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la pared celular
©2002 Timothy Paustian, University of Wisconsin-Madison
propiedades generales
esta discusión se limitará a la pared celular eubacteriana. Vamos a pasar una buena cantidad de tiempo hablando de la pared celular, ¿por qué es tan importante?
la pared celular es una estructura crítica en las células bacterianas. La mayoría de las bacterias no pueden vivir sin ellos. Dentro de la célula bacteriana hay una alta concentración de soluto y una gran presión en la membrana (75 lb/in2)., Fuera de la célula hay un concentrado de soluto bajo. Una ley fundamental de la física es que el agua tenderá a fluir en una célula para equilibrar la cantidad de agua dentro y fuera de la célula. Recuerde que las membranas evitan que la mayoría de las otras moléculas las atraviesen, pero el agua Sí. Sin algo que sostenga la membrana la célula se hincharía y estallaría. Una pared celular protege a las bacterias de la lisis osmótica
La pared celular también determina la forma de la célula. Cualquier célula que ha perdido su pared celular, ya sea artificial o naturalmente, se vuelve amorfa, sin una forma definida.,
la estructura y síntesis de la pared celular es exclusiva de los procariotas. (Las plantas también hacen paredes celulares, pero son estructuras completamente diferentes.) Muchos compuestos que se encuentran en la pared celular bacteriana no se encuentran en ningún otro lugar en la naturaleza. Hay numerosos agentes antibacterianos que se dirigen a la pared celular porque los mamíferos no sintetizan paredes y, por lo tanto, son inmunes a los efectos tóxicos de estos agentes. Incluso sintetizas una enzima anti-pared celular., La lisozima es una enzima que se encuentra en las lágrimas y la saliva, que descompone un componente de las paredes celulares y es una parte crítica de la defensa de los mamíferos contra la invasión bacteriana.
antes de comenzar esta discusión sobre las paredes celulares, permítanme recordarles que hay dos tipos básicos de estructuras de paredes celulares bacterianas que se han estudiado en detalle. Gram positivo (G+) y Gram negativo (G -). Las células bacterianas se ven muy diferentes después de la tinción con la tinción de Gram. Las células G + son moradas y las células G son rojas.
Figura 1 – una tinción de Gram de células de Staphylococcus Gram+.,
Figura 2-tinción de Gram-E. coli células
La base de esta reacción diferencial se refiere a la pared celular. Mire las micrografías electrónicas de un Gram + típico y una Gram – célula típica en las figuras a continuación.
Figura 3-micrografía electrónica de una pared celular G+.
la Figura 4 – micrografía Electrónica de un G – pared celular.
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la celda G tiene una capa adicional y desde la vista externa de la celda el exterior está enrevesado., (No es realmente obvio en la foto de arriba)
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la pared G + es mucho más gruesa que la G – y desde su vista externa tiene un aspecto más suave.
Las células Gram + y – comparten una cosa en común que es única para las bacterias: el peptidoglicano. Hablaremos de la estructura de esto y luego pasaremos a la disposición de las paredes celulares.
El peptidoglicano es una capa rígida gruesa que se encuentra en las células G+ y G -. Se compone de una celosía superpuesta de 2 azúcares que están reticulados por puentes de aminoácidos. La composición molecular exacta de estas capas es específica de la especie.,
los dos azúcares son N-acetil glucosamina (NAG) y N-acetil ácido murámico (NAM). El NAM solo se encuentra en las paredes celulares de las bacterias y no en ningún otro lugar. Adjunto a NAM es una cadena lateral generalmente de cuatro aminoácidos. Se han observado muchas paredes celulares bacterianas y el puente cruzado se compone más comúnmente de…,
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L-alanina
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D-alanina*
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D-glutámico*
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diamino pimelic ácido (DPA)
La estructura química de peptidoglicano
tenga en cuenta que los D-aminoácidos son diferentes de los L-aminoácidos encontrados en las proteínas. Los aminoácidos D tienen la misma estructura y composición que los aminoácidos L, excepto que son imágenes especulares de los aminoácidos L (ver la figura a continuación). La mayoría de los sistemas biológicos han evolucionado para manejar comúnmente solo la forma L de compuestos., Sin embargo, las bacterias usan los D-aminoácidos en sus paredes celulares y tienen enzimas llamadas racemasas para convertir entre las formas D y L.
Figura 5-una comparación de los aminoácidos L y D. Tenga en cuenta que si bien la estructura es idéntica, es imposible superponerlos.
la cadena lateral NAM, NAG y aminoácidos forman una sola unidad de peptidoglicano que puede unirse con otras unidades a través de enlaces covalentes para formar un polímero repetitivo., El polímero se fortalece aún más mediante enlaces cruzados entre el aminoácido 3 (ácido D-glutámico anterior) de una unidad y el aminoácido 4 (DPA) del siguiente tetrapéptido glicano . En algunos microbios G + A menudo hay un péptido compuesto de glicina, serina y treonina entre los puentes cruzados. El capítulo sobre metabolismo tiene más información sobre la síntesis de la pared celular.
El grado de reticulación se determina el grado de rigidez. En las células G+, el peptidoglicano es una estructura tejida fuertemente reticulada que se envuelve alrededor de la célula., Es muy espeso con peptidoglicano que representa el 50% del peso de la célula y el 90% del peso de la pared celular. Las micrografías electrónicas muestran que el peptidoglicano tiene un grosor de 20-80 nm.
en las bacterias G el peptidoglicano es mucho más delgado, con solo el 15-20% de la pared celular compuesta de peptidoglicano y esto solo está entrecruzado intermitentemente. En ambos casos, el peptidoglicano puede considerarse como una malla fuerte y tejida que mantiene la forma de la célula. No es una barrera a los solutos, las aberturas en la malla son grandes y todo tipo de moléculas pueden pasar a través de ellas.,
Figura 6-una caricatura de la malla de peptidoglicano.
la pared celular es el sitio de acción de muchos antibióticos y agentes antibacterianos importantes. La penicilina inhibe la síntesis de la pared celular. Lisozima una enzima que se encuentra en las lágrimas y la saliva ataca el peptidoglicano. Hidroliza la conexión NAG-NAM.
la pared celular Gram +
una capa gruesa de peptidoglicano constituye la mayor parte de la pared celular G+. Como resultado, la pared celular G + es muy sensible a la acción de la lisozima y la penicilina, o sus derivados., La penicilina es a menudo el antibiótico de elección para las infecciones causadas por organismos G+. Un ejemplo es Streptococcus pyogenes que causa la faringitis estreptocócica. Esto casi siempre se trata con algún tipo de penicilina
Figura 7 – La Pared Celular Gram positiva
otra estructura en la pared celular G+ es el ácido teicoico. Es un polímero de glicerol o ribitol Unido por grupos fosfato. Se unen aminoácidos, como la D-alanina. El ácido teicoico está covalentemente unido al ácido murámico y une varias capas de la malla de peptidoglicano.,
la Figura 8 – La estructura del ácido teicoico
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