Para resistir las altas presiones de turgencia que hay en su interior, las bacterias poseen paredes celulares, que además son las responsables de la forma y rigidez de la célula.
Tipos de Gram
Las bacterias se dividen en dos grandes grupos:
- Bacterias Gram positivas
- Bacterias Gram negativas
La distinción inicial se debe a una tinción diferencial denominada tinción de Gram, pero la diferente reacción a la tinción de Gram se basa a las diferencias que existen en la estructura de las paredes celulares. Donde las bacterias Gram negativas está compuesta por varias capas y es bastante compleja. Las bacterias Gram positivas, tienen una pared hecha fundamentalmente por un solo tipo de molécula y suele ser más ancha.
Peptidoglicano
En la pared celular de Bacteria hay una capa rígida que es la responsable de la resistencia de la pared celular. En Bacteria Gram negativas existen capas adicionales que se sitúan en el exterior de ésta. Esta capa, que es muy similar en ambos tipos, se denomina capa de peptidoglicano (o mureína) y está formada por finas láminas compuestas por dos derivados de azúcares, N-acetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico y un pequeño grupo de aminoácidos que incluyen L-alanina, D-alanina, D-glutámico y/o bien, lisina o ácido diaminopimélico (DAP). Estos componentes se unen entre sí para formar una estructura repetitiva que se denomina tetrapéptido del glicano.
La estructura básica del peptidoglicano está constituida por una lámina en la que las cadenas de derivados de azúcares se conectan entre sí por puentes peptídicos a través de los aminoácidos. Cuando las cadenas se entrecruzan mediante puentes peptídicos se logra la rigidez característica de la pared.
En Bacteria Gram positivas, el peptidoglicano representa hasta el 90% de la pared, aunque otra clase de componentes, los ácidos teicoicos, también suelen estar presentes en pequeñas cantidades. aunque algunas bacterias poseen sólo una capa de peptidoglicano rodeando a la célula, muchas otras, en especial las Bacteria Gram positivas, presentan varias capas. En Bacteria Gram negativas el peptidoglicano constituye sólo alrededor del 10% de pared, estando constituido el resto por una membrana externa.
Diversidad del peptidoglicano
Se conocen más de 100 tipo distintos de peptidoglicano cuyas variaciones más importantes se refieren a los puentes interpeptídicos. Cualquier aminoácido presente en el tetrapéptido también puede presentarse en el puente, pero además otros aminoácidos como glicina, serina, treonina y ácido aspártico pueden estar también presentes. Se puede afirmar que si bien, puede variar la química exacta del peptidoglicano, la forma estructural es la misma en todos los casos: la N-acetilglucosamina y el ácido N-acetilmurámico forman el esqueleto estructural y las moléculas de N-acetilmurámico se unen entre sí a través de aminoácidos.
Células sin paredes celulares
El peptidoglicano que representa una molécula característica del dominio Bacteria, puede ser destruido por la acción de algunos agentes. Uno estos agentes es la lisozima, una enzima que rompe los enlaces glicosídicos entre las unidades de N-acetilglucosamina y de N-acetilmurámico presentes en el peptidoglicano y que en consecuencia debilita la pared.
El agua puede entonces entrar en la célula, y ésta se hincha y eventualmente explota, en un fenómeno denominado lisis. La lisozima se encuentra en algunas secreciones animales como las lágrimas, la saliva y otros fluidos corporales, y probablemente representa una importante barrera de defensa contra las infecciones bacterianas.
Si se añade al medio una concentración adecuada de un soluto que no penetre la célula, como la sacarosa, la presión osmótica externa equilibra entonces la presión interna (es decir, en condiciones osmóticas). En estas condiciones, la lisozima puede digerir el peptidoglicano, pero el agua no entra en la célula y por lo tanto, no ocurre la lisis, formándose entonces un protoplasto, es decir, una bacteria que ha perdido su pared celular.
Paredes celulares en Archaea
Algunas Archaea presentan paredes celulares que contienen un polisacárido similar al peptidoglicano. Este material se llama pseudopeptidoglicano. El esqueleto del pseudopeptidoglicano lo forman unidades alternativas de N-acetilglucosamina y el ácido N-acetiltalosaminurónico que reemplaza al ácido N-acetilmurámico del verdadero peptidoglicano.
Las paredes de otras Archaea carecen tanto de peptidoglicano como de pseudopeptidoglicano, y están formadas por polisacáridos, glicoproteínas o proteínas. Las halófilas extremas poseen paredes celulares similares, pero presentan adicionalmente una gran abundancia de grupos sulfato. Sin embargo, el tipo más común de pared celular entre las Archaea es la capa superficial paracristalina (Capa S) que está compuesta por glicoproteína o proteína dispuesta en simetría hexagonal.
Salvo raras excepciones, todas las Archaea contienen pared de algún tipo que, como en Bacteria, evita la lisis osmótica y define la forma celular. Además, debido a que las paredes de Archaea no presentan peptidoglicano, todas las Archaea son resistentes en condiciones naturales a la acción de la lisozima y las penicilinas, agentes que destruyen este componente o inhiben su síntesis respectivamente.