Célula procariota: Estructuras superficiales

Dalton en 1953 aisló y purificó las paredes celulares rompiendo con bolas de vidrio y centrifugando. Vio que variaba dependiendo de la bacteria que cogían GRAM+ o GRAM-. Las lisoenzimas lisan a GRAM+, pero si aislamos las paredes se disuelven. Lo usó Weitball para preparar protoplastos de bacilos. Los protoplastos tienen forma esférica, sintetizan macromoléculas, respiran, pero no se dividen, pueden reponer la pared celular en condiciones especiales y entonces pueden dividirse en medio isotónico). Si se ponen en agua estallan (medio hipotónico). La pared celular protege del ambiente hipotónico, es responsable de la forma, interviene en la división, no influye en el metabolismo y no es barrera osmótica ya que tiene permeabilidad selectiva. Los microorganismos pueden tener o no Cápsulas. Las organelas filamentosos son los pilis y los flagelos.

Membrana plasmática: Rodea al protoplasma, es la principal barrera osmótica, no deja pasar los iones y regula el paso de nutrientes a ambos lados (selectiva y permeable). Posee un grosor de 8 nm. Por rayos X se ve que es una bicapa lipídica que posee un 40% de lípidos que en GRAM- son un 75% del total. Más del 40% son proteínas intrínsecas. En Salmonella el 70-80% de los lípidos son fosfatidiletanolamina; el 15-25% es fosfatidilglicerol; y el 5-10% lo forma la cardiolipina. La diferencia entre fosfatidiletanolamina y fosfatidilglicerol es acusado en Gram+ pero casi no existe en las Gram-. No tienen esteroles pero poseen una molécula parecida que son los hopanoides, son importantes en la formación del carbono y el petróleo fósil, puede ser la molécula orgánica más abundante de la naturaleza. Las proteínas son transmembranales, pueden atravesar la bicapa una o varias veces. Se pueden separar más de 100 especies diferentes de proteínas por electroforesis bidimensional. La membrana es fluida como el aceite, la movilidad lateral de las proteínas está influida por los fosfolípidos, según el número de interacciones con los ácidos grasos, las interacciones hidrofóbicas o por puentes de hidrógeno mantienen la estabilidad de la membrana. A mayor número de dobles enlaces menor fluidez posee la membrana (los hipertermófilos tienen gran número de enlaces dobles). Son estructuras muy plásticas que se fusionan dando vesículas que se usan en estudios de transporte a través de membrana. En GRAM+ son fáciles de aislar al ser la única membrana, se centrifugan. Pero en GRAM- hay más problemas ya que existen dos membranas, cuando se lisan y se someten a un gradiente se obtiene capas de distinta densidad que corresponden a la membrana externa (d = 1.22) a la mezcla (d = 1.19) y a la interna o plasmática (d = 1.14-1.16). Para teñir se usa tetraóxido de osmio que es impermeable a los iones, las cabezas polares se ven más oscuras, de esta forma vemos el grupo hidrofílico y observamos 3 capas, dos exteriores que aparecen brillantes y una interna oscura. En Arqueobacterias nos encontramos una monocapa, los lípidos son éteres de glicerol, es decir en lugar de tener enlaces entre ácidos grasos tiene éteres entre alcoholes. También son ricos en derivados de isoprenos.

Funciones de la membrana plasmática:
1.- Generación de energía. En anaerobiosis pasan los electrones por la cadena, el microorganismo gasta ATP y se forma un gradiente que es usado para diversas funciones como puede ser de transporte. En aerobiosis es más sencillo ya que existe ese gradiente de forma simple, la respiración genera la fuerza motriz de protones al sacar H+, que al entrar de nuevo generan ATP mediante una ATPasa.
2.- Transporte. Mediante permeasas que usan la fuerza protón- motriz para transportar solutos al interior.
3.- Translocación de hidratos de carbono y proteínas al exterior, sintetiza material de la pared celular.
4.- Síntesis de lípido y carbohidratos.
5.- Señalización. Detecta cambios ambientales.
6.- Unión del cromosoma durante la replicación y degradación a las células hijas.
7.- Formación del septo en la división celular.
El grosor de la membrana es constante, pero la extensión es variable. Por ello surgen diversos orgánulos:
MESOSOMAS: Son invaginaciones cercanas al septo, se piensa que pueden estar involucrados o no, pero todavía no se tiene una idea clara. Se cree que son artefactos que provocan las fijaciones cuando se preparan las muestras para el microscopio electrónico, sin embargo siempre se forman en el mismo sitio y se cree que existen zonas de la membrana diferentes que ejercen una función distinta.

Otras invaginaciones: surgen en muchos tipos de bacterias, (púrpuras, nitrificantes), todas respiran mucho y se piensa que estas invaginaciones surgen para acomodar más centros fotosintéticos o respiratorios. Por ejemplo las bacterias púrpuras sin O2 y con alta radiación poseen un mayor contenido en pigmentos como la bacterioclorofila y poseen mayor nº de intrusiones de membrana.
Las Cianobacterias son especiales, no existe continuidad entre la membrana plasmática y los sacos membranosos (tilacoides) que albergan el aparato fotosintético.