.htm&h=270&w=426&sz=22&hl=es&start=2&tbnid=GADmELZKI2NqOM:&tbnh=80&tbnw=126&prev=/images%3Fq%3Dacido-alcohol%2Bresistente%2Bpared%2Bcelular%26gbv%3D2%26hl%3Des