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Pared celular de las Gram negativas

 

Las GRAM- poseen una membrana multicapeada al tener peptidoglicano y membrana externa. Si la tratamos con fenol extraeremos las proteínas y el lipopolisacárido, nos quedamos con el peptidoglicano más proteínas que están unidas covalentemente a él, lipoproteínas. Si tratamos con lisozima se rompe el peptidoglicano y queda sólo la lipoproteína. Para eliminar las proteínas se trata con proteasas y al final tenemos fragmentos dializables.

El peptidoglicano posee un bajo grado de entrecruzamiento y es muy fino. Todo el NAM y NAG sólo sirve para dar una vuelta a la célula. La pared celular tiene una membrana típica externa, no es una membrana normal, ésta membrana tiene los fosfolípidos de forma asimétrica en su distribución aunque el grosor es semejante al de una membrana normal. Tiene proteínas diferentes a las de la membrana plasmática y su estructura también es distinta. Existen diferentes especies de moléculas y hay 200 moléculas por célula aproximadamente. Los fosfolípidos miran sólo hacia la cara interna, hacía el exterior hay otras sustancias que son los lipopolisacáridos que reemplaza al fosfolípido. El lipopolisacárido se denomina endotoxina y es responsable de la toxicidad de las bacterias.

COMPOSICIÓN DEL LIPOPOLISACÁRIDO.-
El lipopolisacárido es exclusivo de Gram-.
Tiene una zona interna que es el lípido A, éste tiene dos subunidades de glucosamina unidas mediante enlace beta(1,6), por un lado están esterificadas y al menos tienen dos hidroxilos esterificados con el OH de ácidos grasos saturados o hidroxiácidos, esto le da el carácter lipídico.
El núcleo está formado por 2 ó 3 KDO (cetodesoxioctanato) unidos a 2 ó 3 heptosas y a unas hexosas y NAG.
La cadena lateral también llamado antígeno O está formado por un tetra o pentasacárido repetitivo formado por azúcares normales y otros raros.

GENERALIDADES DE LA PARED CELULAR DE GRAM-.-
Tras la membrana hay un espacio periplásmico, aquí hay oligosacáridos solubles, el peptidoglicano (es muy fino, con bajo grado de entrecruzamiento) y tiene también proteínas. Luego está la membrana externa con fosfolípidos en la cara interna de la bicapa y sin ellos en la capa externa en la que existe el lipopolisacárido.
Es importante la presencia de cationes bivalentes como el Mg2+ que estabiliza los grupos ácidos como los del KDO, estabilizan en general a la membrana.
Hay proteínas que forman poros, otras que unen el peptidoglicano con la membrana y otras diferentes.

TIPOS DE PROTEÍNAS DE LA MEMBRANA EXTERNA.-
Existen dos tipos de proteínas:
1.- Hoja plegada en beta: la proteína se pliega de esta forma, no son hidrofóbicas, son muy hidrofílicas y son resistentes a la hidrólisis o a la desnaturalización. Tenemos:
A.- Omp A de E. Coli son semejantes a otras como oprF de Pseudomonas, estabilizan la membrana externa (sus mutantes se redondean) y son importantes en la conjugación con células redondas. Son sensibles a la desnaturalización. Son como porinas. Forman monómeros y sólo un 2% ó 3% de ellas se pliegan en condiciones. Son muy abundantes.
B.- Porinas son las porinas típicas formadas por 3 proteínas que hacen un trímero, cada presenta un poro o canal. Se diferencian por el tamaño del canal y por las condiciones ambientales que estimulan su síntesis, son trímeros de proteínas. Hay distintos tipos:
.- No específicas: son trímeros que forman canales acuosos con una elevada permeabilidad para moléculas de pequeño tamaño (600-700D), prefieren cationes aunque no son muy selectivas (pasan fosfatos, péptidos pequeños, etc.). Un ejemplo es la OmpC de E. Coli, que da poros pequeños, o la OmpF que forma poros mayores que la anterior, la formación de ésta porina se reprime a los 37ºC y a elevada presión osmótica, al reprimirse ésta queda ompC.
.- Específica: Forman canales específicos y siguen la cinética de Michaelis-Menten. Forman canales acuosos específicos para cada sustrato, son como transportadores. La más estudiada es Lam B que es específica para la maltosa y la maltodextrina, es inducible, la entrada de moléculas se da por difusión. La molécula de maltosa es 1000 veces mayor a otros elementos. Además de transportadores también son receptores, algunos de estos receptores son aprovechados por fagos Lam B es usado por el fago ?. Otro ejemplo es la Tsx que está implicada en el paso de nucleótidos y es el fago T6 el que se aprovecha. (Ton A está involucrada en la entrada del ferricromo).
.- Receptores de alta afinidad: median en el transporte dependiente de energía de elementos (nutrientes) de mayor tamaño junto con otras proteínas que transportan la electricidad, aon muy específicos y no son poros abiertos. Por ejemplo: el transporte secuencial. Se media en el transporte por ejemplo de la vitamina B12, el sideróforo de Fe (proteína que la bacteria echa fuera y capta el Fe externo introduciéndose de nuevo usando receptores de alta afinidad). Así pues median en el transporte de nutrientes que están en baja concentración.
2.-Proteína de Braum: es una lipoproteína pequeña de unos 7500D, existen muchas moléculas por célula (1x105 mol/cél). Tiene una cisteína en el amino terminal que es la que se inserta en la membrana externa. El S forma un tioéster con un glicerol. El extremo amino tiene carácter hidrofóbico, es lo que se introduce en la membrana externa anclándose con los ácidos grasos. El carboxilo terminal se une a una cisteína. Esta proteína se une a los peptidoglicanos. En el carboxilo terminal existe una lisina. Una característica es que los mutantes se hinchan.

FUNCIONES DE LA MEMBRANA EXTERNA.-
1.- Es barrera de exclusión, no deja pasar proteínas que dañarían las células como son las toxinas, proteasas, peptidasas, etc. excluye sustancias hidrofóbicas o anfifílicas. No dejan pasar los detergentes.
Esto es debido al polisacárido. Si se desorganiza el lipopolisacárido la célula es más sensible a los antibióticos. La politrisina m ejerce las mismas funciones que el mp A, antibiótico autopromovido por el propio antibiótico, compite por los cationes con el lipopolisacárido. Si añadimos EDTA, (que secuestra los cationes y actúa quelando y por tanto desorganizando el lipopolisacárido), el antibiótico tiene mayor efecto. En los mutantes aumenta la permeabilidad de la membrana a sustancias hidrofóbicas cuando se pierden azúcares externos aumentando los fosfolípido de la membrana externa.
El antígeno O es importante porque hay patógenos que tienen este elemento muy corto se habla entonces de lipooligosacárido, son tremendamente susceptibles a detergentes, a péptidos catiónicos (de insectos) y a las sustancias hidrofóbicas.
2.- Permeabilidad. Las porinas son responsables de que sea permeable a ciertos agentes.
3.- Secreción de sustancias al exterior. Siempre tienen unas bombas de eflujo conectadas con la membrana plasmática, con un canal. Usan el sistema ABC para expulsar las drogas, antibióticos etc. por estos canales, entonces usan MF (facilitador principal). Se secretas sustancias como metabolitos, el sideróforo del Fe. Compuestos de las cápsulas, toxinas, etc.
4.- Previene la salida de proteínas periplásmicas como las enzimas digestivas. Tienen proteínas que unen substratos BP, para transportarlos luego o para la quimiotaxis. Tiene chaperonas. El periplasma es en sí un gel.
5.- Interacciona con el ambiente, con los antígenos de la superficie.
Anti- LPS
Anticuerpo antígeno de superficie
Anti proteínas exteriores
Los mutantes deficientes en el antígeno O (son rugosos) son sensibles a una sustancia de la sangre llamada complemento (sustancia que permeabiliza la membrana)
6.- Anclajes de estructuras superficiales. Como pilis, flagelos, cápsidas. Hay zonas de contacto físico de la membrana plasmática con la membrana externa, son placas de Bayer, se cree que son zonas en las que existen elementos de conexión.

 

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