Pared y envoltura celular bacteriana

La envoltura celular bacteriana es el límite en capas que protege la célula, mantiene su forma contra la presión de turgencia y media el intercambio con el medio ambiente, con el peptidoglicano como su polímero estructural definitorio.

Definition

La envoltura celular bacteriana comprende las capas externas al citoplasma —la membrana citoplasmática, la pared celular de peptidoglicano y, en las bacterias Gram-negativas, una membrana externa— que juntas protegen la célula y rigen sus interacciones con el medio ambiente.

Scope

Este tema cubre la estructura y biosíntesis del peptidoglicano; las arquitecturas contrastantes de la pared Gram-positiva y la pared Gram-negativa con su membrana externa y lipopolisacárido; los ácidos teicoicos, el periplasma y las porinas; la pared celular arqueana y su falta de peptidoglicano; y la base de la tinción de Gram. Conecta la química de la envoltura con la tinción, la acción antibiótica y el reconocimiento inmune.

Core questions

• ¿Cómo proporciona el peptidoglicano resistencia mecánica al tiempo que permite el crecimiento?
• ¿Qué características estructurales distinguen las envolturas Gram-positivas de las Gram-negativas?
• ¿Por qué muchos antibióticos se dirigen a la síntesis de la pared celular?
• ¿Cómo difieren las envolturas arqueanas de las bacterianas?

Key concepts

• Estructura y entrecruzamiento del peptidoglicano
• Pared Gram-positiva y ácidos teicoicos
• Membrana externa Gram-negativa y lipopolisacárido
• Periplasma y porinas
• Base de la tinción de Gram

Mechanisms

El peptidoglicano es una malla de hebras de glicano entrecruzadas por péptidos cortos, formando un sáculo continuo que resiste la presión de turgencia. En las células Gram-positivas, esta capa es gruesa y está asociada con ácidos teicoicos; en las células Gram-negativas, es delgada y se encuentra en el periplasma debajo de una membrana externa cuyo lipopolisacárido actúa como barrera y endotoxina. La síntesis de la pared requiere enzimas coordinadas con precisión que insertan material nuevo mientras mantienen la integridad, razón por la cual la interferencia con estos pasos es letal para la célula.

Clinical relevance

La pared de peptidoglicano es exclusiva de las bacterias y es el objetivo de importantes clases de antibióticos como los betalactámicos y los glicopéptidos, mientras que el lipopolisacárido de la membrana externa Gram-negativa es un potente estimulador de las respuestas inmunes del huésped, lo que hace que la estructura de la envoltura sea central tanto para la acción antimicrobiana como para las interacciones huésped-microbio.

History

El método de tinción diferencial de Christian Gram, introducido en 1884, dividió las bacterias en dos grandes grupos cuya distinción se explicó más tarde por diferencias en la arquitectura de la pared celular reveladas a través de la bioquímica y la microscopía electrónica en el siglo XX, vinculando una tinción clásica con la estructura molecular.

Key figures

• Christian Gram
• Hans Christian Joachim Gram

Seminal works

• willey2020
• madigan2018

Frequently asked questions

¿Por qué los antibióticos betalactámicos afectan a las bacterias pero no a las células humanas?

Los betalactámicos interfieren con las enzimas que construyen el peptidoglicano, un polímero que se encuentra solo en las paredes celulares bacterianas. Las células humanas carecen de peptidoglicano, por lo que los fármacos actúan selectivamente sobre el objetivo bacteriano.